Чому синхронний двигун з постійними магнітами (PM) має високу стійкість до перевантажень під час раптових промислових стрибків навантаження

Уявіть, як на цеху з виробництва гумових сумішей холодна брикета натурального каучуку потрапляє у внутрішній мішалку, або спостерігайте за показниками амперметра на щелепному дробарці, коли вологий камінь потрапляє в робочу камеру. Вал вимагає миттєвого стрибка крутного моменту ще до того, як матеріал почне зрізатися. У традиційних приводах, побудованих на основі асинхронних двигунів і редукторів, саме ці перші три секунди стають критичними — саме тоді обладнання виходить з ладу. Ковзання ротора різко зростає, струм перевищує граничні значення автоматичних вимикачів, роторні стрижні перегріваються через індуковане тепло, а зубці шестерень зазнають руйнівного ударного навантаження.

ENNENG створює обертові машини з постійними магнітами, розроблені спеціально для таких важких режимів експлуатації, охоплюючи єдиний діапазон потужностей від 5 кВт до 5 МВт і діапазон напруг від 110 В до 690 В, а також вертикальні генератори вітроелектростанцій потужністю від 1 кВт до 10 кВт (моделі на 3 кВт, 5 кВт і 10 кВт). Перехід на Синхронний двигун із постійними магнітами змінює спосіб, у якому двигун реагує на ударні навантаження, за умови, що його розміри підібрано з урахуванням реального профілю стрибкоподібного навантаження, а не каталожного значення потужності в кіловатах. Замість того щоб покладатися на індукований струм у роторі, який відстає від навантаження, ротор із NdFeB (неодим-залізо-бор) створює власне магнітне поле на валу від нульової частоти обертання.

Що відбувається всередині двигуна під час стрибка навантаження

Коли гірнича стрічкова конвеєрна установка перезапускається під навантаженням руди або шламовий насос очищає заблокований трубопровід, стрибок навантаження безпосередньо передається в повітряний зазор.

Відсутність ковзання ротора означає миттєву жорсткість крутного моменту

Асинхронний індукційний двигун стикається з ділемою «пасткою-22» під час стрибка навантаження: щоб створити додатковий крутний момент, ротор має уповільнитися щодо магнітного поля статора, щоб через повітряний зазор індукувалося більше струму. Якщо стрибок навантаження змушує ротор перевищити точку критичного ковзання, крутний момент рухомої сили зникає, і привід блокується. A Синхронний двигун із постійними магнітами працює на заблокованому магнітному зв’язку, де полюси ротора відстежують частоту статора без ковзання. Коли привід змінної частоти (VFD) виявляє раптовий стрибок моменту, векторне керування вводить струм уздовж осі моменту за кілька мілісекунд. Поєднання постійного магнітного потоку з конструкцією ротора на основі магнітної релуктантності дає Permanent Magnet Motor PMSM високий момент відриву саме в той момент, коли дробарка або мішалка повинна подолати заклинювання.

Запуск охолоджувача Surge 20K має принципове значення

Здатність до перевантаження — це проблема накопичення тепла. Двигун, що працює поблизу своєї теплової межі під час звичайних змін, практично не має запасу для поглинання стрибка струму на 160 % без перегріву лаку обмотки статора або ризику демагнітизації магнітів. Оскільки Синхронний двигун із постійними магнітами має попередньо намагнічені полюси з NdFeB, у роторі не протікає струм збудження, і втрати в міді ротора зникають. У повсякденній експлуатації ENNENG Двигун постійного струму з високим моментом працює з підвищенням температури на 20 К нижче, ніж у асинхронного двигуна — залишаючись нижче 60 К при тривалих режимах роботи. Цей базовий показник на 20 К нижчої температури виступає як тепловий запас під час повторних циклічних навантажень S3 або S6 згідно з правилами робочого режиму IEC 60034-1.

Перевірки на робочому місці, що визначають успіх або провал роботи під час стрибків навантаження

Купівля Permanent Magnet Motor PMSM вибір розміру лише за номінальною потужністю, вказаною на табличці, — це пастка. Двигун потужністю 200 кВт при 1500 об/хв і один потужністю 200 кВт при 60 об/хв забезпечують дуже різний крутний момент на валу.

Обирайте розмір за крутним моментом відпускання й уникайте редукторів там, де це можливо

Кожна проміжна коробка передач, гідравлічна муфта або комплект ременів додає люфт і крутильне закручення під час зміни навантаження. Коли заклинювання усувається, накопичена пружна енергія різко повертається в зубці шестерні. Збільшуючи кількість полюсів ротора, ENNENG проектує кожен Промисловий двигун безпосереднього приводу та Синхронний двигун із постійними магнітами для роботи на швидкостях у єдиному розряді, безпосередньо з’єднуючи його з валом навантаження. Вилучення редуктора усуває втомне руйнування зубців шестерень, витікання мастила та необхідність виконання вимог OSHA 1910.219 щодо огородження, одночасно зберігаючи рівень шуму нижче 55 дБ і вібрації в межах норм ISO 10816 та ISO 20816. У лініях змішування шин Linglong заміна на привід безпосереднього приводу скоротила рахунки за електроенергію на 7 % до 40 % , тоді як компресори повітря зі змінним навантаженням на об’єктах Sinopec та Shandong Gold Mine скоротили споживання електроенергії до 50%.

