Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштар мен индукциялық қозғалтқыштар: өнеркәсіптік қолданбаларда таңдау критерийлері мен энергия тиімділігін талдау

Жаңа GB18613-2020 энергия тиімділігі стандартының енгізілуі мен «Екі көміртекті» саясатының дамуы арқасында өнеркәсіп саласында тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштардың (PMSM) қолданылуы қарқынды түрде кеңейіп келеді. Алайда тұрақты магнитті қозғалтқыштар әмбебап шешім емес – белгілі бір жұмыс жағдайларында дәстүрлі индукциялық қозғалтқыштар әлі де экономикалық тұрғыдан тиімді болып табылады. Бұл мақала практикалық инженерлік тұрғыдан екі мотор түрін жүйелі түрде салыстырып, инженерлер мен сатып алу шешімдерін қабылдаушыларға ақпаратқа негізделген шешім қабылдауға көмектеседі.

СианьТайфу Шима электр қозғалтқышыТоп сондай-ақ жоғары кернеулі асинхронды қозғалтқыштардың (YKK, YRKK) және тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштардың (TYC) бірқатар түрлерін өндіреді және осы екі өнім түрінің техникалық сипаттамаларын салыстыруды ұсына алады.Xima жоғары кернеулі моторларының толық ассортиментін қараңыз。

Техникалық қағидалар: екі түрлі мотор арасындағы негізгі айырмашылықтар

Асинхронды қозғалтқыш (индукциялық қозғалтқыш)

Үш фазалы айнымалы ток индукциялық қозғалтқыштары ротор өткізгіштерінде токты тудыру үшін айналмалы статор магнит өрісіне сүйенеді; осы туындаған ток пен айналмалы магнит өрісінің өзара әрекеттесуі момент тудырады. Ротордың айналу жылдамдығы синхрондық жылдамдықтан әрдайым төмен (сырғыту мөлшері әдетте 2–5%); сондықтан оларды асинхронды қозғалтқыштар деп атайды. Сыртқы қоздыруды қажет етпейтін және қарапайым құрылымы бар болғандықтан, олар қазіргі таңда өнеркәсіпте ең кеңінен қолданылатын қозғалтқыш түрі болып табылады.

Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыш

Ротор тұрақты магниттерді (негізінен неодимий-темір-бор) пайдалана отырып магнит өрісін тудырады; индукцияланған ток қажет болмағандықтан роторда мыс шығыны болмайды. Ротор статордың айналмалы магнит өрісімен синхронды түрде айналады, сондықтан сырғыу жылдамдығы нөлге тең. Іске қосу және жылдамдықты басқару үшін әдетте айнымалы жиілікті жетек қажет.

Негізгі өнімділік сипаттамаларын салыстыру

Тиімділікті салыстыру (негізгі өнімділік көрсеткіштері)

Сол қуат пен жүктеме коэффициентінде тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштар әдетте IE3 класты асинхронды қозғалтқыштарға қарағанда 31–81 %-ға тиімдірек:

• Индукциялық мотордағы жалпы шығындардың 20–30 %-ын құрайтын ротордың мыс шығындары жойылды.
• Қуат коэффициенті 1-ге жақын болғандықтан реактивті қуатты өтемақылау қажет емес.
• Жүктеме ішінара болған кезде тиімділік артықшылығы одан да айқын байқалады (асинхронды қозғалтқыштардың тиімділігі жеңіл жүктеме кезінде күрт төмендейді, ал тұрақты магнит қозғалтқыштарының тиімділігі біртіндеп төмендейді)

Шамамен электр энергиясын үнемдеу (жылына 500 кВт мотордың 5 000 сағат жұмыс істеуі негізінде):

3%-дегі тиімділік айырмашылығы: Жылдық электр энергиясын үнемдеу = 500 кВт × 5 000 сағ × (1/0,95 – 1/0,98) ≈ 80 000 кВт·сағ

Өнеркәсіптік электр энергиясының 1 кВт·сағ үшін 0,7 юань тариф бойынша: жылдық үнемдеу шамамен 56 000 юань.

Қуат коэффициенттерінің салыстыруы

• Асинхронды қозғалтқыштар: қуат коэффициенті әдетте толық жүктеме кезінде 0,80-ден 0,90-ға дейін болады, бірақ жеңіл жүктеме жағдайында айтарлықтай төмендеп, 0,6-дан төмен болады.
• Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыш: қуат коэффициенті 1,0-ге жақын (реттелетін), барлық жүктеме ауқымында жоғары қуат коэффициентін сақтайды

Қуат коэффициентінің төмен болуы реактивті қуатты өтемақы құралдарын қуат тарату жүйесіне орнатуды қажет етеді, бұл бастапқы инвестициялар мен пайдалану және техникалық қызмет көрсету шығындарын арттырады. Тұрақты магнитті қозғалтқыштардың табиғи түрде жоғары қуат коэффициенті реактивті қуатты өтемақы құралдарына кететін шығындарды үнемдеуге мүмкіндік береді.

