Rispetto ai motori asincroni, i motori sincroni a magneti permanenti presentano i vantaggi di un elevato fattore di potenza, elevata efficienza, parametri del rotore misurabili, ampio traferro tra statore e rotore, buone prestazioni di controllo, dimensioni ridotte, peso leggero, struttura semplice, elevato rapporto coppia/inerzia, ecc. Sono sempre più utilizzati nei settori petrolifero, chimico, tessile, minerario, delle macchine utensili CNC, dei robot, ecc. e si stanno sviluppando verso elevata potenza (alta velocità, alta coppia), elevata funzionalità e miniaturizzazione.
I motori sincroni a magneti permanenti sono composti da statore e rotore. Lo statore è identico a quello dei motori asincroni, costituito da avvolgimenti trifase e nuclei statorici. Sul rotore sono installati magneti permanenti premagnetizzati (magnetizzati) che consentono di creare un campo magnetico nello spazio circostante senza l'utilizzo di energia esterna, semplificando la struttura del motore e consentendo un risparmio energetico. Questo articolo illustra i vantaggi complessivi della promozione dei motori sincroni a magneti permanenti, basandosi sulle caratteristiche dei motori sincroni a magneti permanenti.
1. Vantaggi eccezionali del motore sincrono a magneti permanenti
(1) Poiché il rotore è costituito da magneti permanenti, la densità di flusso magnetico è elevata, non è richiesta corrente di eccitazione e le perdite di eccitazione vengono eliminate. Rispetto ai motori asincroni, la corrente di eccitazione dell'avvolgimento statorico e le perdite nel rame e nel 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 nel ferro a onda fondamentale, 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 e un'efficienza elevati anche in condizioni di carico leggero.
Quando il tasso di carico dei motori asincroni ordinari è inferiore al 50%, la loro efficienza operativa e il fattore di potenza diminuiscono significativamente. Quando il tasso di carico dei motori sincroni a magneti permanenti Mingteng è compreso tra il 25% e il 120%, la loro efficienza operativa e il fattore di potenza non variano di molto, con un'efficienza operativa superiore al 90% e un fattore di potenza superiore a 0,85. Il risparmio energetico è significativo in condizioni di carico leggero, carico variabile e pieno carico.
(2) I motori sincroni a magneti permanenti presentano proprietà meccaniche relativamente rigide e sono più resistenti ai disturbi di coppia causati dalle variazioni di carico. Il nucleo del rotore di un motore sincrono a magneti permanenti può essere realizzato in una struttura cava per ridurre l'inerzia del rotore, e i tempi di avviamento e frenata sono molto più rapidi rispetto a 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) Le dimensioni dei motori sincroni a magneti permanenti sono significativamente inferiori a quelle dei motori asincroni e anche il loro peso è relativamente inferiore. 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 manutenere e migliora la stabilità di funzionamento.
Poiché i motori asincroni trifase devono essere progettati con un fattore di potenza più elevato, il traferro tra statore e rotore deve essere molto piccolo. Allo stesso tempo, l'uniformità del traferro è fondamentale per il funzionamento sicuro e la riduzione del rumore da vibrazioni del motore. Pertanto, i requisiti di tolleranza di forma e posizione e di concentricità del motore asincrono sono relativamente rigorosi, e la libertà nella scelta 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 funzionamento specificato. Perdite d'olio o un riempimento intempestivo della cavità dell'olio accelereranno il guasto del cuscinetto. Nella manutenzione dei motori asincroni trifase, la manutenzione dei cuscinetti è di fondamentale importanza. Inoltre, a causa della presenza di corrente indotta nel rotore del motore asincrono trifase, il problema della corrosione elettrica dei cuscinetti è stato oggetto di attenzione da parte di molti ricercatori negli ultimi anni.
I motori sincroni a magneti permanenti non presentano tali problemi. Grazie all'ampio traferro del motore sincrono a magneti permanenti, i problemi sopra descritti, causati dal traferro ridotto del motore asincrono, non sono evidenti nel motore sincrono. Allo stesso tempo, i cuscinetti del motore sincrono a magneti permanenti utilizzano cuscinetti lubrificati a grasso con parapolvere. I cuscinetti sono stati sigillati con una quantità adeguata di grasso di alta qualità in fabbrica. La durata dei cuscinetti del motore sincrono a magneti permanenti è notevolmente superiore a quella del motore asincrono.
