Rispetto ai motori asincroni, i motori sincroni a magneti permanenti presentano i vantaggi di elevato fattore di potenza, alta efficienza, parametri misurabili del rotore, ampio traferro tra statore e rotore, buone prestazioni di controllo, dimensioni ridotte, peso leggero, struttura semplice, elevato rapporto coppia/inerzia , ecc. Sono stati sempre più ampiamente utilizzati nei settori petrolifero, chimico, tessile, minerario, macchine utensili CNC, robot, ecc. e si stanno sviluppando verso l'elevata potenza (alta velocità, coppia elevata), elevata funzionalità e miniaturizzazione.
I motori sincroni a magneti permanenti sono composti da statori e rotori. Lo statore è lo stesso dei motori asincroni, costituito da avvolgimenti trifase e nuclei dello statore. Sul rotore sono installati magneti permanenti premagnetizzati (magnetizzati) e nello spazio circostante è possibile stabilire un campo magnetico senza energia esterna, il che semplifica la struttura del motore e consente di risparmiare energia. Questo articolo spiega i vantaggi completi derivanti dalla promozione dei motori sincroni a magneti permanenti in base alle caratteristiche dei motori sincroni a magneti permanenti.
1. Vantaggi eccezionali del motore sincrono a magnete permanente
(1) Poiché il rotore è costituito da magneti permanenti, la densità del flusso magnetico è elevata, non è richiesta corrente di eccitazione e la perdita di eccitazione viene eliminata. Rispetto ai motori asincroni, la corrente di eccitazione dell'avvolgimento dello statore e le perdite di rame e ferro del rotore sono ridotte e la corrente reattiva è notevolmente ridotta. Poiché i potenziali magnetici dello statore e del rotore sono sincronizzati, il nucleo del rotore non presenta perdite fondamentali di ferro, quindi l'efficienza (relativa alla potenza attiva) e il fattore di potenza (relativo alla potenza reattiva) sono superiori a quelli dei motori asincroni. I motori sincroni a magneti permanenti sono generalmente progettati per avere un fattore di potenza ed efficienza elevati anche quando funzionano con carichi leggeri.
Quando il tasso di carico dei normali motori asincroni è inferiore al 50%, la loro efficienza operativa e il fattore di potenza diminuiscono in modo significativo. Quando il tasso di carico dei motori sincroni a magneti permanenti Mingteng è del 25%-120%, la loro efficienza operativa e il fattore di potenza non cambiano molto, l'efficienza operativa è >90% e il fattore di potenza è >0,85. L'effetto di risparmio energetico è significativo in condizioni di carico leggero, carico variabile e pieno carico.
(2) I motori sincroni a magneti permanenti hanno proprietà meccaniche relativamente rigide e sono più resistenti ai disturbi della coppia del motore causati dalle variazioni di carico. Il nucleo del rotore di un motore sincrono a magnete permanente può essere trasformato in una struttura cava per ridurre l'inerzia del rotore e i tempi di avviamento e frenatura sono molto più rapidi di quelli di un motore asincrono. L'elevato rapporto coppia/inerzia rende i motori sincroni a magneti permanenti più adatti al funzionamento in condizioni di risposta rapida rispetto ai motori asincroni.
(3) La dimensione dei motori sincroni a magneti permanenti è significativamente inferiore a quella dei motori asincroni e anche il loro peso è relativamente leggero. A parità di condizioni di dissipazione del calore e di materiali isolanti, la densità di potenza dei motori sincroni a magneti permanenti è più del doppio di quella dei motori asincroni trifase.
(4) La struttura del rotore è notevolmente semplificata, il che è facile da mantenere e migliora la stabilità del funzionamento.
