Em comparação com motores assíncronos, os motores síncronos de ímã permanente têm as vantagens de alto fator de potência, alta eficiência, parâmetros de rotor mensuráveis, grande entreferro entre o estator e o rotor, bom desempenho de controle, tamanho pequeno, peso leve, estrutura simples, alta relação torque/inércia, etc. Eles têm sido cada vez mais utilizados nas áreas de petróleo, indústria química, têxtil, mineração, máquinas-ferramentas CNC, robôs, etc., e estão se desenvolvendo em direção à alta potência (alta velocidade, alto torque), alta funcionalidade e miniaturização.
Os motores síncronos de ímãs permanentes são compostos por estatores e rotores. O estator é o mesmo dos motores assíncronos, consistindo em enrolamentos trifásicos e núcleos de estator. Ímãs permanentes pré-magnetizados (magnetizados) são instalados no rotor, permitindo que um campo magnético seja estabelecido no espaço circundante sem energia externa, o que simplifica a estrutura do motor e economiza energia. Este artigo explica os benefícios abrangentes da promoção de motores síncronos de ímãs permanentes com base nas características dos motores síncronos de ímãs permanentes.
1. Vantagens notáveis do motor síncrono de ímã permanente
(1) Como o rotor é feito de ímãs permanentes, a densidade do fluxo magnético é alta, não sendo necessária corrente de excitação e eliminando as perdas por excitação. Em comparação com motores assíncronos, a corrente de excitação do enrolamento do estator e as perdas de cobre e ferro do rotor são reduzidas, e a corrente reativa é bastante reduzida. Como os potenciais magnéticos do estator e do rotor são sincronizados, o núcleo do rotor não apresenta perdas de ferro na onda fundamental, de modo que a eficiência (em relação à potência ativa) e o fator de potência (em relação à potência reativa) são maiores do que os dos motores assíncronos. Os motores síncronos de ímã permanente são geralmente projetados para apresentar alto fator de potência e eficiência, mesmo em condições de baixa carga.
Quando a taxa de carga dos motores assíncronos comuns é inferior a 50%, sua eficiência operacional e fator de potência caem significativamente. Quando a taxa de carga dos motores síncronos de ímã permanente Mingteng é de 25% a 120%, sua eficiência operacional e fator de potência não mudam muito, sendo a eficiência operacional >90% e o fator de potência >0,85. O efeito de economia de energia é significativo em cargas leves, variáveis e plenas.
(2) Os motores síncronos de ímãs permanentes possuem propriedades mecânicas relativamente rígidas e são mais resistentes a perturbações no torque do motor causadas por variações de carga. O núcleo do rotor de um motor síncrono de ímãs permanentes pode ser transformado em uma estrutura oca para reduzir a inércia do rotor, e os tempos de partida e frenagem são muito mais rápidos do que os de um motor assíncrono. A alta relação torque/inércia torna os motores síncronos de ímãs permanentes mais adequados para operação em condições de resposta rápida do que os motores assíncronos.
(3) O tamanho dos motores síncronos de ímã permanente é significativamente menor do que o dos motores assíncronos, e seu peso também é relativamente menor. Com as mesmas condições de dissipação de calor e materiais de isolamento, a densidade de potência dos motores síncronos de ímã permanente é mais que o dobro da dos motores assíncronos trifásicos.
(4) A estrutura do rotor é bastante simplificada, o que é fácil de manter e melhora a estabilidade da operação.
Como os motores assíncronos trifásicos precisam ser projetados com um fator de potência maior, o entreferro entre o estator e o rotor deve ser o mais pequeno possível. Ao mesmo tempo, a uniformidade do entreferro também é crucial para a operação segura e a redução do ruído de vibração do motor. Portanto, os requisitos de tolerância de forma e posição e de concentricidade de montagem do motor assíncrono são relativamente rigorosos, e a liberdade de seleção da folga do mancal é relativamente pequena. Motores assíncronos com bases maiores geralmente utilizam mancais lubrificados por banho de óleo, que devem ser preenchidos com óleo lubrificante dentro do tempo de trabalho especificado. Vazamentos de óleo ou o enchimento prematuro da cavidade de óleo aceleram a falha do mancal. Na manutenção de motores assíncronos trifásicos, a manutenção dos mancais é responsável por uma grande parte. Além disso, devido à existência de corrente induzida no rotor do motor assíncrono trifásico, o problema da corrosão elétrica do mancal também tem sido motivo de preocupação para muitos pesquisadores nos últimos anos.
Motores síncronos de ímã permanente não apresentam tais problemas. Devido à grande folga de ar do motor síncrono de ímã permanente, os problemas acima, causados pela pequena folga de ar do motor assíncrono, não são óbvios no motor síncrono. Ao mesmo tempo, os mancais do motor síncrono de ímã permanente utilizam mancais lubrificados com graxa e tampas contra poeira. Os mancais são selados com uma quantidade adequada de graxa de alta qualidade ao saírem da fábrica. A vida útil dos mancais do motor síncrono de ímã permanente é muito maior do que a do motor assíncrono.