Per evitare che la corrente d'albero corroda il cuscinetto, il motore a magneti permanenti Anhui Mingteng adotta un design di isolamento per il gruppo cuscinetto all'estremità posteriore, che può ottenere l'effetto di isolare il cuscinetto a un costo molto inferiore rispetto a quello dell'isolamento del cuscinetto stesso. Per garantire la normale durata del cuscinetto del motore, la parte del rotore di tutti i motori sincroni a magneti permanenti a trasmissione diretta di Anhui Mingteng presenta una speciale struttura di supporto e la sostituzione in loco dei cuscinetti è la stessa di quella dei motori asincroni. La sostituzione e la manutenzione dei cuscinetti in un secondo momento possono ridurre i costi logistici, i tempi di manutenzione e garantire una migliore affidabilità produttiva dell'utente.
2. Applicazioni tipiche dei motori sincroni a magneti permanenti in sostituzione dei motori asincroni
2.1 Motore sincrono a magnete permanente trifase ad alta tensione e altissima efficienza con regolazione della velocità a frequenza variabile per mulino verticale nell'industria del cemento
Prendiamo come esempio la trasformazione del motore sincrono a magneti permanenti ad altissima efficienza TYPKK1000-6 da 5300 kW e 10 kV, un motore asincrono sostitutivo. Questo prodotto è il primo motore a magneti permanenti ad alta tensione per uso domestico superiore a 5 MW per la trasformazione di un mulino verticale 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 magneti permanenti è del 97,9% e il costo annuo del 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 e il ritorno sull'investimento viene ottenuto per 14 anni consecutivi.
Anhui Mingteng ha fornito un set completo di attrezzature per la trasformazione del mulino verticale per un'azienda di materiali da costruzione nello Shandong (TYPKK1000-6 5300kW 10kV)
2.2 Motore sincrono a magneti permanenti trifase ad altissima efficienza e autoavviamento a bassa tensione per miscelatori dell'industria chimica
Prendiamo come esempio la trasformazione del motore sincrono a magneti permanenti ad altissima efficienza TYCX315L1-4 da 160 kW e 380 V in un motore asincrono sostitutivo. Questo prodotto è stato fornito da Anhui Mingteng nel 2015 per la trasformazione di motori di miscelatori e frantoi nell'industria chimica. Il TYCX315L1-4 da 160 kW e 380 V è adatto alle condizioni di funzionamento dei miscelatori. Calcolando il consumo energetico per tonnellata per unità di tempo, l'utente ha calcolato che il motore sincrono a magneti permanenti da 160 kW consente un risparmio di elettricità dell'11,5% in più rispetto al motore asincrono originale a parità di potenza. Dopo nove anni di utilizzo effettivo, gli utenti sono molto soddisfatti del tasso di risparmio energetico, dell'aumento di temperatura, del rumore, della corrente e di altri indicatori del motore sincrono a magneti permanenti Mingteng in condizioni di funzionamento effettivo.
Anhui Mingteng ha fornito supporto per la modifica del miscelatore per un'azienda chimica nel 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 di garantire una buona coassialità dell'installazione dell'estensione dell'albero 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 superiore a quella del motore a condensatore. Quando funziona per un lungo periodo in un ambiente polveroso e umido, è necessario rimuovere regolarmente le sostanze appiccicose attaccate alla ventola per evitare che la ventola si bruci a causa del sovraccarico.
3.2 Guasto e protezione dei materiali magnetici permanenti
L'importanza dei materiali a magneti permanenti per i motori a magneti permanenti è evidente e il loro costo rappresenta oltre un quarto del costo del materiale dell'intero motore. I materiali a magneti permanenti per i rotori dei motori a magneti permanenti di Anhui Mingteng utilizzano NdFeB sinterizzato ad alta energia magnetica e alta coercività intrinseca, e i gradi convenzionali includono N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, ecc. L'azienda ha progettato utensili e guide professionali per l'assemblaggio dell'acciaio magnetico e ha analizzato qualitativamente la polarità dell'acciaio magnetico assemblato con mezzi ragionevoli, in modo che il valore del flusso magnetico relativo di ciascuna scanalatura dell'acciaio magnetico sia vicino, il che garantisce la simmetria del circuito magnetico e la qualità dell'assemblaggio dell'acciaio magnetico.
