Trong những năm gần đây, động cơ dẫn động trực tiếp nam châm vĩnh cửu đã có những tiến bộ đáng kể và chủ yếu được sử dụng trong các tải trọng tốc độ thấp như băng tải, máy trộn, máy kéo dây, máy bơm tốc độ thấp, thay thế cho hệ thống cơ điện bao gồm động cơ tốc độ cao và cơ cấu giảm tốc cơ học. Phạm vi tốc độ của động cơ thường dưới 500 vòng/phút. Động cơ dẫn động trực tiếp nam châm vĩnh cửu chủ yếu được chia thành hai dạng cấu trúc: rotor ngoài và rotor trong. Rotor ngoài dẫn động trực tiếp nam châm vĩnh cửu chủ yếu được sử dụng trong băng tải.
Trong thiết kế và ứng dụng động cơ truyền động trực tiếp nam châm vĩnh cửu, cần lưu ý rằng truyền động trực tiếp nam châm vĩnh cửu không phù hợp với tốc độ đầu ra đặc biệt thấp. Khi hầu hết tải trong50 vòng/phút được dẫn động bởi động cơ truyền động trực tiếp, nếu công suất không đổi, sẽ tạo ra mô-men xoắn lớn, dẫn đến chi phí động cơ cao và hiệu suất giảm. Khi xác định được công suất và tốc độ, cần so sánh hiệu quả kinh tế của sự kết hợp giữa động cơ truyền động trực tiếp, động cơ tốc độ cao hơn và bánh răng (hoặc các cấu trúc cơ khí tăng và giảm tốc độ khác). Hiện nay, các tua-bin gió trên 15MW và dưới 10 vòng/phút đang dần áp dụng sơ đồ truyền động bán trực tiếp, sử dụng bánh răng để tăng tốc độ động cơ một cách thích hợp, giảm chi phí động cơ và cuối cùng là giảm chi phí hệ thống. Điều tương tự cũng áp dụng cho động cơ điện. Do đó, khi tốc độ dưới 100 vòng/phút, cần cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố kinh tế và có thể lựa chọn sơ đồ truyền động bán trực tiếp.
Động cơ dẫn động trực tiếp nam châm vĩnh cửu thường sử dụng rotor nam châm vĩnh cửu gắn bề mặt để tăng mật độ mô-men xoắn và giảm tiêu thụ vật liệu. Do tốc độ quay thấp và lực ly tâm nhỏ, không cần thiết phải sử dụng cấu trúc rotor nam châm vĩnh cửu tích hợp. Thông thường, thanh chịu áp lực, ống lót thép không gỉ và ống lót bảo vệ sợi thủy tinh được sử dụng để cố định và bảo vệ rotor nam châm vĩnh cửu. Tuy nhiên, một số động cơ có yêu cầu độ tin cậy cao, số cực tương đối nhỏ hoặc độ rung động cao cũng sử dụng cấu trúc rotor nam châm vĩnh cửu tích hợp.
Động cơ truyền động trực tiếp tốc độ thấp được điều khiển bởi bộ biến tần. Khi thiết kế số cực đạt đến giới hạn trên, việc giảm tốc độ hơn nữa sẽ dẫn đến tần số thấp hơn. Khi tần số của bộ biến tần thấp, chu kỳ làm việc của PWM giảm và dạng sóng kém, có thể dẫn đến dao động và tốc độ không ổn định. Do đó, việc điều khiển động cơ truyền động trực tiếp tốc độ đặc biệt thấp cũng khá khó khăn. Hiện nay, một số động cơ tốc độ cực thấp áp dụng sơ đồ động cơ điều chế từ trường để sử dụng tần số truyền động cao hơn.
Động cơ dẫn động trực tiếp nam châm vĩnh cửu tốc độ thấp chủ yếu có thể làm mát bằng không khí và làm mát bằng chất lỏng. Làm mát bằng không khí chủ yếu sử dụng phương pháp làm mát IC416 với quạt độc lập, và làm mát bằng chất lỏng có thể sử dụng phương pháp làm mát bằng nước (IC71W), có thể được xác định theo điều kiện tại chỗ. Ở chế độ làm mát bằng chất lỏng, tải nhiệt có thể được thiết kế cao hơn và cấu trúc nhỏ gọn hơn, nhưng cần chú ý tăng độ dày của nam châm vĩnh cửu để ngăn ngừa hiện tượng khử từ quá dòng.
