Im Vergleich zu Asynchronmotoren haben Synchronmotoren mit Permanentmagneten die Vorteile eines hohen Leistungsfaktors, eines hohen Wirkungsgrads, messbarer Rotorparameter, eines großen Luftspalts zwischen Stator und Rotor, einer guten Regelleistung, geringer Größe, geringen Gewichts, einfacher Struktur, eines hohen Drehmoment-/Trägheitsverhältnisses usw. Sie werden zunehmend in den Bereichen Erdöl, chemische Industrie, Textil, Bergbau, CNC-Werkzeugmaschinen, Roboter usw. eingesetzt und entwickeln sich in Richtung hoher Leistung (hohe Geschwindigkeit, hohes Drehmoment), hoher Funktionalität und Miniaturisierung.
Permanentmagnet-Synchronmotoren bestehen aus Stator und Rotor. Der Stator ist wie bei Asynchronmotoren aufgebaut und besteht aus dreiphasigen Wicklungen und Statorkernen. Am Rotor sind vormagnetisierte Permanentmagnete angebracht, wodurch sich im umgebenden Raum ohne externe Energie ein Magnetfeld aufbauen lässt. Dies vereinfacht den Motoraufbau und spart Energie. Dieser Artikel erläutert die umfassenden Vorteile von Permanentmagnet-Synchronmotoren anhand ihrer Eigenschaften.
1. Hervorragende Vorteile des Permanentmagnet-Synchronmotors
(1) Da der Rotor aus Permanentmagneten besteht, ist die magnetische Flussdichte hoch, es wird kein Erregerstrom benötigt und es entstehen keine Erregerverluste. Im Vergleich zu Asynchronmotoren sind der Erregerstrom der Statorwicklung sowie die Kupfer- und Eisenverluste des Rotors reduziert, und der Blindstrom ist deutlich geringer. Da die magnetischen Potenziale von Stator und Rotor synchronisiert sind, entstehen im Rotorkern keine Grundwellen-Eisenverluste. Daher sind Wirkungsgrad (bezogen auf die Wirkleistung) und Leistungsfaktor (bezogen auf die Blindleistung) höher als bei Asynchronmotoren. Permanentmagnet-Synchronmotoren sind in der Regel so ausgelegt, dass sie auch bei geringer Last einen hohen Leistungsfaktor und Wirkungsgrad aufweisen.
Bei einer Auslastung von weniger als 50 % sinken Wirkungsgrad und Leistungsfaktor deutlich. Bei Mingteng-Permanentmagnet-Synchronmotoren mit einer Auslastung von 25–120 % ändern sich Wirkungsgrad und Leistungsfaktor kaum. Der Wirkungsgrad liegt bei >90 % und der Leistungsfaktor bei >0,85. Der Energiespareffekt ist bei geringer, variabler und Volllast deutlich.
(2) Permanentmagnet-Synchronmotoren haben relativ starre mechanische Eigenschaften und sind widerstandsfähiger gegen Drehmomentstörungen durch Lastwechsel. Der Rotorkern eines Permanentmagnet-Synchronmotors kann hohl ausgeführt werden, um die Rotorträgheit zu reduzieren. Die Anlauf- und Bremszeiten sind deutlich kürzer als bei einem Asynchronmotor. Aufgrund des hohen Drehmoment-Trägheits-Verhältnisses eignen sich Permanentmagnet-Synchronmotoren besser für den Betrieb unter schnellen Reaktionsbedingungen als Asynchronmotoren.
(3) Permanentmagnet-Synchronmotoren sind deutlich kleiner als Asynchronmotoren und haben auch ein geringeres Gewicht. Bei gleichen Wärmeableitungsbedingungen und Isoliermaterialien ist die Leistungsdichte von Permanentmagnet-Synchronmotoren mehr als doppelt so hoch wie die von Drehstrom-Asynchronmotoren.
(4) Die Rotorstruktur ist stark vereinfacht, was die Wartung erleichtert und die Betriebsstabilität verbessert.