Gli attuali materiali magnetici permanenti possono funzionare a lungo con il massimo aumento di temperatura consentito per l'avvolgimento del motore e il tasso di smagnetizzazione naturale dell'acciaio magnetico non è superiore all'1‰. I materiali magnetici permanenti convenzionali richiedono che il rivestimento superficiale resista a un test in nebbia salina di oltre 24 ore. In caso di ambienti con grave corrosione ossidativa, gli utenti devono contattare il produttore per selezionare materiali magnetici permanenti con una tecnologia di protezione più avanzata.
4. Come selezionare un motore a magnete permanente per sostituire un motore asincrono
4.1 Determinare il tipo di carico
Carichi diversi, come mulini a sfere, pompe idrauliche e ventilatori, hanno requisiti di prestazioni 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 normale funzionamento
Il motore funziona continuamente a pieno carico o a carico leggero? Oppure a volte funziona a carico pesante e a volte a carico leggero, e quanto dura il ciclo di cambio tra carico leggero e pesante?
4.3 Determinare l'impatto di altri stati di carico sul motore
Esistono molti casi particolari per quanto riguarda lo stato di carico del motore in loco. Ad esempio, il carico del nastro trasportatore deve sopportare una forza radiale e potrebbe essere necessario modificare il motore passando da cuscinetti a sfere a cuscinetti a rulli; in presenza di molta polvere o olio, è necessario migliorare il livello di protezione del motore.
4.4 Temperatura ambiente
La temperatura ambiente in loco è un fattore su cui dobbiamo concentrarci durante la selezione del motore. I nostri motori convenzionali sono progettati per una temperatura ambiente compresa tra 0 e 40 °C o inferiore, ma spesso ci imbattiamo in situazioni in cui la temperatura ambiente è superiore a 40 °C. In questo caso, dobbiamo scegliere un motore con una potenza maggiore o un motore progettato appositamente.
4.5 Metodo di installazione in loco, dimensioni di installazione del motore
È inoltre necessario acquisire informazioni sul metodo di installazione in loco, sulle dimensioni di installazione del motore, sul metodo di installazione in loco e sulle dimensioni di installazione, sia il disegno originale del motore, sia le dimensioni dell'interfaccia di installazione, le dimensioni delle fondamenta e la posizione dello spazio di posizionamento del motore. In caso di limitazioni di spazio in loco, 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 influiscono sulla scelta del motore, come l'inquinamento da polvere o olio che incide 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 forti vibrazioni e alta quota, occorre tenere conto di 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 di 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 avviamenti gravosi e corse leggere. La promozione e l'utilizzo di motori sincroni a magneti permanenti comportano vantaggi economici e sociali positivi e sono 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 offrono preziosi vantaggi. La scelta di motori sincroni a magneti permanenti ad alta efficienza rappresenta un investimento una tantum con benefici a lungo termine.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) si concentra da 17 anni sulla ricerca, sviluppo, produzione e vendita di motori sincroni a magneti permanenti ad altissima efficienza. I suoi prodotti coprono una gamma completa di motori ad alta e bassa tensione, a frequenza costante e variabile, convenzionali, antideflagranti, a trasmissione diretta, rulli elettrici e macchine "tutto in uno", con l'obiettivo di fornire una forza motrice più efficiente per le apparecchiature industriali.
I motori a magneti permanenti di Anhui Mingteng hanno le stesse dimensioni esterne dei motori asincroni attualmente in uso e possono sostituirli completamente. Inoltre, disponiamo di un team tecnico professionale in grado di progettare e fornire ai clienti soluzioni di trasformazione gratuite. Se avete bisogno di trasformare motori asincroni, non esitate a contattarci: saremo lieti di assistervi!
Data di pubblicazione: 23 agosto 2024