So với động cơ không đồng bộ, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có ưu điểm là hệ số công suất cao, hiệu suất cao, thông số rôto có thể đo được, khe hở không khí giữa stato và rôto lớn, hiệu suất điều khiển tốt, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, cấu trúc đơn giản, tỷ lệ mô-men xoắn/quán tính cao, v.v. Chúng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực dầu khí, công nghiệp hóa chất, dệt may, khai thác mỏ, máy công cụ CNC, rô bốt, v.v. và đang phát triển theo hướng công suất cao (tốc độ cao, mô-men xoắn cao), chức năng cao và thu nhỏ.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu được cấu tạo bởi stato và rôto. Stato cũng giống như động cơ không đồng bộ, bao gồm cuộn dây ba pha và lõi stato. Nam châm vĩnh cửu được từ hóa trước (từ hóa) được lắp đặt trên rôto, tạo ra từ trường trong không gian xung quanh mà không cần năng lượng bên ngoài, giúp đơn giản hóa cấu trúc động cơ và tiết kiệm năng lượng. Bài viết này giải thích những lợi ích toàn diện của việc thúc đẩy động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu dựa trên các đặc tính của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.
1. Ưu điểm nổi bật của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu
(1) Vì rotor được làm bằng nam châm vĩnh cửu, mật độ từ thông cao, không cần dòng điện kích thích và loại bỏ được tổn thất kích thích. So với động cơ không đồng bộ, dòng điện kích thích của cuộn dây stato và tổn thất đồng và sắt của rotor đều giảm, và dòng điện phản kháng cũng giảm đáng kể. Do điện thế từ của stato và rotor được đồng bộ hóa, lõi rotor không có tổn thất sắt sóng cơ bản, do đó hiệu suất (liên quan đến công suất tác dụng) và hệ số công suất (liên quan đến công suất phản kháng) cao hơn so với động cơ không đồng bộ. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu thường được thiết kế để có hệ số công suất và hiệu suất cao ngay cả khi chạy ở tải nhẹ.
Khi tải trọng của động cơ không đồng bộ thông thường dưới 50%, hiệu suất vận hành và hệ số công suất giảm đáng kể. Khi tải trọng của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu Mingteng từ 25%-120%, hiệu suất vận hành và hệ số công suất không thay đổi nhiều, hiệu suất vận hành >90% và hệ số công suất >0.85. Hiệu quả tiết kiệm năng lượng rõ rệt ở chế độ tải nhẹ, tải biến thiên và tải đầy tải.
(2) Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có tính chất cơ học tương đối cứng và có khả năng chống lại nhiễu loạn mô-men xoắn do thay đổi tải tốt hơn. Lõi rotor của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có thể được chế tạo thành cấu trúc rỗng để giảm quán tính rotor, thời gian khởi động và phanh nhanh hơn nhiều so với động cơ không đồng bộ. Tỷ lệ mô-men xoắn/quán tính cao giúp động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu phù hợp hơn với điều kiện vận hành phản ứng nhanh so với động cơ không đồng bộ.
(3) Kích thước của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu nhỏ hơn đáng kể so với động cơ không đồng bộ, trọng lượng cũng nhẹ hơn. Với cùng điều kiện tản nhiệt và vật liệu cách điện, mật độ công suất của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cao hơn gấp đôi so với động cơ không đồng bộ ba pha.
(4) Cấu trúc rotor được đơn giản hóa rất nhiều, dễ bảo trì và cải thiện tính ổn định khi vận hành.
