تحلیل جامع مزایای جایگزینی موتورهای سنکرون آهنربای دائم با موتورهای آسنکرون

در مقایسه با موتورهای آسنکرون، موتورهای سنکرون آهنربای دائم مزایایی از جمله ضریب توان بالا، راندمان بالا، پارامترهای روتور قابل اندازه‌گیری، فاصله هوایی زیاد بین استاتور و روتور، عملکرد کنترلی خوب، اندازه کوچک، وزن سبک، ساختار ساده، نسبت گشتاور/اینرسی بالا و غیره را دارند. این موتورها به طور فزاینده‌ای در زمینه‌های نفت، صنایع شیمیایی، نساجی، معدن، ماشین‌های ابزار CNC، ربات‌ها و غیره مورد استفاده قرار گرفته‌اند و در حال توسعه به سمت توان بالا (سرعت بالا، گشتاور بالا)، عملکرد بالا و کوچک‌سازی هستند.
موتورهای سنکرون آهنربای دائم از استاتور و روتور تشکیل شده‌اند. استاتور همان موتورهای آسنکرون است که از سیم‌پیچ‌های سه فاز و هسته‌های استاتور تشکیل شده است. آهنرباهای دائمی از پیش مغناطیسی شده (مغناطیسی شده) روی روتور نصب می‌شوند و می‌توان بدون انرژی خارجی، یک میدان مغناطیسی در فضای اطراف ایجاد کرد که ساختار موتور را ساده کرده و در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کند. این مقاله مزایای جامع ارتقای موتورهای سنکرون آهنربای دائم را بر اساس ویژگی‌های موتورهای سنکرون آهنربای دائم توضیح می‌دهد.

۱. مزایای برجسته موتور سنکرون آهنربای دائم

(1) از آنجا که روتور از آهنرباهای دائمی ساخته شده است، چگالی شار مغناطیسی بالا است، هیچ جریان تحریکی لازم نیست و تلفات تحریک حذف می‌شود. در مقایسه با موتورهای آسنکرون، جریان تحریک سیم‌پیچ استاتور و تلفات مس و آهن روتور کاهش می‌یابد و جریان راکتیو به میزان زیادی کاهش می‌یابد. از آنجا که پتانسیل‌های مغناطیسی استاتور و روتور همزمان می‌شوند، هسته روتور هیچ تلفات آهن موجی اساسی ندارد، بنابراین راندمان (مربوط به توان اکتیو) و ضریب توان (مربوط به توان راکتیو) بالاتر از موتورهای آسنکرون است. موتورهای سنکرون آهنربای دائمی معمولاً طوری طراحی می‌شوند که حتی در هنگام کار تحت بار سبک، ضریب توان و راندمان بالایی داشته باشند.

وقتی میزان بار موتورهای آسنکرون معمولی کمتر از ۵۰٪ باشد، راندمان عملیاتی و ضریب توان آنها به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. وقتی میزان بار موتورهای سنکرون آهنربای دائم مینگ‌تنگ ۲۵٪ تا ۱۲۰٪ باشد، راندمان عملیاتی و ضریب توان آنها تغییر چندانی نمی‌کند و راندمان عملیاتی > ۹۰٪ و ضریب توان > ۰.۸۵ است. اثر صرفه‌جویی در مصرف انرژی در شرایط بار سبک، بار متغیر و بار کامل قابل توجه است.

(2) موتورهای سنکرون آهنربای دائم خواص مکانیکی نسبتاً سفت و سختی دارند و در برابر اختلالات گشتاور موتور ناشی از تغییرات بار مقاوم‌تر هستند. هسته روتور یک موتور سنکرون آهنربای دائم را می‌توان به صورت یک ساختار توخالی ساخت تا اینرسی روتور کاهش یابد و زمان راه‌اندازی و ترمز بسیار سریع‌تر از یک موتور آسنکرون است. نسبت گشتاور/اینرسی بالا، موتورهای سنکرون آهنربای دائم را برای کار در شرایط پاسخ سریع نسبت به موتورهای آسنکرون مناسب‌تر می‌کند.
(3) اندازه موتورهای سنکرون آهنربای دائم به طور قابل توجهی کوچکتر از موتورهای آسنکرون است و وزن آنها نیز نسبتاً سبک تر است. با شرایط اتلاف حرارت یکسان و مواد عایق، چگالی توان موتورهای سنکرون آهنربای دائم بیش از دو برابر موتورهای آسنکرون سه فاز است.
(4) ساختار روتور بسیار ساده شده است، که نگهداری آن آسان است و پایداری عملکرد را بهبود می‌بخشد.