Жылдамдықты басқарудың өнімділігін салыстыру

• Жиілік түрлендіргішті пайдалана отырып асинхронды қозғалтқыштардың айнымалы жылдамдықты басқару:20%–100% жылдамдық диапазонында тиімділік айтарлықтай төмендейді; төмен жылдамдықта жоғары момент үшін токты өтемақылау қажет; басқару алгоритмі салыстырмалы түрде қарапайым.
• Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштардың жиілік-айнымалы жылдамдықты басқару:Кең жылдамдық ауқымында жоғары тиімділікті сақтайды; төмен жылдамдықта тұрақты момент көрсеткіштері өте жақсы; векторлық басқаруды немесе тікелей моментті басқаруды қажет етеді, бұл басқару жүйесіне жоғары талаптар қояды.

Кең ауқымды айнымалы жиілікті жылдамдықты басқаруды және жоғары тиімділікті талап ететін қолданбаларда (мысалы, тау-кен көтергіштері, өңдеу станоктары және желдеткіштер мен сорғылардың айнымалы жылдамдықты реттеуі) тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштар айқын артықшылықтар ұсынады.

Техникалық қызмет көрсету шығындарын салыстыру

Асинхронды қозғалтқышты техникалық қызмет көрсетудің артықшылықтары:

• Дизайны қарапайым, роторда тұрақты магниттер жоқ, бұл жергілікті жерде техникалық қызмет көрсетуді жеңілдетеді.
• Запас бөлшектер (подшипниктер, желдеткіштер) жоғары дәрежеде стандартталған және арзан.
• Технология жақсы дамыған, және бүкіл ел бойынша техникалық қызмет көрсету мүмкіндіктері мықты.
• Тікелей желіден қосуға болады (жиілік түрлендіргіштің құнын азайтады)

Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштарға техникалық қызмет көрсету жөніндегі нұсқаулықтар:

• Ротордың тұрақты магниттарына әсер ететін жоғары температуралар қайтымсыз демагниттенуге әкелуі мүмкін (Nd-Fe-B магниттарының Кюри нүктесі шамамен 310 °C; олардың нақты жұмыс температурасы 80–120 °C аралығында шектеледі).
• Роторды алу үшін арнайы құралдар қажет; күшті магнит өрісі металл құралдарды тарту қаупін тудырады.
• Сәйкес келетін айнымалы жиілікті жетек қажет, сондай-ақ қосымша техникалық қызмет көрсету нүктелері қосылуы тиіс.
• Жөндеу жұмыстары салыстырмалы түрде жоғары техникалық біліктілікті талап етеді, және барлық жөндеу фирмалары оны орындауға қабілетті емес.

Қосымша ақпарат алу үшінXiMa тұрақты магнитті қозғалтқышты жөндеу қызметіБіз тұрақты магнит роторлары үшін кәсіби демагниттеу сынақтары мен қайта магниттеу қызметтерін ұсынамыз.

Бастапқы шығындардың салыстыруы

Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштардың бастапқы сатып алу құны бірдей қуаттағы асинхронды қозғалтқыштарға қарағанда айтарлықтай жоғары:

• Тұрақты магнитті қозғалтқыш блогының бағасы: бірдей қуаттағы IE3 асинхронды қозғалтқыштың бағасының шамамен 1,5–3 есесі (сирек кездесетін металдар бағасының айтарлықтай ауытқуларына байланысты)
• Жиілігі өзгергіш жетектердің құны: Егер жүйе бұрын желі жиілігінде тікелей іске қосуды қолданған болса, тұрақты магнитті қозғалтқыштарға көшу үшін жиілігі өзгергіш жетектерге қосымша инвестиция қажет болады.
• Қайтару мерзімі: жалпы энергияны үнемдеу артықшылықтарын ескере отырып, қосымша инвестиция әдетте 2–4 жыл ішінде өтеледі.

Қайтарымдылық мерзімін есептеудің мысалы (500 кВт, жылына 5 000 сағат):

Қосымша инвестиция (тұрақты магнитті қозғалтқыштар мен айнымалы жиілікті жетектер үшін баға айырмасы): шамамен 300 000 юань

Мерекелік маусымдағы энергия үнемдеу: шамамен 56 000 юань (тиімділікті 31 %-ға арттыру)

Қайтару мерзімі: шамамен 30 ÷ 5,6 ≈ 5,4 жыл

Ескерту: Егер айнымалы жиілікті жетек қазірдің өзінде орнатылған болса немесе тиімділікті арттыру 5%-ден асса, қайтарылу мерзімі 2–3 жылға қысқарады.