Do động cơ không đồng bộ ba pha cần được thiết kế với hệ số công suất cao hơn, khe hở không khí giữa stato và rôto phải được làm rất nhỏ. Đồng thời, tính đồng nhất của khe hở không khí cũng rất quan trọng đối với hoạt động an toàn và tiếng ồn rung của động cơ. Do đó, các yêu cầu về dung sai hình dạng, vị trí và độ đồng tâm lắp ráp của động cơ không đồng bộ tương đối nghiêm ngặt và khả năng tự do lựa chọn khe hở ổ trục tương đối nhỏ. Động cơ không đồng bộ có đế lớn hơn thường sử dụng ổ trục bôi trơn ngâm dầu, phải được đổ dầu bôi trơn trong thời gian làm việc quy định. Rò rỉ dầu hoặc đổ dầu không kịp thời vào khoang dầu sẽ đẩy nhanh quá trình hỏng hóc của ổ trục. Trong việc bảo dưỡng động cơ không đồng bộ ba pha, việc bảo dưỡng ổ trục chiếm một tỷ lệ lớn. Ngoài ra, do sự tồn tại của dòng điện cảm ứng trong rôto của động cơ không đồng bộ ba pha, vấn đề ăn mòn điện của ổ trục cũng đã được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm trong những năm gần đây.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu không gặp phải những vấn đề này. Do khe hở không khí lớn của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, những vấn đề nêu trên do khe hở không khí nhỏ của động cơ không đồng bộ gây ra không dễ nhận thấy ở động cơ đồng bộ. Đồng thời, ổ trục của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu sử dụng ổ trục bôi trơn bằng mỡ có nắp che bụi. Khi xuất xưởng, ổ trục đã được bôi trơn bằng một lượng mỡ chất lượng cao phù hợp. Tuổi thọ của ổ trục động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cao hơn nhiều so với động cơ không đồng bộ.
Để ngăn dòng điện trục làm ăn mòn ổ trục, động cơ nam châm vĩnh cửu Anhui Mingteng áp dụng thiết kế cách điện cho cụm ổ trục ở đuôi, có thể đạt được hiệu quả cách điện ổ trục, và chi phí thấp hơn nhiều so với cách điện ổ trục. Để đảm bảo tuổi thọ hoạt động bình thường của ổ trục động cơ, phần rotor của tất cả các động cơ dẫn động trực tiếp đồng bộ nam châm vĩnh cửu của Anhui Mingteng đều có cấu trúc hỗ trợ đặc biệt, và việc thay thế ổ trục tại chỗ cũng giống như động cơ không đồng bộ. Việc thay thế và bảo trì ổ trục sau này có thể tiết kiệm chi phí hậu cần, tiết kiệm thời gian bảo trì và đảm bảo độ tin cậy sản xuất của người dùng tốt hơn.
2. Ứng dụng điển hình của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu thay thế động cơ không đồng bộ
2.1 Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ba pha hiệu suất cực cao, điện áp cao, điều chỉnh tốc độ tần số thay đổi cho máy nghiền đứng trong ngành công nghiệp xi măng
Lấy động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu hiệu suất cực cao TYPKK1000-6 5300kW 10kV thay thế động cơ không đồng bộ làm ví dụ. Sản phẩm này là động cơ nam châm vĩnh cửu cao áp trong nước đầu tiên trên 5MW dùng cho chuyển đổi máy nghiền đứng do Anhui Mingteng cung cấp cho một công ty vật liệu xây dựng vào năm 2021. So với hệ thống động cơ không đồng bộ ban đầu, tỷ lệ tiết kiệm điện năng đạt 8% và sản lượng tăng có thể đạt 10%. Tỷ lệ tải trung bình là 80%, hiệu suất của động cơ nam châm vĩnh cửu là 97,9% và chi phí tiết kiệm điện hàng năm là: (18,7097 triệu nhân dân tệ ÷ 0,92) × 8% = 1,6269 triệu nhân dân tệ; chi phí tiết kiệm điện trong 15 năm là: (18,7097 triệu nhân dân tệ ÷ 0,92) × 8% × 15 năm = 24,4040 triệu nhân dân tệ; khoản đầu tư thay thế được thu hồi trong 15 tháng và lợi nhuận đầu tư đạt được trong 14 năm liên tiếp.
Anhui Mingteng cung cấp một bộ thiết bị chuyển đổi máy nghiền đứng hoàn chỉnh cho một công ty vật liệu xây dựng tại Sơn Đông (TYPKK1000-6 5300kW 10kV)
2.2 Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ba pha tự khởi động điện áp thấp, hiệu suất cực cao dành cho máy trộn công nghiệp hóa chất
Lấy động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu hiệu suất cực cao TYCX315L1-4 160kW 380V thay thế cho động cơ không đồng bộ làm ví dụ. Sản phẩm này được Anhui Mingteng cung cấp vào năm 2015 để chuyển đổi động cơ máy trộn và máy nghiền trong ngành công nghiệp hóa chất. TYCX315L1-4 160kW 380V phù hợp với điều kiện làm việc của máy trộn. Bằng cách tính toán mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi tấn trên một đơn vị thời gian, người dùng đã tính toán được rằng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu 160kw tiết kiệm điện hơn 11,5% so với động cơ không đồng bộ ban đầu có cùng công suất. Sau chín năm sử dụng thực tế, người dùng rất hài lòng với tốc độ tiết kiệm điện, độ tăng nhiệt độ, độ ồn, dòng điện và các chỉ số khác của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu Mingteng trong quá trình vận hành thực tế.