از آنجایی که موتورهای آسنکرون سه فاز باید با ضریب توان بالاتری طراحی شوند، فاصله هوایی بین استاتور و روتور باید بسیار کوچک باشد. در عین حال، یکنواختی فاصله هوایی نیز برای عملکرد ایمن و نویز ارتعاش موتور بسیار مهم است. بنابراین، الزامات تلرانس شکل و موقعیت و هم مرکزیت مونتاژ موتور آسنکرون نسبتاً سختگیرانه است و آزادی انتخاب فاصله یاتاقان نسبتاً کم است. موتورهای آسنکرون با پایه‌های بزرگتر معمولاً از یاتاقان‌های روانکاری حمام روغن استفاده می‌کنند که باید در زمان کار مشخص شده با روغن روان کننده پر شوند. نشت روغن یا پر شدن نابهنگام حفره روغن، خرابی یاتاقان را تسریع می‌کند. در نگهداری موتورهای آسنکرون سه فاز، نگهداری یاتاقان‌ها بخش بزرگی را به خود اختصاص می‌دهد. علاوه بر این، به دلیل وجود جریان القایی در روتور موتور آسنکرون سه فاز، مشکل خوردگی الکتریکی یاتاقان نیز در سال‌های اخیر مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است.
موتورهای سنکرون آهنربای دائم چنین مشکلاتی ندارند. به دلیل فاصله هوایی زیاد موتور سنکرون آهنربای دائم، مشکلات فوق که ناشی از فاصله هوایی کم موتور آسنکرون بود، در موتور سنکرون آشکار نیست. در عین حال، یاتاقان‌های موتور سنکرون آهنربای دائم از یاتاقان‌های گریس‌کاری شده با پوشش گرد و غبار استفاده می‌کنند. یاتاقان‌ها هنگام خروج از کارخانه با مقدار مناسبی گریس با کیفیت بالا آب‌بندی شده‌اند. عمر مفید یاتاقان‌های موتور سنکرون آهنربای دائم بسیار بیشتر از موتور آسنکرون است.
به منظور جلوگیری از خوردگی یاتاقان توسط جریان شفت، موتور آهنربای دائم آنهویی مینگتنگ از یک طراحی عایق برای مجموعه یاتاقان در انتهای دم استفاده می‌کند که می‌تواند اثر عایق‌بندی یاتاقان را ایجاد کند و هزینه آن بسیار کمتر از عایق‌بندی یاتاقان است. برای اطمینان از طول عمر مفید یاتاقان موتور، قسمت روتور تمام موتورهای محرک مستقیم سنکرون آهنربای دائم آنهویی مینگتنگ دارای ساختار پشتیبانی ویژه‌ای است و تعویض یاتاقان‌ها در محل مانند موتورهای آسنکرون است. تعویض و نگهداری یاتاقان در آینده می‌تواند هزینه‌های لجستیکی را کاهش دهد، در زمان نگهداری صرفه‌جویی کند و قابلیت اطمینان تولید کاربر را بهتر تضمین کند.

۲. کاربردهای معمول موتورهای سنکرون آهنربای دائم که جایگزین موتورهای آسنکرون می‌شوند

۲.۱ موتور سنکرون آهنربای دائم سه فاز با ولتاژ بالا و راندمان فوق العاده بالا با تنظیم سرعت فرکانس متغیر برای آسیاب عمودی در صنعت سیمان
به عنوان مثال، موتور سنکرون آهنربای دائم با راندمان فوق العاده بالا TYPKK1000-6 5300kW 10kV جایگزین تبدیل موتور آسنکرون را در نظر بگیرید. این محصول اولین موتور آهنربای دائم ولتاژ بالای داخلی بالای 5MW برای تبدیل آسیاب عمودی است که توسط Anhui Mingteng برای یک شرکت مصالح ساختمانی در سال 2021 ارائه شده است. در مقایسه با سیستم موتور آسنکرون اصلی، نرخ صرفه جویی در مصرف برق به 8٪ می رسد و افزایش تولید می تواند به 10٪ برسد. میانگین نرخ بار 80٪ است، راندمان موتور آهنربای دائم 97.9٪ است و هزینه صرفه جویی در مصرف برق سالانه: (18.7097 میلیون یوان ÷ 0.92) × 8٪ = 1.6269 میلیون یوان است. هزینه صرفه جویی در مصرف برق در 15 سال: (18.7097 میلیون یوان ÷ 0.92) × 8٪ × 15 سال = 24.4040 میلیون یوان است. سرمایه‌گذاری جایگزین در ۱۵ ماه بازیابی می‌شود و بازگشت سرمایه به مدت ۱۴ سال متوالی حاصل می‌شود.

شرکت Anhui Mingteng مجموعه کاملی از تجهیزات تبدیل آسیاب عمودی را برای یک شرکت مصالح ساختمانی در شاندونگ (TYPKK1000-6 5300kW 10kV) فراهم کرد.

