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 giống như động cơ không đồng bộ, bao gồm các cuộn dây ba pha và lõi stato. Nam châm vĩnh cửu được từ hóa trước (từ hóa) được lắp đặt trên rôto và có thể thiết lập 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 điểm 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 rôto được làm bằng nam châm vĩnh cửu nên 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 rôto đều giảm và dòng điện phản kháng cũng giảm đáng kể. Vì điện thế từ của stato và rôto được đồng bộ hóa nên lõi rôto 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 dưới tải nhẹ.
Khi tỷ lệ tải của động cơ không đồng bộ thông thường nhỏ hơn 50%, hiệu suất vận hành và hệ số công suất của chúng giảm đáng kể. Khi tỷ lệ tải của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu Mingteng là 25%-120%, hiệu suất vận hành và hệ số công suất của chúng không thay đổi nhiều, hiệu suất vận hành là >90% và hệ số công suất là >0,85. Hiệu quả tiết kiệm năng lượng là đáng kể dưới tải nhẹ, tải thay đổi và tải đầy đủ.
(2) Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có tính chất cơ học tương đối cứng và có khả năng chống lại nhiễu mô men xoắn của động cơ do thay đổi tải tốt hơn. Lõi rôto của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có thể được chế tạo thành cấu trúc rỗng để giảm quán tính của rôto và thời gian khởi động và phanh nhanh hơn nhiều so với động cơ không đồng bộ. Tỷ lệ mô men xoắn/quán tính cao làm cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu phù hợp hơn để vận hành trong điều kiện 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 tương đối. 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 nên 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 và 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 đổ dầu bôi trơn trong thời gian làm việc quy định. Rò rỉ dầu hoặc đổ dầu không đúng thời điểm vào khoang dầu sẽ đẩy nhanh quá trình hỏng ổ trục. Trong quá trình bảo dưỡng động cơ không đồng bộ ba pha, việc bảo dưỡng ổ trục chiếm tỷ lệ lớn. Ngoài ra, do sự tồn tại của dòng điện cảm ứng trong rôto của động cơ không đồng bộ ba pha nên vấn đề ăn mòn điện của ổ trục cũng được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm trong những năm gần đây.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu không có những vấn đề như vậy. Do khe hở không khí lớn của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, các vấn đề trên do khe hở không khí nhỏ của động cơ không đồng bộ gây ra không rõ ràng trong 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 chống bụi. Các ổ trục đã được bịt kín bằng một lượng mỡ chất lượng cao thích hợp khi rời khỏi nhà máy. 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 chặn dòng điện trục ăn mòn ổ trục, động cơ nam châm vĩnh cửu Anhui Mingteng áp dụng thiết kế cách điện cho cụm ổ trục ở đầu 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 sử dụng bình thường của ổ trục động cơ, bộ phận rôto 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 giống như động cơ không đồng bộ. Việc thay thế và bảo dưỡng ổ trục sau này có thể tiết kiệm chi phí hậu cần, tiết kiệm thời gian bảo trì và đảm bảo tốt hơn độ tin cậy sản xuất của người dùng.
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 cao, điện áp cao, điều chỉnh tốc độ tần số thay đổi cho máy nghiền đứng trong ngành 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 biến đổi làm ví dụ. Sản phẩm này là động cơ nam châm vĩnh cửu điện áp cao trong nước đầu tiên trên 5MW để biến 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 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 ở 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 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 chuyển đổi 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 một tấn trên một đơn vị thời gian, người dùng đã tính toán rằng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu 160kw tiết kiệm được nhiều hơn 11,5% điện 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 tỷ lệ tiết kiệm điện, nhiệt độ tăng, tiếng 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 của động cơ Tuổi thọ của toàn bộ động cơ phụ thuộc vào tuổi thọ của ổ trục. Vỏ động cơ áp dụng cấp độ bảo vệ IP54, có thể tăng lên IP65 trong những trường hợp đặc biệt, đáp ứng yêu cầu sử dụng của hầu hết các môi trường bụi và ẩm ướt. Trong điều kiện đảm bảo tính đồng trục tốt của lắp đặt mở rộng trục động cơ và tải trọng hướng tâm thích hợp của trục, tuổi thọ sử dụng 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 hoạt động bằng tụ điện. Khi chạy trong thời gian dài trong môi trường bụi và ẩm ướt, cần thường xuyên loại bỏ các chất dính bám vào quạt để tránh quạt bị cháy do quá tải.
3.2 Sự cố 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 Anhui Mingteng sử dụng sản phẩm năng lượng từ cao và lực kháng từ nội tại cao NdFeB thiêu kết, và các loại thông thường bao gồm N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, v.v. Công ty đã thiết kế các đồ gá và dụng cụ chuyên nghiệp để lắp ráp thép từ, và phân tích định tính cực tính của thép từ đã lắp ráp bằng các phương tiện hợp lý, để giá trị từ thông tương đối của mỗi khe thép từ gần 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 chạy 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 trong hơn 24 giờ. Đối với môi trường có sự 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 về 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 đôi khi là tải nặng và đôi khi là 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 băng tải cần chịu lực hướng tâm, động cơ có thể cần 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
Nhiệt độ môi trường tại chỗ là điều chúng ta cần tập trung trong quá trình lựa chọn động cơ. Động cơ thông thường của chúng tôi được thiết kế cho nhiệt độ môi trường từ 0~40℃ trở xuống, nhưng chúng tôi thường gặp phải tình huống nhiệt độ môi trường cao hơn 40℃. Lúc này, chúng ta 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 dữ liệu phải có, hoặc là bản vẽ hình dạng động cơ ban đầu, hoặc là kích thước giao diện lắp đặt, kích thước móng và vị trí không gian đặt động cơ. Nếu có hạn chế về không gian tại chỗ, 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 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 nhãn hiệu: 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 hoạt động 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 có lợi ích kinh tế và xã hội tích cực và có ý nghĩa to lớn đối với việc tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải. Về độ tin cậy và tính ổn định, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cũng có những ưu điểm có giá trị. Việc lựa chọn động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu hiệu suất cao là 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 vào nghiên cứu, phát triển, sản xuất và bán động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu hiệu suất cực cao trong 17 năm. Sản phẩm của công ty bao gồm đầy đủ các loại máy 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 tất cả trong một, nhằm mục đích cung cấp lực truyền động hiệu quả hơn cho các thiết bị công nghiệp.
Động cơ nam châm vĩnh cửu của Anhui Mingteng có cùng kích thước lắp đặt bên ngoài với 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, 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, vui lòng liên hệ với chúng tôi, chúng tôi sẽ phục vụ bạn tận tình!
Thời gian đăng: 23-08-2024