Para evitar que a corrente do eixo corroa o rolamento, o motor de ímã permanente Anhui Mingteng adota um projeto de isolamento para o conjunto do rolamento na extremidade traseira, o que pode alcançar o efeito de isolar o rolamento, e o custo é muito menor do que o de isolar o rolamento. Para garantir a vida útil normal do rolamento do motor, a parte do rotor de todos os motores síncronos de acionamento direto de ímã permanente da Anhui Mingteng possui uma estrutura de suporte especial, e a substituição dos rolamentos no local é a mesma dos motores assíncronos. A substituição e manutenção posteriores dos rolamentos podem economizar custos de logística, economizar tempo de manutenção e garantir melhor a confiabilidade da produção do usuário.
2. Aplicações típicas de motores síncronos de ímã permanente substituindo motores assíncronos
2.1 Motor síncrono trifásico de ímã permanente de alta tensão e ultra-alta eficiência com regulação de velocidade de frequência variável para moinho vertical na indústria de cimento
Tomemos como exemplo o motor síncrono de ímã permanente de ultra-alta eficiência TYPKK1000-6 5300kW 10kV para a transformação do motor assíncrono de substituição. Este produto é o primeiro motor de ímã permanente de alta tensão nacional acima de 5MW para transformação de moinho vertical fornecido pela Anhui Mingteng para uma empresa de materiais de construção em 2021. Comparado com o sistema de motor assíncrono original, a taxa de economia de energia chega a 8% e o aumento de produção pode chegar a 10%. A taxa média de carga é de 80%, a eficiência do motor de ímã permanente é de 97,9% e o custo anual de economia de energia é: (18,7097 milhões de yuans ÷ 0,92) × 8% = 1,6269 milhões de yuans; o custo de economia de energia em 15 anos é: (18,7097 milhões de yuans ÷ 0,92) × 8% × 15 anos = 24,4040 milhões de yuans; o investimento de substituição é recuperado em 15 meses, e o retorno do investimento é obtido por 14 anos consecutivos.
A Anhui Mingteng forneceu um conjunto completo de equipamentos de transformação de moinho vertical para uma empresa de materiais de construção em Shandong (TYPKK1000-6 5300kW 10kV)
2.2 Motor síncrono trifásico de ímã permanente de ultra-alta eficiência e autoinicialização de baixa tensão para misturadores da indústria química
Tomemos como exemplo o motor síncrono de ímã permanente de ultra-alta eficiência TYCX315L1-4 160kW 380V para substituição em motor assíncrono. Este produto foi fornecido pela Anhui Mingteng em 2015 para a transformação de motores de misturadores e trituradores na indústria química. O TYCX315L1-4 160kW 380V é adequado para condições de trabalho em misturadores. Ao calcular o consumo de energia por tonelada por unidade de tempo, o usuário calculou que o motor síncrono de ímã permanente de 160kW economiza 11,5% mais eletricidade do que o motor assíncrono original com a mesma potência. Após nove anos de uso real, os usuários estão muito satisfeitos com a taxa de economia de energia, aumento de temperatura, ruído, corrente e outros indicadores do motor síncrono de ímã permanente Mingteng em operação real.
A Anhui Mingteng forneceu suporte para modificação de misturador para uma empresa química em Guizhou (TYCX315L1-4 160kW 380V)
3. Questões com as quais os usuários se preocupam
3.1 Vida útil do motor A vida útil de todo o motor depende da vida útil do mancal. A carcaça do motor adota o nível de proteção IP54, que pode ser aumentado para IP65 em circunstâncias especiais, atendendo aos requisitos de uso da maioria dos ambientes empoeirados e úmidos. Sob a condição de garantir uma boa coaxialidade da instalação da extensão do eixo do motor e a carga radial apropriada do eixo, a vida útil mínima do mancal do motor é de mais de 20.000 horas. A segunda é a vida útil do ventilador de resfriamento, que é maior do que a do motor operado por capacitor. Ao operar por um longo período em um ambiente empoeirado e úmido, é necessário remover regularmente as substâncias pegajosas aderidas ao ventilador para evitar que ele queime devido à sobrecarga.
3.2 Falha e proteção de materiais magnéticos permanentes
A importância dos materiais magnéticos permanentes para motores de ímã permanente é evidente, e seu custo representa mais de 1/4 do custo total do material do motor. Os materiais magnéticos permanentes do rotor do motor de ímã permanente Anhui Mingteng utilizam NdFeB sinterizado com alta energia magnética e alta coercividade intrínseca, e os graus convencionais incluem N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, etc. A empresa projetou ferramentas e guias profissionais para a montagem de aço magnético, e analisou qualitativamente a polaridade do aço magnético montado por meios razoáveis, de modo que o valor relativo do fluxo magnético de cada ranhura do aço magnético seja próximo, o que garante a simetria do circuito magnético e a qualidade da montagem do aço magnético.