۲.۲ موتور سنکرون آهنربای دائم سه فاز با راندمان فوق العاده بالا، خود راه انداز ولتاژ پایین برای میکسرهای صنایع شیمیایی
به عنوان مثال، موتور سنکرون آهنربای دائم با راندمان فوق العاده بالا TYCX315L1-4 با توان 160 کیلووات و ولتاژ 380 ولت را به عنوان جایگزین موتور آسنکرون در نظر بگیرید. این محصول در سال 2015 توسط شرکت Anhui Mingteng برای تبدیل موتورهای میکسر و خردکن در صنایع شیمیایی ارائه شد. TYCX315L1-4 با توان 160 کیلووات و ولتاژ 380 ولت برای شرایط کاری میکسر مناسب است. با محاسبه مصرف انرژی به ازای هر تن در واحد زمان، کاربر محاسبه کرد که موتور سنکرون آهنربای دائم 160 کیلوواتی، 11.5 درصد بیشتر از موتور آسنکرون اصلی با همان توان، برق ذخیره می‌کند. پس از نه سال استفاده واقعی، کاربران از میزان صرفه‌جویی در مصرف برق، افزایش دما، نویز، جریان و سایر شاخص‌های موتور سنکرون آهنربای دائم Mingteng در عملکرد واقعی بسیار راضی هستند.

شرکت Anhui Mingteng پشتیبانی اصلاح میکسر را برای یک شرکت شیمیایی در Guizhou (TYCX315L1-4 160kW 380V) ارائه داد.

۳. مسائلی که کاربران به آنها اهمیت می‌دهند

۳.۱ عمر موتور عمر کل موتور به عمر یاتاقان آن بستگی دارد. محفظه موتور دارای سطح حفاظت IP54 است که در شرایط خاص می‌تواند تا IP65 افزایش یابد و الزامات استفاده در اکثر محیط‌های پر گرد و غبار و مرطوب را برآورده کند. با توجه به اطمینان از هم محوری خوب نصب رابط شفت موتور و بار شعاعی مناسب شفت، حداقل عمر یاتاقان موتور بیش از ۲۰۰۰۰ ساعت است. مورد دوم عمر فن خنک کننده است که از موتور با خازن طولانی‌تر است. هنگام کار طولانی مدت در محیط پر گرد و غبار و مرطوب، لازم است مواد چسبنده چسبیده به فن به طور مرتب جدا شوند تا از سوختن فن به دلیل اضافه بار جلوگیری شود.

۳.۲ خرابی و حفاظت از مواد آهنربای دائمی
اهمیت مواد آهنربای دائم برای موتورهای آهنربای دائم بدیهی است و هزینه آنها بیش از 1/4 هزینه مواد کل موتور را تشکیل می‌دهد. مواد آهنربای دائم روتور موتور آهنربای دائم آنهویی مینگتنگ از محصول انرژی مغناطیسی بالا و وادارندگی ذاتی بالا از NdFeB سینتر شده استفاده می‌کنند و گریدهای متداول شامل N38SH، N38UH، N40UH، N42UH و غیره هستند. این شرکت ابزارآلات حرفه‌ای و فیکسچرهای راهنما را برای مونتاژ فولاد مغناطیسی طراحی کرده و قطبیت فولاد مغناطیسی مونتاژ شده را به صورت کیفی با روش‌های معقول تجزیه و تحلیل کرده است، به طوری که مقدار شار مغناطیسی نسبی هر فولاد مغناطیسی شیاردار نزدیک است، که تقارن مدار مغناطیسی و کیفیت مونتاژ فولاد مغناطیسی را تضمین می‌کند.
مواد آهنربای دائمی فعلی می‌توانند برای مدت طولانی تحت حداکثر افزایش دمای مجاز سیم‌پیچ موتور کار کنند و نرخ مغناطیس‌زدایی طبیعی فولاد مغناطیسی بالاتر از 1‰ نیست. مواد آهنربای دائمی مرسوم نیاز به پوشش سطحی دارند که در برابر آزمایش اسپری نمک بیش از 24 ساعت مقاومت کند. برای محیط‌هایی با خوردگی اکسیداتیو شدید، کاربران باید با سازنده تماس بگیرند تا مواد آهنربای دائمی با فناوری حفاظت بالاتر را انتخاب کنند.