Da Drehstrom-Asynchronmotoren mit einem höheren Leistungsfaktor konstruiert werden müssen, muss der Luftspalt zwischen Stator und Rotor sehr klein sein. Gleichzeitig ist die Gleichmäßigkeit des Luftspalts entscheidend für den sicheren Betrieb und die Geräuschreduzierung des Motors. Daher sind die Anforderungen an Form- und Lagetoleranzen sowie die Rundlaufgenauigkeit des Zusammenbaus des Asynchronmotors relativ hoch, und der Spielraum bei der Wahl des Lagerspiels ist relativ gering. Asynchronmotoren mit größerer Grundfläche verwenden üblicherweise Lager mit Ölbadschmierung, die innerhalb der angegebenen Arbeitszeit mit Schmieröl gefüllt werden müssen. Öllecks oder ein vorzeitiges Füllen des Ölraums beschleunigen den Lagerausfall. Bei der Wartung von Drehstrom-Asynchronmotoren nimmt die Lagerwartung einen großen Teil der Zeit ein. Darüber hinaus hat das Problem der elektrischen Korrosion der Lager aufgrund des induzierten Stroms im Rotor von Drehstrom-Asynchronmotoren in den letzten Jahren viele Forscher beschäftigt.
Permanentmagnet-Synchronmotoren weisen derartige Probleme nicht auf. Aufgrund des großen Luftspalts des Permanentmagnet-Synchronmotors treten die oben genannten Probleme, die durch den kleinen Luftspalt des Asynchronmotors verursacht werden, beim Synchronmotor nicht auf. Gleichzeitig werden für die Lager des Permanentmagnet-Synchronmotors fettgeschmierte Lager mit Staubschutzkappen verwendet. Die Lager wurden werkseitig mit einer angemessenen Menge hochwertigen Fetts abgedichtet. Die Lebensdauer der Lager des Permanentmagnet-Synchronmotors ist deutlich höher als die des Asynchronmotors.
Um zu verhindern, dass der Wellenstrom das Lager korrodiert, verwendet der Permanentmagnetmotor von Anhui Mingteng ein isoliertes Lagerdesign am hinteren Ende. Dadurch wird das Lager isoliert und die Kosten sind deutlich geringer als bei einer Lagerisolierung. Um die normale Lebensdauer des Motorlagers zu gewährleisten, verfügt der Rotorteil aller Permanentmagnet-Synchron-Direktantriebsmotoren von Anhui Mingteng über eine spezielle Stützstruktur. Der Lagerwechsel vor Ort erfolgt wie bei Asynchronmotoren. Ein späterer Lagerwechsel und eine Wartung können Logistikkosten und Wartungszeit sparen und die Produktionszuverlässigkeit des Anwenders verbessern.
2. Typische Anwendungen von Permanentmagnet-Synchronmotoren als Ersatz für Asynchronmotoren
2.1 Hochspannungs-Drehstrom-Permanentmagnet-Synchronmotor mit variabler Frequenz und ultrahohem Wirkungsgrad für Vertikalmühlen in der Zementindustrie
Nehmen wir als Beispiel den hocheffizienten Permanentmagnet-Synchronmotor TYPKK1000-6 5300 kW 10 kV, der einen Asynchronmotor ersetzt. Dieses Produkt ist der erste inländische Hochspannungs-Permanentmagnetmotor mit über 5 MW für die Vertikalmühlenumwandlung, der 2021 von Anhui Mingteng für ein Baustoffunternehmen bereitgestellt wurde. Im Vergleich zum ursprünglichen Asynchronmotorsystem beträgt die Energieeinsparung 8 %, und die Produktionssteigerung kann bis zu 10 % betragen. Die durchschnittliche Auslastung beträgt 80 %, der Wirkungsgrad des Permanentmagnetmotors 97,9 % und die jährlichen Energieeinsparungskosten betragen: (18,7097 Millionen Yuan ÷ 0,92) × 8 % = 1,6269 Millionen Yuan; die Stromeinsparungskosten in 15 Jahren betragen: (18,7097 Millionen Yuan ÷ 0,92) × 8 % × 15 Jahre = 24,4040 Millionen Yuan; die Ersatzinvestition wird in 15 Monaten zurückgewonnen und die Kapitalrendite wird 14 Jahre in Folge erzielt.
Anhui Mingteng lieferte einen kompletten Satz vertikaler Mühlentransformationsausrüstung für ein Baustoffunternehmen in Shandong (TYPKK1000-6 5300 kW 10 kV).
