W ostatnich latach silniki z napędem bezpośrednim z magnesami trwałymi poczyniły znaczne postępy i są głównie stosowane w obciążeniach o niskiej prędkości, takich jak przenośniki taśmowe, miksery, maszyny do ciągnienia drutu, pompy wolnoobrotowe, zastępując układy elektromechaniczne składające się z silników szybkoobrotowych i mechanizmów redukcji mechanicznej. Zakres prędkości silnika wynosi zazwyczaj poniżej 500 obr./min. Silniki z napędem bezpośrednim z magnesami trwałymi można podzielić głównie na dwie formy konstrukcyjne: wirnik zewnętrzny i wirnik wewnętrzny. Bezpośredni napęd z magnesami trwałymi z wirnikiem zewnętrznym jest stosowany głównie w przenośnikach taśmowych.
Przy projektowaniu i stosowaniu silników z napędem bezpośrednim z magnesami trwałymi należy pamiętać, że napęd bezpośredni z magnesami trwałymi nie nadaje się do szczególnie niskich prędkości wyjściowych. Gdy większość obciążeń w50 obr./min. jest napędzanych silnikiem z napędem bezpośrednim, jeśli moc pozostaje stała, spowoduje to duży moment obrotowy, co prowadzi do wysokich kosztów silnika i obniżonej wydajności. Po ustaleniu mocy i prędkości konieczne jest porównanie efektywności ekonomicznej połączenia silników z napędem bezpośrednim, silników o wyższej prędkości i przekładni (lub innych struktur mechanicznych zwiększających i zmniejszających prędkość). Obecnie turbiny wiatrowe o mocy powyżej 15 MW i poniżej 10 obr./min. stopniowo przyjmują schemat napędu półbezpośredniego, wykorzystując przekładnie w celu odpowiedniego zwiększenia prędkości silnika, zmniejszenia kosztów silnika i ostatecznie obniżenia kosztów systemu. To samo dotyczy silników elektrycznych. Dlatego też, gdy prędkość jest poniżej 100 obr./min., należy dokładnie rozważyć względy ekonomiczne i można wybrać schemat napędu półbezpośredniego.
Silniki z napędem bezpośrednim z magnesami trwałymi zazwyczaj wykorzystują montowane powierzchniowo wirniki z magnesami trwałymi w celu zwiększenia gęstości momentu obrotowego i zmniejszenia zużycia materiału. Ze względu na niską prędkość obrotową i małą siłę odśrodkową nie jest konieczne stosowanie wbudowanej struktury wirnika z magnesami trwałymi. Zazwyczaj do mocowania i ochrony magnesu trwałego wirnika stosuje się pręty dociskowe, tuleje ze stali nierdzewnej i tuleje ochronne z włókna szklanego. Jednak niektóre silniki o wysokich wymaganiach dotyczących niezawodności, stosunkowo małej liczbie biegunów lub wysokich wibracjach również wykorzystują wbudowane struktury wirnika z magnesami trwałymi.
Silnik z napędem bezpośrednim o niskiej prędkości jest napędzany przez przetwornicę częstotliwości. Gdy liczba biegunów osiągnie górny limit, dalsza redukcja prędkości spowoduje niższą częstotliwość. Gdy częstotliwość przetwornicy częstotliwości jest niska, współczynnik wypełnienia PWM maleje, a kształt fali jest słaby, co może prowadzić do wahań i niestabilnej prędkości. Dlatego sterowanie szczególnie silnikami z napędem bezpośrednim o niskiej prędkości jest również dość trudne. Obecnie niektóre silniki o bardzo niskiej prędkości przyjmują schemat silnika z modulacją pola magnetycznego, aby wykorzystać wyższą częstotliwość napędową.