Đối với hệ thống động cơ truyền động trực tiếp tốc độ thấp có yêu cầu kiểm soát độ chính xác về tốc độ và vị trí, cần phải bổ sung cảm biến vị trí và áp dụng phương pháp điều khiển bằng cảm biến vị trí; Ngoài ra, khi có yêu cầu mô-men xoắn cao trong quá trình khởi động, cũng cần phải có phương pháp điều khiển bằng cảm biến vị trí.
Mặc dù việc sử dụng động cơ truyền động trực tiếp nam châm vĩnh cửu có thể loại bỏ cơ chế giảm tốc ban đầu và giảm chi phí bảo trì, nhưng thiết kế không hợp lý có thể dẫn đến chi phí cao cho động cơ truyền động trực tiếp nam châm vĩnh cửu và làm giảm hiệu suất hệ thống. Nhìn chung, việc tăng đường kính của động cơ truyền động trực tiếp nam châm vĩnh cửu có thể giảm chi phí trên mỗi đơn vị mô-men xoắn, do đó động cơ truyền động trực tiếp có thể được chế tạo thành đĩa lớn với đường kính lớn hơn và chiều dài chồng ngắn hơn. Tuy nhiên, cũng có những giới hạn đối với việc tăng đường kính. Đường kính quá lớn có thể làm tăng chi phí vỏ và trục, và thậm chí vật liệu kết cấu cũng sẽ dần vượt quá chi phí vật liệu hiệu quả. Vì vậy, việc thiết kế động cơ truyền động trực tiếp đòi hỏi phải tối ưu hóa tỷ lệ chiều dài trên đường kính để giảm tổng chi phí của động cơ.
Cuối cùng, tôi muốn nhấn mạnh rằng động cơ truyền động trực tiếp nam châm vĩnh cửu vẫn là động cơ được dẫn động bằng biến tần. Hệ số công suất của động cơ ảnh hưởng đến dòng điện ở phía đầu ra của biến tần. Miễn là nằm trong phạm vi công suất của biến tần, hệ số công suất có tác động nhỏ đến hiệu suất và sẽ không ảnh hưởng đến hệ số công suất ở phía lưới. Do đó, thiết kế hệ số công suất của động cơ nên cố gắng đảm bảo rằng động cơ truyền động trực tiếp hoạt động ở chế độ MTPA, tạo ra mô-men xoắn cực đại với dòng điện cực tiểu. Lý do quan trọng là tần số của động cơ truyền động trực tiếp thường thấp và tổn thất sắt thấp hơn nhiều so với tổn thất đồng. Sử dụng phương pháp MTPA có thể giảm thiểu tổn thất đồng. Kỹ thuật viên không nên bị ảnh hưởng bởi động cơ không đồng bộ kết nối lưới truyền thống và không có cơ sở để đánh giá hiệu suất của động cơ dựa trên cường độ dòng điện ở phía động cơ.
Công ty TNHH Thiết bị Điện và Máy móc Nam châm Vĩnh cửu Anhui Mingteng là một doanh nghiệp công nghệ cao hiện đại, tích hợp nghiên cứu phát triển, sản xuất, kinh doanh và dịch vụ động cơ nam châm vĩnh cửu. Sản phẩm đa dạng về chủng loại và thông số kỹ thuật. Trong số đó, động cơ nam châm vĩnh cửu truyền động trực tiếp tốc độ thấp (7,5-500 vòng/phút) được sử dụng rộng rãi trong các tải công nghiệp như quạt, băng tải, bơm pít tông và máy nghiền trong các ngành công nghiệp xi măng, vật liệu xây dựng, khai thác than, dầu khí, luyện kim và các ngành công nghiệp khác, với điều kiện vận hành tốt.
Thời gian đăng: 18-01-2024