Anhui Mingteng cung cấp hỗ trợ cải tiến máy trộn cho một công ty hóa chất ở Quý Châu (TYCX315L1-4 160kW 380V)
3. Các vấn đề mà người dùng quan tâm
3.1 Tuổi thọ động cơ: Tuổi thọ của toàn bộ động cơ phụ thuộc vào tuổi thọ của ổ trục. Vỏ động cơ đạt cấp độ bảo vệ IP54, có thể nâng cấp lên IP65 trong những trường hợp đặc biệt, đáp ứng yêu cầu sử dụng trong hầu hết các môi trường bụi bặm và ẩm ướt. Trong điều kiện đảm bảo độ đồng trục tốt của việc lắp đặt phần mở rộng trục động cơ và tải trọng hướng tâm phù hợp của trục, tuổi thọ tối thiểu của ổ trục động cơ là hơn 20.000 giờ. Thứ hai là tuổi thọ của quạt làm mát, dài hơn so với động cơ chạy bằng tụ điện. Khi hoạt động lâu dài trong môi trường bụi bặm và ẩm ướt, cần thường xuyên loại bỏ các chất dính bám trên quạt để tránh quạt bị cháy do quá tải.
3.2 Hỏng hóc và bảo vệ vật liệu nam châm vĩnh cửu
Tầm quan trọng của vật liệu nam châm vĩnh cửu đối với động cơ nam châm vĩnh cửu là điều hiển nhiên, và chi phí của chúng chiếm hơn 1/4 chi phí vật liệu của toàn bộ động cơ. Vật liệu nam châm vĩnh cửu rotor động cơ nam châm vĩnh cửu An Huy Mingteng sử dụng vật liệu nam châm vĩnh cửu NdFeB thiêu kết có năng lượng từ cao và lực kháng từ nội tại cao, với các mác thép thông thường bao gồm N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, v.v. Công ty đã thiết kế các dụng cụ và đồ gá dẫn hướng chuyên nghiệp cho việc lắp ráp thép từ, đồng thời phân tích định tính cực tính của thép từ đã lắp ráp bằng các phương pháp hợp lý, để giá trị từ thông tương đối của thép từ khe gần bằng nhau, đảm bảo tính đối xứng của mạch từ và chất lượng lắp ráp thép từ.
Vật liệu nam châm vĩnh cửu hiện tại có thể hoạt động trong thời gian dài dưới mức tăng nhiệt độ tối đa cho phép của cuộn dây động cơ, và tốc độ khử từ tự nhiên của thép từ không cao hơn 1‰. Vật liệu nam châm vĩnh cửu thông thường yêu cầu lớp phủ bề mặt phải chịu được thử nghiệm phun muối hơn 24 giờ. Đối với môi trường bị ăn mòn oxy hóa nghiêm trọng, người dùng cần liên hệ với nhà sản xuất để lựa chọn vật liệu nam châm vĩnh cửu có công nghệ bảo vệ cao hơn.
4. Cách chọn động cơ nam châm vĩnh cửu để thay thế động cơ không đồng bộ
4.1 Xác định loại tải
Các loại tải khác nhau như máy nghiền bi, máy bơm nước và quạt có yêu cầu hiệu suất khác nhau đối với động cơ, do đó loại tải rất quan trọng đối với thiết kế hoặc lựa chọn.
4.2 Xác định trạng thái tải của động cơ khi hoạt động bình thường
Động cơ chạy liên tục ở chế độ tải đầy đủ hay tải nhẹ? Hay lúc thì tải nặng lúc thì tải nhẹ, và chu kỳ thay đổi tải nhẹ và tải nặng kéo dài bao lâu?