Silniki z napędem bezpośrednim o niskiej prędkości z magnesami trwałymi mogą być chłodzone głównie powietrzem i cieczą. Chłodzenie powietrzem głównie przyjmuje metodę chłodzenia IC416 niezależnych wentylatorów, a chłodzenie cieczą może być chłodzeniem wodnym (IC71W), co można określić na podstawie warunków na miejscu. W trybie chłodzenia cieczą obciążenie cieplne można zaprojektować wyższe, a strukturę bardziej zwartą, ale należy zwrócić uwagę na zwiększenie grubości magnesu trwałego, aby zapobiec rozmagnesowaniu nadprądowemu.
W przypadku układów silników z napędem bezpośrednim o niskiej prędkości, w których wymagana jest precyzja sterowania prędkością i położeniem, konieczne jest dodanie czujników położenia i zastosowanie metody sterowania z wykorzystaniem czujników położenia. Ponadto, gdy podczas rozruchu wymagany jest wysoki moment obrotowy, wymagana jest również metoda sterowania z wykorzystaniem czujnika położenia.
Chociaż zastosowanie silników z napędem bezpośrednim z magnesami trwałymi może wyeliminować oryginalny mechanizm redukcji i zmniejszyć koszty konserwacji, nierozsądna konstrukcja może prowadzić do wysokich kosztów silników z napędem bezpośrednim z magnesami trwałymi i spadku wydajności systemu. Mówiąc ogólnie, zwiększenie średnicy silników z napędem bezpośrednim z magnesami trwałymi może zmniejszyć koszt na jednostkę momentu obrotowego, więc silniki z napędem bezpośrednim można wykonać w postaci dużego dysku o większej średnicy i krótszej długości stosu. Istnieją jednak również ograniczenia dotyczące zwiększenia średnicy. Nadmiernie duża średnica może zwiększyć koszt obudowy i wału, a nawet materiały konstrukcyjne będą stopniowo przekraczać koszt efektywnych materiałów. Tak więc zaprojektowanie silnika z napędem bezpośrednim wymaga optymalizacji stosunku długości do średnicy w celu zmniejszenia całkowitego kosztu silnika.
Na koniec chciałbym podkreślić, że silniki z napędem bezpośrednim z magnesami trwałymi są nadal silnikami napędzanymi przetwornicą częstotliwości. Współczynnik mocy silnika wpływa na prąd po stronie wyjściowej przetwornicy częstotliwości. O ile mieści się w zakresie wydajności przetwornicy częstotliwości, współczynnik mocy ma niewielki wpływ na wydajność i nie wpłynie na współczynnik mocy po stronie sieci. Dlatego projekt współczynnika mocy silnika powinien dążyć do zapewnienia, że silnik z napędem bezpośrednim działa w trybie MTPA, który generuje maksymalny moment obrotowy przy minimalnym natężeniu prądu. Ważnym powodem jest to, że częstotliwość silników z napędem bezpośrednim jest ogólnie niska, a strata żelaza jest znacznie niższa niż strata miedzi. Użycie metody MTPA może zminimalizować stratę miedzi. Technicy nie powinni być pod wpływem tradycyjnych silników asynchronicznych podłączonych do sieci i nie ma podstaw do oceniania sprawności silnika na podstawie wielkości prądu po stronie silnika.
Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery &Electrical Equipment Co., Ltd to nowoczesne, zaawansowane technologicznie przedsiębiorstwo, które integruje badania i rozwój, produkcję, sprzedaż i serwis silników z magnesami trwałymi. Różnorodność produktów i specyfikacje są kompletne. Spośród nich, wolnoobrotowe silniki z magnesami trwałymi z napędem bezpośrednim (7,5-500 obr./min) są szeroko stosowane w obciążeniach przemysłowych, takich jak wentylatory, przenośniki taśmowe, pompy tłokowe i młyny w cementowniach, materiałach budowlanych, kopalniach węgla, przemyśle naftowym, metalurgii i innych gałęziach przemysłu, w dobrych warunkach pracy.
Czas publikacji: 18-01-2024