Poiché i motori asincroni trifase devono essere progettati con un fattore di potenza più elevato, il traferro tra lo statore e il rotore deve essere molto ridotto. Allo stesso tempo, l'uniformità del traferro è fondamentale anche per il funzionamento sicuro e il rumore dovuto alle vibrazioni del motore. Pertanto, i requisiti di tolleranza di forma e posizione e di concentricità di montaggio del motore asincrono sono relativamente rigidi e la libertà di selezione del gioco dei cuscinetti è relativamente ridotta. I motori asincroni con basi più grandi utilizzano solitamente cuscinetti lubrificati a bagno d'olio, che devono essere riempiti con olio lubrificante entro il tempo di lavoro specificato. La perdita di olio o il riempimento prematuro della cavità dell'olio accelereranno il guasto del cuscinetto. Nella manutenzione dei motori asincroni trifase, la manutenzione dei cuscinetti rappresenta una parte importante. Inoltre, a causa della presenza di corrente indotta nel rotore del motore asincrono trifase, negli ultimi anni molti ricercatori si sono preoccupati anche del problema della corrosione elettrica del cuscinetto.
I motori sincroni a magneti permanenti non presentano tali problemi. A causa dell'ampio traferro del motore sincrono a magnete permanente, i problemi di cui sopra causati dal piccolo traferro del motore asincrono non sono evidenti nel motore sincrono. Allo stesso tempo, i cuscinetti del motore sincrono a magnete permanente utilizzano cuscinetti lubrificati a grasso con parapolvere. I cuscinetti sono stati sigillati con una quantità adeguata di grasso di alta qualità quando lasciano la fabbrica. La durata dei cuscinetti del motore sincrono a magnete permanente è molto superiore a quella del motore asincrono.
Per evitare che la corrente dell'albero corroda il cuscinetto, il motore a magneti permanenti Anhui Mingteng adotta un design isolante per il gruppo cuscinetto all'estremità della coda, che può ottenere l'effetto di isolare il cuscinetto e il costo è molto inferiore a quello dell'isolamento il cuscinetto. Per garantire la normale durata di servizio del cuscinetto del motore, la parte del rotore di tutti i motori sincroni a trasmissione diretta a magnete permanente di Anhui Mingteng ha una struttura di supporto speciale e la sostituzione in loco dei cuscinetti è la stessa di quella dei motori asincroni. La successiva sostituzione e manutenzione dei cuscinetti può far risparmiare sui costi logistici, risparmiare tempo di manutenzione e garantire meglio l'affidabilità della produzione dell'utente.
2. Applicazioni tipiche dei motori sincroni a magneti permanenti in sostituzione dei motori asincroni
2.1 Motore sincrono a magneti permanenti trifase ad alta tensione ad altissima efficienza con regolazione della velocità a frequenza variabile per mulini verticali nell'industria del cemento
Prendiamo come esempio la trasformazione del motore sincrono a magneti permanenti ad altissima efficienza TYPKK1000-6 da 5.300 kW 10 kV. Questo prodotto è il primo motore domestico a magneti permanenti ad alta tensione superiore a 5 MW per la trasformazione di mulini verticali fornito da Anhui Mingteng per un'azienda di materiali da costruzione nel 2021. Rispetto al sistema di motore asincrono originale, il tasso di risparmio energetico raggiunge l'8% e l'aumento della produzione può raggiungere il 10%. Il tasso di carico medio è dell'80%, l'efficienza del motore a magnete permanente è del 97,9% e il costo annuo di risparmio energetico è: (18,7097 milioni di yuan ÷ 0,92) × 8% = 1,6269 milioni di yuan; il costo del risparmio energetico in 15 anni è: (18,7097 milioni di yuan ÷ 0,92) × 8% × 15 anni = 24,4040 milioni di yuan; l'investimento sostitutivo viene recuperato in 15 mesi, ed il ritorno dell'investimento si ottiene per 14 anni consecutivi.