Әртүрлі өнеркәсіптік ортада жабдықты таңдау бойынша ұсыныстар

Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштардың артықшылыққа ие болатын сценарийлер

• Жыл бойғы ұзақ жұмыс сағаттары мен айтарлықтай энергия үнемдеу артықшылықтары бар кең ауқымды жылдамдықты басқаруды қажет ететін желдеткіштер мен сорғылар
• Шахта көтергіштері (кең жылдамдық диапазоны, жоғары сенімділік талаптары)
• Жоғары дәлдікті талап ететін өндірістік желі жетектері (серво басқару қолданбалары)
• Орын шектеулі және жоғары қуат тығыздығы қажет болатын қолданбалар (тұрақты магнитті қозғалтқыштар ықшам)
• Мотордың тиімділігі өндіріс шығындарына айтарлықтай әсер ететін жоғары энергия тұтынатын қондырғылар

Асинхронды қозғалтқыштардың артықшылыққа ие болатын жағдайлар

• Тұрақты жиілікте тікелей желілік жиіліктен қосылатын және жылдамдықты басқаруды қажет етпейтін жүктемелер (мысалы, белгілі бір жылдамдықта жұмыс істейтін ұсақтағыштар мен белдік конвейерлер)
• Жоғары температуралы орталар (тұрақты магниттердің демагниттену қаупі бар жерлер)
• Қызмет көрсету мүмкіндіктері шектеулі шалғай аймақтардағы орындар (асинхронды қозғалтқыштарды жөндеу оңайырақ)
• Бюджеті шектеулі және энергия үнемдеу артықшылықтары қосымша инвестицияны өтей алмайтын жобалар
• Жиі іске қосу мен тоқтатуды қажет ететін қолданбалар (айнымалы жиілікті басқару күрделі болған жағдайда)

Ксима МоторсӨнімдерге ұсыныстар

Сиань Тайфу Сима Мотор Групп әртүрлі талаптарды қанағаттандыру үшін кешенді моторлық шешімдер ұсынады:

• Жоғары кернеулі асинхронды қозғалтқыштар:YKK сериясы (6 кВ/10 кВ, 55 кВт–25 000 кВт) негізгі жиіліктегі және айнымалы жиіліктегі қолданбаларға жарамды және IE3 энергия тиімділігі стандартына сәйкес келеді.
• Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыш:TYC сериясы IE4 және тіпті IE5 деңгейіндегі аса жоғары тиімділік талаптарына сай келеді, сондықтан энергия үнемдеуге жоғары талаптары бар нысандарға қолайлы.
• Өнімді таңдау жөніндегі кеңес беру қызметі:Біз тұтынушыларға өмірлік цикл шығындарының (LCC) талдауын тегін ұсынамыз, бұл оларға оңтайлы шешімді анықтауға көмектеседі.

Егер сізге қажет болсаТұрақты магнитті қозғалтқыштарға немесе жоғары кернеулі индукциялық қозғалтқыштарға баға ұсынысын сұраңызЭнергияны үнемдеу бойынша үнемделген шығындарды есептеу үшін Xima техникалық командасына еркін хабарласыңыз. Немесе сізӨнімдердің ассортиментін тікелей қараңызТехникалық сипаттамалар туралы көбірек біліңіз.

Жиі қойылатын сұрақтар

Сұрақ: Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқышты желіге тікелей қосу арқылы іске қосуға бола ма?

Жауап: Стандартты тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштарды желіден тікелей іске қосуға болмайды; оларды айнымалы жиілікті жетек немесе арнайы іске қосу құрылғысымен бірге пайдалану қажет. Кейбір асинхронды жолмен іске қосылатын тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштар (іске қосу қапасы бар) тікелей іске қосыла алады, бірақ олардың жылдамдықты басқару мүмкіндіктері шектеулі.

Сұрақ: Сирек кездесетін металдар бағасының ауытқулары тұрақты магнитті қозғалтқыштарды сатып алуға қалай әсер етеді?

Жауап: Неодим-темір-бор тұрақты магнит шикізатының бағасы айтарлықтай ауытқып отырады, бұл тұрақты магнитті қозғалтқыштардың бағасына тікелей әсер етеді. Жобаларды жоспарлау кезінде баға буферін енгізу немесе өндірушілермен алдағы жабдықтау келісімшарттарын жасау ұсынылады.

Сұрақ: Тұрақты магнитті қозғалтқышты демагниттегеннен кейін жөндеуге бола ма?

Жауап: Тұрақты магнит қайтымсыз демагниттенуден өткеннен кейін роторды қайта магниттеу үшін бөлшектеу немесе тұрақты магнитті ауыстыру қажет, бұл қымбат процесс. Xima кәсіби тұрақты магнитті роторды жөндеу қызметін ұсынады; қосымша мәліметтер үшін қараңызМоторды жөндеу қызметтері беті。

Сиань Тайфу Сима Мотор Групп Ко., Лтд. | Тұрақты магнитті синхронды моторлар мен жоғары кернеулі асинхронды моторлар өндірушісі | simo.org.cn