Узгодьте верхню межу струму ПЧ та ізоляцію обмоток

А Синхронний двигун із постійними магнітами тягне лише так сильно, як дозволяє його перетворювач. Якщо двигун витримує піковий крутний момент 200 %, але ПЧ має обмеження струму 110 %, то привід відключається в момент виникнення будь-якого стрибка. Інтегратори повинні узгодити перевантажувальну здатність перетворювача з найбільшим можливим кроком крутного моменту. Оскільки Permanent Magnet Motor PMSM працює з коефіцієнтом потужності від 0,95 до 1,0 у діапазоні навантаження від 25 % до 120 %; базовий струм на понад 10 % нижчий, ніж у асинхронного двигуна, що зменшує нагрівання кабелів та перетворювачів частоти. Статорні обмотки також мають відповідати вимогам ANSI/NEMA MG 1, частина 31, щодо стрибків напруги, та правилам заземлення NFPA 70.

Вибір двигуна, готового до стрибків напруги, без припущень

Підтримуваний інженерами Національного інженерного центру з постійних магнітів на основі рідкісноземельних елементів та десятками патентів, ENNENG створює спеціалізовані Синхронний двигун із постійними магнітами та Permanent Magnet Motor PMSM двигуни для напруг 110 В–690 В (380 В/660 В/1140 В) та каркасів 6 кВ/10 кВ — на один–два розміри каркасу менші за асинхронні двигуни. Перед публікацією технічного опису проектні керівники мають чітко визначити три параметри:

• Зобразити цикл стрибків напруги: Зареєструвати постійний крутний момент, піковий ударний крутний момент, тривалість стрибка (у секундах) та частоту стрибків на годину.

• Узгодити датчики приводу: Інтегрувати термопари PT100 та енкодери в логіку перетворювача частоти для безпечного регулювання навантаження.

• Підтримувати стан робочого середовища: Змащувати ізольовані підшипники, очищати ребра охолодження від пилу, щоб підтримувати підвищення температури нижче 60 К, та перевіряти соосність.

Зверніться до інженерів ENNENG

Зв’яжіться з Інженерною службою підтримки ENNENG команди з кривими стрибків навантаження, щоб отримати індивідуальний Синхронний двигун із постійними магнітами лист технічних характеристик:

• WhatsApp:+86 18562780228
• Електронна пошта:  [email protected]
• Телефон: +86 532 66000559

Часті запитання

П: Чому синхронний двигун з постійними магнітами (PM) витримує раптові промислові стрибки навантаження без зупинки, на відміну від асинхронного двигуна?

А: Асинхронний двигун спирається на ковзання ротора для індукування струму, тобто при важких ударних навантаженнях швидкість падає, а ротор швидко нагрівається. Синхронний двигун з постійними магнітами (PM) використовує постійні неодим-залізо-бор (NdFeB) магніти ротора, які синхронно зафіксовані у магнітному полі статора. У поєднанні з векторним керуванням частотного перетворювача (VFD) він забезпечує миттєвий вихідний момент у діапазоні навантаження від 25 % до 120 %, працюючи на 20 К холодніше, ніж асинхронні двигуни.

П: Як видалення редуктора разом із постійним магнітом (PMSM) захищає обладнання під час ударних навантажень?

А: Конструкція з великою кількістю полюсів дозволяє постійному магніту ENNENG PMSM безпосередньо з’єднуватися з валами низькошвидкісних приводів без проміжного редуктора. Вилучення механічного редуктора усуває люфт, зруйнування зубів шестерні та витікання масла через ущільнення під час раптових стрибків крутного моменту, одночасно зберігаючи вібрації в межах стандарту ISO 20816 та рівень шуму під час експлуатації нижче 55 дБ.

П: Які варіанти потужності та напруги ENNENG може запропонувати для важких застосувань із різкими стрибками навантаження?

А: ENNENG розробляє спеціалізовані комплекти синхронних двигунів і генераторів з постійними магнітами в єдиному діапазоні потужності від 5 кВт до 5 МВт та діапазоні напруги від 110 В до 690 В, а також вертикальні генератори для вітрових турбін потужністю від 1 кВт до 10 кВт, з акцентом на моделі 3 кВт, 5 кВт та 10 кВт. Розміри корпусів, геометрія валів та обмотки, придатні для роботи з перетворювачами (відповідно до ANSI/NEMA MG 1 Part 31), адаптовані під конкретні профілі стрибків навантаження на підприємстві.