Os materiais atuais de ímãs permanentes podem operar por longos períodos sob a elevação máxima de temperatura permitida do enrolamento do motor, e a taxa de desmagnetização natural do aço magnético não é superior a 1‰. Os materiais convencionais de ímãs permanentes exigem que o revestimento da superfície resista a um teste de névoa salina por mais de 24 horas. Para ambientes com corrosão oxidativa severa, os usuários precisam entrar em contato com o fabricante para selecionar materiais de ímãs permanentes com tecnologia de proteção mais alta.
4. Como selecionar um motor de ímã permanente para substituir um motor assíncrono
4.1 Determinar o tipo de carga
Cargas diferentes, como moinhos de bolas, bombas de água e ventiladores, têm diferentes requisitos de desempenho para motores, portanto, o tipo de carga é muito importante para o projeto ou seleção.
4.2 Determinar o estado de carga do motor em operação normal
O motor está funcionando continuamente em carga total ou em carga leve? Ou às vezes em carga pesada e às vezes em carga leve? Qual é a duração do ciclo de troca de carga leve e pesada?
4.3 Determinar o impacto de outros estados de carga no motor
Existem muitos casos especiais de estado de carga do motor no local. Por exemplo, a carga do transportador de correia precisa suportar força radial, e o motor pode precisar ser ajustado de rolamentos de esferas para rolamentos de rolos; se houver muita poeira ou óleo, precisamos melhorar o nível de proteção do motor.
4.4 Temperatura ambiente
A temperatura ambiente no local é o que precisamos considerar durante o processo de seleção do motor. Nossos motores convencionais são projetados para uma temperatura ambiente de 0 a 40 °C ou menos, mas frequentemente nos deparamos com situações em que a temperatura ambiente é superior a 40 °C. Nesse momento, precisamos escolher um motor com maior potência ou um motor especialmente projetado.
4.5 Método de instalação no local, dimensões de instalação do motor
O método de instalação no local, as dimensões de instalação do motor, o método de instalação no local e as dimensões de instalação também são dados que devem ser obtidos, seja pelo desenho original do motor ou pelas dimensões da interface de instalação, dimensões da fundação e localização do espaço de posicionamento do motor. Se houver restrições de espaço no local, pode ser necessário alterar o método de resfriamento do motor, a localização da caixa de derivação do motor, etc.
4.6 Outros fatores ambientais
Muitos outros fatores ambientais têm impacto na seleção do motor, como poeira ou poluição por óleo afetando o nível de proteção do motor; por exemplo, em ambientes marinhos ou ambientes com pH alto, o motor precisa ser projetado para proteção contra corrosão; em ambientes com alta vibração e alta altitude, há diferentes considerações de projeto.
4.7 Investigação dos parâmetros e condições operacionais originais do motor assíncrono
(1) Dados da placa de identificação: tensão nominal, velocidade nominal, corrente nominal, fator de potência nominal, eficiência, modelo e outros parâmetros
(2) Método de instalação: obtenha o desenho original da aparência do motor, fotos de instalação no local, etc.
(3) Parâmetros operacionais reais do motor original: corrente, potência, fator de potência, temperatura, etc.
Conclusão
Motores síncronos de ímãs permanentes são particularmente adequados para aplicações de partida pesada e funcionamento leve. A promoção e o uso de motores síncronos de ímãs permanentes trazem benefícios econômicos e sociais positivos e são de grande importância para a conservação de energia e a redução de emissões. Em termos de confiabilidade e estabilidade, os motores síncronos de ímãs permanentes também apresentam vantagens valiosas. A escolha de motores síncronos de ímãs permanentes de alta eficiência é um investimento único com benefícios a longo prazo.
A Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) dedica-se à pesquisa, desenvolvimento, produção e vendas de motores síncronos de ímã permanente de ultra-alta eficiência há 17 anos. Seus produtos abrangem uma gama completa de máquinas de alta tensão, baixa tensão, frequência constante, frequência variável, convencionais, à prova de explosão, acionamento direto, rolos elétricos e máquinas multifuncionais, com o objetivo de fornecer uma força motriz mais eficiente para equipamentos industriais.
Os motores de ímã permanente da Anhui Mingteng possuem as mesmas dimensões externas de instalação dos motores assíncronos amplamente utilizados atualmente, podendo substituí-los completamente. Além disso, contamos com uma equipe técnica profissional para projetar e fornecer aos clientes soluções de transformação gratuitas. Se você precisa transformar motores assíncronos, não hesite em nos contatar, teremos o maior prazer em atendê-lo!
Horário da publicação: 23/08/2024