۴. نحوه انتخاب موتور آهنربای دائم برای جایگزینی موتور آسنکرون

۴.۱ نوع بار را تعیین کنید
بارهای مختلف مانند آسیاب‌های گلوله‌ای، پمپ‌های آب و فن‌ها الزامات عملکردی متفاوتی برای موتورها دارند، بنابراین نوع بار برای طراحی یا انتخاب بسیار مهم است.
۴.۲ وضعیت بار موتور را در حالت عادی تعیین کنید
آیا موتور به طور مداوم با بار کامل کار می‌کند یا بار سبک؟ یا گاهی اوقات بار سنگین و گاهی بار سبک است و چرخه تغییر بار سبک و سنگین چقدر طول می‌کشد؟
۴.۳ تأثیر سایر حالت‌های بار بر موتور را تعیین کنید
موارد خاص زیادی در مورد وضعیت بار موتور در محل وجود دارد. به عنوان مثال، بار تسمه نقاله نیاز به تحمل نیروی شعاعی دارد و ممکن است موتور نیاز به تنظیم از بلبرینگ به بلبرینگ غلتکی داشته باشد. اگر گرد و غبار یا روغن زیادی وجود داشته باشد، باید سطح حفاظت موتور را بهبود بخشیم.
۴.۴ دمای محیط
دمای محیط در محل، چیزی است که باید در طول فرآیند انتخاب موتور به آن توجه کنیم. موتورهای معمولی ما برای دمای محیط 0 تا 40 درجه سانتیگراد یا کمتر طراحی شده‌اند، اما اغلب با موقعیت‌هایی مواجه می‌شویم که دمای محیط بالاتر از 40 درجه سانتیگراد است. در این زمان، باید موتوری با توان بالاتر یا موتوری با طراحی ویژه انتخاب کنیم.
۴.۵ روش نصب در محل، ابعاد نصب موتور
روش نصب در محل، ابعاد نصب موتور، روش نصب در محل و ابعاد نصب نیز داده‌هایی هستند که باید به دست آیند، یا نقشه ظاهری اصلی موتور، یا ابعاد رابط نصب، ابعاد فونداسیون و محل فضای قرارگیری موتور. اگر محدودیت‌های فضایی در محل وجود داشته باشد، ممکن است لازم باشد روش خنک‌کننده موتور، محل جعبه اتصال موتور و غیره تغییر کند.

۴.۶ سایر عوامل محیطی
بسیاری از عوامل محیطی دیگر نیز بر انتخاب موتور تأثیر می‌گذارند، مانند گرد و غبار یا آلودگی روغن که بر سطح حفاظت موتور تأثیر می‌گذارند؛ به عنوان مثال، در محیط‌های دریایی یا محیط‌هایی با pH بالا، موتور باید برای محافظت در برابر خوردگی طراحی شود؛ در محیط‌هایی با لرزش زیاد و ارتفاع زیاد، ملاحظات طراحی متفاوتی وجود دارد.
۴.۷ بررسی پارامترهای اصلی موتور آسنکرون و شرایط عملیاتی
(1) اطلاعات پلاک: ولتاژ نامی، سرعت نامی، جریان نامی، ضریب توان نامی، راندمان، مدل و سایر پارامترها
(2) روش نصب: نقشه ظاهری اصلی موتور، تصاویر نصب در محل و غیره را دریافت کنید.
(3) پارامترهای عملیاتی واقعی موتور اصلی: جریان، توان، ضریب توان، دما و غیره

نتیجه‌گیری
موتورهای سنکرون آهنربای دائم به ویژه برای کاربردهای استارت سنگین و کارکرد سبک مناسب هستند. ترویج و استفاده از موتورهای سنکرون آهنربای دائم مزایای اقتصادی و اجتماعی مثبتی دارد و از اهمیت زیادی در صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای برخوردار است. از نظر قابلیت اطمینان و پایداری، موتورهای سنکرون آهنربای دائم نیز مزایای ارزشمندی دارند. انتخاب موتورهای سنکرون آهنربای دائم با راندمان بالا، یک سرمایه‌گذاری یک‌باره با مزایای بلندمدت است.
شرکت تجهیزات الکترومکانیکی آهنربای دائم آنهویی مینگ‌تنگ (https://www.mingtengmotor.com/) به مدت ۱۷ سال بر تحقیق، توسعه، تولید و فروش موتورهای سنکرون آهنربای دائم با راندمان فوق العاده بالا تمرکز داشته است. محصولات این شرکت طیف کاملی از ماشین‌های ولتاژ بالا، ولتاژ پایین، فرکانس ثابت، فرکانس متغیر، معمولی، ضد انفجار، درایو مستقیم، غلتک‌های برقی و همه کاره را پوشش می‌دهد و هدف آن ارائه نیروی محرکه کارآمدتر برای تجهیزات صنعتی است.
موتورهای آهنربای دائمی آنهویی مینگتنگ دارای ابعاد نصب خارجی مشابه موتورهای آسنکرون رایج فعلی هستند و می‌توانند به طور کامل جایگزین موتورهای آسنکرون شوند. علاوه بر این، یک تیم فنی حرفه‌ای برای طراحی و ارائه راه‌حل‌های تبدیل رایگان به مشتریان وجود دارد. اگر نیاز به تبدیل موتورهای آسنکرون دارید، لطفاً دریغ نکنید با ما تماس بگیرید و ما با تمام وجود به شما خدمت خواهیم کرد!