2.2 Niederspannungs-Selbststart-Drehstrom-Permanentmagnet-Synchronmotor mit ultrahohem Wirkungsgrad für Mischer in der chemischen Industrie
Nehmen wir als Beispiel den hocheffizienten Permanentmagnet-Synchronmotor TYCX315L1-4 160 kW 380 V, der als Ersatz für einen Asynchronmotor dient. Dieses Produkt wurde 2015 von Anhui Mingteng für die Umrüstung von Mischer- und Brechermotoren in der chemischen Industrie entwickelt. Der TYCX315L1-4 160 kW 380 V ist für den Betrieb in Mischern geeignet. Durch Berechnung des Energieverbrauchs pro Tonne und Zeiteinheit hat der Anwender errechnet, dass der 160-kW-Permanentmagnet-Synchronmotor 11,5 % mehr Strom spart als der ursprüngliche Asynchronmotor gleicher Leistung. Nach neun Jahren Praxiseinsatz sind die Anwender mit der Energieeinsparung, dem Temperaturanstieg, der Geräuschentwicklung, dem Strom und anderen Indikatoren des Permanentmagnet-Synchronmotors von Mingteng im Praxisbetrieb sehr zufrieden.
Anhui Mingteng unterstützte ein Chemieunternehmen in Guizhou bei der Mischermodifikation (TYCX315L1-4 160 kW 380 V).
3. Themen, die den Benutzern wichtig sind
3.1 Motorlebensdauer Die Lebensdauer des gesamten Motors hängt von der Lebensdauer des Lagers ab. Das Motorgehäuse hat die Schutzart IP54, die unter besonderen Umständen auf IP65 erhöht werden kann, und erfüllt damit die Anforderungen in den meisten staubigen und feuchten Umgebungen. Bei guter Koaxialität der Motorwellenverlängerung und entsprechender radialer Belastung der Welle beträgt die Mindestlebensdauer des Motorlagers mehr als 20.000 Stunden. Die Lebensdauer des Lüfters ist ebenfalls länger als die eines Kondensatormotors. Bei längerem Betrieb in staubiger und feuchter Umgebung müssen klebrige Substanzen regelmäßig vom Lüfter entfernt werden, um ein Durchbrennen durch Überlastung zu vermeiden.
3.2 Ausfall und Schutz von Permanentmagnetmaterialien
Die Bedeutung von Permanentmagnetmaterialien für Permanentmagnetmotoren liegt auf der Hand, und ihre Kosten machen mehr als ein Viertel der Materialkosten des gesamten Motors aus. Die Permanentmagnetmaterialien für Rotoren von Permanentmagnetmotoren von Anhui Mingteng verwenden gesintertes NdFeB mit hohem magnetischen Energieprodukt und hoher intrinsischer Koerzitivfeldstärke. Zu den herkömmlichen Sorten gehören N38SH, N38UH, N40UH, N42UH usw. Das Unternehmen hat professionelle Werkzeuge und Führungsvorrichtungen für die Magnetstahlmontage entwickelt und die Polarität des montierten Magnetstahls mit angemessenen Mitteln qualitativ analysiert, sodass der relative Magnetflusswert jedes Schlitzmagnetstahls nahe beieinander liegt, was die Symmetrie des Magnetkreises und die Qualität der Magnetstahlmontage gewährleistet.
Die gängigen Permanentmagnetmaterialien können lange Zeit unter der maximal zulässigen Temperaturerhöhung der Motorwicklung betrieben werden, und die natürliche Entmagnetisierungsrate des Magnetstahls liegt bei maximal 1 ‰. Herkömmliche Permanentmagnetmaterialien erfordern eine Oberflächenbeschichtung, die einem Salzsprühtest von mehr als 24 Stunden standhält. In Umgebungen mit starker oxidativer Korrosion sollten Anwender den Hersteller kontaktieren, um Permanentmagnetmaterialien mit höherer Schutztechnologie auszuwählen.
4. So wählen Sie einen Permanentmagnetmotor als Ersatz für einen Asynchronmotor aus
4.1 Lastart bestimmen
Verschiedene Lasten wie Kugelmühlen, Wasserpumpen und Ventilatoren stellen unterschiedliche Leistungsanforderungen an die Motoren, daher ist die Art der Last für die Konstruktion oder Auswahl sehr wichtig.
4.2 Belastungszustand des Motors im Normalbetrieb ermitteln
Läuft der Motor ständig unter Volllast oder unter Schwachlast? Oder läuft er mal unter Volllast und mal unter Schwachlast und wie lange dauert der Wechselzyklus zwischen Schwach- und Schwerlast?