Anhui Mingteng ha fornito un set completo di apparecchiature per la trasformazione di mulini verticali per un'azienda di materiali da costruzione nello Shandong (TYPKK1000-6 5300kW 10kV)
2.2 Motore sincrono a magneti permanenti trifase ad altissima efficienza autoavviante a bassa tensione per miscelatori dell'industria chimica
Prendiamo come esempio la trasformazione del motore asincrono sostitutivo con motore sincrono a magneti permanenti ad altissima efficienza TYCX315L1-4 da 160 kW 380 V. Questo prodotto è stato fornito da Anhui Mingteng nel 2015 per la trasformazione dei motori di miscelatori e frantoi nell'industria chimica. TYCX315L1-4 160 kW 380 V è adatto per le condizioni di lavoro del miscelatore. Calcolando il consumo di energia per tonnellata per unità di tempo, l'utente ha calcolato che il motore sincrono a magneti permanenti da 160 kW risparmia l'11,5% in più di elettricità rispetto al motore asincrono originale con la stessa potenza. Dopo nove anni di utilizzo effettivo, gli utenti sono molto soddisfatti del tasso di risparmio energetico, dell'aumento della temperatura, del rumore, della corrente e di altri indicatori del motore sincrono a magneti permanenti Mingteng nel funzionamento reale.
Anhui Mingteng ha fornito supporto per la modifica del miscelatore per un'azienda chimica a Guizhou (TYCX315L1-4 160kW 380V)
3. Problemi che interessano agli utenti
3.1 Durata del motore La durata dell'intero motore dipende dalla durata del cuscinetto. L'alloggiamento del motore adotta il livello di protezione IP54, che può essere aumentato a IP65 in circostanze speciali, soddisfacendo i requisiti di utilizzo della maggior parte degli ambienti polverosi e umidi. A condizione che venga garantita una buona coassialità dell'installazione dell'estensione dell'albero del motore e un carico radiale appropriato dell'albero, la durata minima del cuscinetto del motore è superiore a 20.000 ore. Il secondo è la durata della ventola di raffreddamento, che è più lunga di quella del motore a condensatore. Quando si funziona a lungo in un ambiente polveroso e umido, è necessario rimuovere regolarmente le sostanze appiccicose attaccate alla ventola per evitare che la ventola bruci a causa del sovraccarico.
3.2 Guasti e protezione dei materiali a magneti permanenti
L'importanza dei materiali a magnete permanente per i motori a magneti permanenti è evidente e il loro costo rappresenta oltre 1/4 del costo del materiale dell'intero motore. I materiali a magneti permanenti del rotore del motore a magnete permanente Anhui Mingteng utilizzano prodotti ad alta energia magnetica e NdFeB sinterizzato ad alta coercività intrinseca, e i gradi convenzionali includono N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, ecc. L'azienda ha progettato attrezzature professionali e dispositivi di guida per l'assemblaggio di acciaio magnetico e analizzato qualitativamente la polarità dell'acciaio magnetico assemblato con mezzi ragionevoli, in modo che il valore del flusso magnetico relativo di ciascun acciaio magnetico della fessura sia vicino, il che garantisce la simmetria del circuito magnetico e la qualità dell'assemblaggio in acciaio magnetico.
Gli attuali materiali a magnete permanente possono funzionare a lungo con l'aumento di temperatura massimo consentito dell'avvolgimento del motore e il tasso di smagnetizzazione naturale dell'acciaio magnetico non è superiore all'1‰. I materiali convenzionali a magnete permanente richiedono che il rivestimento superficiale resista a un test in nebbia salina di oltre 24 ore. Per ambienti con grave corrosione ossidativa, gli utenti devono contattare il produttore per selezionare materiali a magnete permanente con una tecnologia di protezione più elevata.
4. Come selezionare il motore a magnete permanente per sostituire il motore asincrono
4.1 Determinare il tipo di carico
Carichi diversi come mulini a sfere, pompe dell'acqua e ventilatori hanno requisiti prestazionali diversi per i motori, quindi il tipo di carico è molto importante per la progettazione o la selezione.
4.2 Determinare lo stato di carico del motore durante il funzionamento normale
Il motore funziona continuamente a pieno carico o a carico leggero? Oppure a volte si tratta di carichi pesanti e talvolta di carichi leggeri, e quanto dura il ciclo di cambio carico leggero e pesante?