4.3 Xác định tác động của các trạng thái tải khác lên động cơ
Có nhiều trường hợp đặc biệt về trạng thái tải của động cơ tại chỗ. Ví dụ, tải trọng băng tải cần chịu lực hướng tâm, và động cơ có thể cần phải điều chỉnh từ ổ bi sang ổ lăn; nếu có nhiều bụi hoặc dầu, chúng ta cần nâng cao mức độ bảo vệ của động cơ.
4.4 Nhiệt độ môi trường xung quanh
Nhiệt độ môi trường tại chỗ là yếu tố chúng ta cần chú ý khi lựa chọn động cơ. Động cơ thông thường của chúng tôi được thiết kế cho nhiệt độ môi trường từ 0~40℃ hoặc thấp hơn, nhưng chúng tôi thường gặp trường hợp nhiệt độ môi trường cao hơn 40℃. Lúc này, chúng tôi cần chọn động cơ có công suất cao hơn hoặc động cơ được thiết kế chuyên dụng.
4.5 Phương pháp lắp đặt tại chỗ, kích thước lắp đặt động cơ
Phương pháp lắp đặt tại chỗ, kích thước lắp đặt động cơ, phương pháp lắp đặt tại chỗ và kích thước lắp đặt cũng là những dữ liệu cần thu thập, có thể là bản vẽ hình dáng ban đầu của động cơ, hoặc kích thước giao diện lắp đặt, kích thước móng và vị trí đặt động cơ. Nếu không gian lắp đặt bị hạn chế, có thể cần phải thay đổi phương pháp làm mát động cơ, vị trí hộp dẫn động cơ, v.v.
4.6 Các yếu tố môi trường khác
Nhiều yếu tố môi trường khác cũng tác động đến việc lựa chọn động cơ, chẳng hạn như bụi hoặc ô nhiễm dầu ảnh hưởng đến mức độ bảo vệ của động cơ; ví dụ, trong môi trường biển hoặc môi trường có độ pH cao, động cơ cần được thiết kế để chống ăn mòn; trong môi trường có độ rung cao và độ cao lớn, có những cân nhắc thiết kế khác nhau.
4.7 Khảo sát các thông số ban đầu của động cơ không đồng bộ và điều kiện vận hành
(1) Dữ liệu trên nhãn: điện áp định mức, tốc độ định mức, dòng điện định mức, hệ số công suất định mức, hiệu suất, model và các thông số khác
(2) Phương pháp lắp đặt: lấy bản vẽ hình dáng động cơ ban đầu, hình ảnh lắp đặt tại chỗ, v.v.
(3) Các thông số vận hành thực tế của động cơ ban đầu: dòng điện, công suất, hệ số công suất, nhiệt độ, v.v.
Phần kết luận
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng khởi động mạnh và chạy nhẹ. Việc thúc đẩy và sử dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu mang lại lợi ích kinh tế và xã hội tích cực, đồng thời có ý nghĩa to lớn trong việc tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải. Về độ tin cậy và ổn định, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cũng có những ưu điểm đáng giá. Việc lựa chọn động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu hiệu suất cao là một khoản đầu tư một lần với lợi ích lâu dài.
Công ty TNHH Thiết bị Điện Cơ Nam Châm Vĩnh Cửu Anhui Mingteng (https://www.mingtengmotor.com/) đã tập trung nghiên cứu, phát triển, sản xuất và kinh doanh động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu hiệu suất cực cao trong 17 năm qua. Sản phẩm của công ty bao gồm đầy đủ các loại động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu điện áp cao, điện áp thấp, tần số không đổi, tần số thay đổi, thông thường, chống cháy nổ, truyền động trực tiếp, con lăn điện và máy móc tích hợp, nhằm mục đích cung cấp lực truyền động hiệu quả hơn cho các thiết bị công nghiệp.
Động cơ nam châm vĩnh cửu của An Huy Mingteng có kích thước lắp đặt bên ngoài tương tự như các động cơ không đồng bộ đang được sử dụng rộng rãi hiện nay, và có thể thay thế hoàn toàn động cơ không đồng bộ. Ngoài ra, chúng tôi còn có đội ngũ kỹ thuật chuyên nghiệp để thiết kế và cung cấp cho khách hàng các giải pháp chuyển đổi miễn phí. Nếu bạn có nhu cầu chuyển đổi động cơ không đồng bộ, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi, chúng tôi sẽ phục vụ bạn tận tình!
Thời gian đăng: 23-08-2024