4.3 Einfluss anderer Lastzustände auf den Motor ermitteln
Es gibt viele Sonderfälle hinsichtlich des Lastzustands des Motors vor Ort. Beispielsweise muss die Last des Bandförderers radiale Kräfte aushalten, und der Motor muss möglicherweise von Kugellagern auf Rollenlager umgestellt werden. Bei viel Staub oder Öl müssen wir den Schutzgrad des Motors verbessern.
4.4 Umgebungstemperatur
Bei der Motorauswahl müssen wir uns auf die Umgebungstemperatur vor Ort konzentrieren. Unsere herkömmlichen Motoren sind für eine Umgebungstemperatur von 0 bis 40 °C oder darunter ausgelegt. Wir erleben jedoch häufig Situationen, in denen die Umgebungstemperatur über 40 °C liegt. In diesem Fall müssen wir einen Motor mit höherer Leistung oder einen speziell entwickelten Motor wählen.
4.5 Einbauart vor Ort, Einbaumaße Motor
Die Installationsmethode vor Ort, die Abmessungen des Motors, die Installationsmethode vor Ort und die Installationsabmessungen sind ebenfalls Daten, die beschafft werden müssen, entweder die Originalzeichnung des Motors oder die Abmessungen der Installationsschnittstelle, die Fundamentabmessungen und der Platz für den Motorplatz. Bei Platzbeschränkungen vor Ort kann es erforderlich sein, die Motorkühlungsmethode, die Position des Motoranschlusskastens usw. zu ändern.
4.6 Andere Umweltfaktoren
Viele andere Umweltfaktoren wirken sich auf die Motorauswahl aus, beispielsweise Staub- oder Ölverschmutzung, die den Motorschutzgrad beeinträchtigen. Beispielsweise muss der Motor in Meeresumgebungen oder Umgebungen mit hohem pH-Wert auf Korrosionsschutz ausgelegt sein. In Umgebungen mit starken Vibrationen und großer Höhe gibt es andere Konstruktionsüberlegungen.
4.7 Untersuchung der ursprünglichen Asynchronmotorparameter und Betriebsbedingungen
(1) Typenschilddaten: Nennspannung, Nenndrehzahl, Nennstrom, Nennleistungsfaktor, Wirkungsgrad, Modell und andere Parameter
(2) Installationsmethode: Besorgen Sie sich die Originalzeichnung des Motors, Bilder der Installation vor Ort usw.
(3) Tatsächliche Betriebsparameter des Originalmotors: Strom, Leistung, Leistungsfaktor, Temperatur usw.
Abschluss
Permanentmagnet-Synchronmotoren eignen sich besonders für Anwendungen mit Schweranlauf und geringem Lauf. Die Förderung und Nutzung von Permanentmagnet-Synchronmotoren hat positive wirtschaftliche und soziale Vorteile und ist von großer Bedeutung für die Energieeinsparung und Emissionsreduzierung. Auch hinsichtlich Zuverlässigkeit und Stabilität bieten Permanentmagnet-Synchronmotoren wertvolle Vorteile. Die Wahl hocheffizienter Permanentmagnet-Synchronmotoren ist eine einmalige Investition mit langfristigen Vorteilen.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) konzentriert sich seit 17 Jahren auf die Forschung, Entwicklung, Produktion und den Vertrieb von hocheffizienten Permanentmagnet-Synchronmotoren. Die Produkte decken ein breites Spektrum an Hochspannungs-, Niederspannungs-, Konstantfrequenz- und Variofrequenzmotoren, konventionellen und explosionsgeschützten Motoren, Direktantrieben, Elektrorollen und All-in-One-Maschinen ab und zielen darauf ab, eine effizientere Antriebskraft für Industrieanlagen bereitzustellen.
Die Permanentmagnetmotoren von Anhui Mingteng haben die gleichen äußeren Einbaumaße wie die derzeit weit verbreiteten Asynchronmotoren und können diese vollständig ersetzen. Darüber hinaus steht ein professionelles technisches Team zur Verfügung, das Kunden kostenlose Transformationslösungen entwickelt und bereitstellt. Wenn Sie Asynchronmotoren umbauen müssen, kontaktieren Sie uns bitte. Wir helfen Ihnen gerne weiter!
Veröffentlichungszeit: 23. August 2024