4.3 Determinare l'impatto di altri stati di carico sul motore
Esistono molti casi particolari dello stato di carico del motore in loco. Ad esempio, il carico del nastro trasportatore deve sopportare una forza radiale e potrebbe essere necessario regolare il motore da cuscinetti a sfere a cuscinetti a rulli; se è presente molta polvere o olio è necessario migliorare il livello di protezione del motore.
4.4 Temperatura ambiente
La temperatura ambiente in loco è ciò su cui dobbiamo concentrarci durante il processo di selezione del motore. I nostri motori convenzionali sono progettati per una temperatura ambiente pari o inferiore a 0~40 ℃, ma spesso incontriamo situazioni in cui la temperatura ambiente è superiore a 40 ℃. In questo momento dobbiamo scegliere un motore con potenza maggiore o un motore appositamente progettato.
4.5 Metodo di installazione in loco, dimensioni di installazione del motore
Anche il metodo di installazione in loco, le dimensioni di installazione del motore, il metodo di installazione in loco e le dimensioni di installazione sono dati da ottenere, ovvero il disegno dell'aspetto originale del motore o le dimensioni dell'interfaccia di installazione, le dimensioni della fondazione e la posizione dello spazio di posizionamento del motore. Se ci sono limitazioni di spazio sul posto, potrebbe essere necessario modificare il metodo di raffreddamento del motore, la posizione della scatola dei cavi del motore, ecc.
4.6 Altri fattori ambientali
Molti altri fattori ambientali hanno un impatto sulla scelta del motore, come l’inquinamento da polvere o olio che influisce sul livello di protezione del motore; ad esempio, in ambienti marini o con pH elevato, il motore deve essere progettato per la protezione dalla corrosione; in ambienti con elevate vibrazioni e alta quota, ci sono diverse considerazioni progettuali.
4.7 Indagine sui parametri originali del motore asincrono e sulle condizioni operative
(1) Dati di targa: tensione nominale, velocità nominale, corrente nominale, fattore di potenza nominale, efficienza, modello e altri parametri
(2) Metodo di installazione: ottenere il disegno dell'aspetto originale del motore, le immagini dell'installazione in loco, ecc.
(3) Parametri operativi effettivi del motore originale: corrente, potenza, fattore di potenza, temperatura, ecc.
Conclusione
I motori sincroni a magneti permanenti sono particolarmente adatti per applicazioni con avviamento pesante e funzionamento leggero. La promozione e l’utilizzo dei motori sincroni a magneti permanenti presenta vantaggi economici e sociali positivi ed è di grande importanza per il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni. Anche in termini di affidabilità e stabilità i motori sincroni a magneti permanenti presentano preziosi vantaggi. La scelta di motori sincroni a magneti permanenti ad alta efficienza è un investimento una tantum con vantaggi a lungo termine.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. （https://www.mingtengmotor.com/）si concentra sulla ricerca, sviluppo, produzione e vendita di motori sincroni a magneti permanenti ad altissima efficienza da 17 anni. I suoi prodotti coprono una gamma completa di rulli elettrici ad alta tensione, bassa tensione, frequenza costante, frequenza variabile, convenzionali, antideflagranti, a trasmissione diretta, rulli elettrici e macchine all-in-one, con l'obiettivo di fornire una forza motrice più efficiente per l'industria attrezzatura.
I motori a magneti permanenti di Anhui Mingteng hanno le stesse dimensioni di installazione esterne dei motori asincroni attualmente ampiamente utilizzati e possono sostituire completamente i motori asincroni. Inoltre, esiste un team tecnico professionale per progettare e fornire ai clienti soluzioni di trasformazione gratuite. Se hai la necessità di trasformare motori asincroni, non esitare a contattarci e ti serviremo con tutto il cuore!
Orario di pubblicazione: 23 agosto 2024