محرك تناوب مقناطيس دائم ذو سرعة متغيرة لخزان الخلط

في القطاع الصناعي العام، استبدال المحركات غير المزامنة منخفضة الجهد ((380/660/1140 فولت) عالية الكفاءة، والنظام يوفر 5٪ إلى 30٪ من الطاقة،ومحركات عالية الجهد ((6kV/10kV) عالية الكفاءة غير متزامنة، النظام يوفر 2% إلى10%.

مزايا محركات المغناطيس الدائم:

1- كفاءة أعلى: تشتهر محركات المغناطيس الدائم بكفاءتها العالية. يزيل استخدام المغناطيس الدائم الحاجة إلى لفائف إثارة منفصلة ،تقليل خسائر الطاقة المرتبطة بالإثارةهذا يؤدي إلى تحسين الكفاءة وتقليل استهلاك الطاقة، مما يجعل محركات المغناطيس الدائم أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من أنواع المحركات الأخرى.

2كثافة طاقة عالية: المحركات المغناطيسية الدائمة لديها كثافة طاقة عالية، مما يعني أنها يمكن أن توفر كمية عالية من عزم الدوران بالنسبة لحجمها ووزنها.هذا يجعلها مثالية للتطبيقات حيث المساحة والوزن محدودة، مثل في المركبات الكهربائية أو الآلات الصغيرة.

3- ضيقة الوزن وخفيفة الوزن: غياب لفائف الإثارة واستخدام المغناطيس الدائم يساهم في تصميم مصغر الوزن وخفيف الوزن لمحركات المغناطيس الدائم.هذا يجعل من السهل دمجها في أنظمة مختلفة ويقلل من الوزن الكلي للتطبيق.

4استجابة ديناميكية محسنة: عادةً ما يكون لمحركات المغناطيس الدائم استجابة ديناميكية أسرع مقارنةً بأنواع المحركات الأخرى. يمكنها تسريع وتباطؤ وتغيير الاتجاه بسرعة ،مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب التحكم الدقيق والسريع في سرعة المحرك وموقعه.

5الحفاظ على الحفاظ: المحركات المغناطيسية الدائمة لديها أجزاء أقل مقارنة مع أنواع المحركات الأخرى، مما يؤدي إلى تخفيض متطلبات الصيانة.ليس هناك حاجة إلى استبدال الفرشاة أو صيانة جهاز التبديل بشكل منتظمهذا يؤدي إلى انخفاض تكاليف الصيانة وزيادة الموثوقية.

6نطاق سرعة واسع: يمكن أن تعمل محركات المغناطيس الدائم على نطاق واسع من السرعات ، من سرعات منخفضة إلى عالية ، دون التضحية بالكفاءة أو الأداء.هذا التنوع يجعلها مناسبة لمجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك كل من الآلات منخفضة السرعة والآلات عالية السرعة.

من المهم أن نلاحظ أن المزايا المحددة لمحركات المغناطيس الدائم يمكن أن تختلف اعتمادا على التطبيق والتصميم المحدد وتكوين المحرك.كفاءتهم العالية، التكامل، كثافة الطاقة، ومتطلبات الصيانة المنخفضة تجعلها خيارًا مفضلًا في العديد من التطبيقات الصناعية والتجارية والسيارات.

التطبيق:

يمكن دمج المحركات المزامنة المغناطيسية الدائمة مع محولات التردد لتشكيل أفضل نظام تحكم سرعة مفتوح الحلقة دون خطوةوالذي كان يستخدم على نطاق واسع في معدات نقل تحكم السرعة في البتروكيماويات، الألياف الكيميائية، النسيج، الآلات، الإلكترونيات، الزجاج، المطاط، التعبئة والتغليف، الطباعة، صناعة الورق، الطباعة والتصبغ، المعادن وغيرها من الصناعات.

يمكن فصل محرك المغناطيس الدائم (وتسمى أيضًا PM) إلى فئتين رئيسيتين: المغناطيس الدائم الداخلي (IPM) والمغناطيس الدائم السطحي (SPM).كلا النوعين توليد التدفق المغناطيسي من قبل المغناطيس الدائم المثبتة على أو داخل الدوار.

SPM

المغناطيس الدائم على السطح

نوع من المحركات التي يتم فيها ربط المغناطيس الدائم بمحيط الدوار.

محركات SPM لديها مغناطيسات مثبتة على الخارج من سطح الدوار، قوتها الميكانيكية هي أضعف بكثير من المحركات IPM.القوة الميكانيكية الضعيفة تحد من الحد الأقصى للسرعة الميكانيكية الآمنة للمحركبالإضافة إلى ذلك ، تظهر هذه المحركات ملامح مغناطيسية محدودة جدًا (Ld ≈ Lq). قيم الحثية المقاسة في نهايات الدوار متسقة بغض النظر عن موقع الدوار.بسبب نسبة الارتفاع القريبة من الوحدة، تعتمد تصاميم محركات SPM بشكل كبير ، إن لم يكن بالكامل ، على مكون عزم الدوران المغناطيسي لإنتاج عزم الدوران.

IPM

المغناطيس الداخلي الدائم

يطلق على نوع من المحركات الذي يحتوي على دوار مضمن بمغناطيس دائم اسم IPM.

محركات IPM لديها مغناطيس دائم مضمن في الدوار نفسه. على عكس نظرائها SPM، موقع المغناطيس الدائم يجعل محركات IPM قوية جدا ميكانيكيا،و مناسبة للعمل عند سرعات عالية جداًيتم تعريف هذه المحركات أيضًا بنسبة الارتفاع المقناطيسي العالية نسبيًا (Lq > Ld).محرك IPM لديه القدرة على توليد عزم الدوران من خلال الاستفادة من كل من مكونات عزم الدوران المغناطيسي والمتردد للمحرك.

لماذا يجب أن تختار محرك IPM بدلا من SPM؟

1يتم تحقيق عزم دوران عالي باستخدام عزم دوران عدم الرغبة بالإضافة إلى عزم دوران مغناطيسي.

2محركات IPM تستهلك ما يصل إلى 30٪ طاقة أقل مقارنة بمحركات كهربائية تقليدية.

3يتم تحسين السلامة الميكانيكية، على عكس SPM، فإن المغناطيس لن تنفصل بسبب قوة الطرد المركزي.

4يمكن أن تستجيب لدوران المحرك عالية السرعة عن طريق التحكم في نوعين من عزم الدوران باستخدام التحكم المتجه.

تعمل محركات المغناطيس الدائم (PM) بدون فرشاة بمصدر طاقة متردد ، لذلك غالبًا ما يشار إليها باسم محركات PMAC.استخدام المغناطيس الدائم يلغي الحاجة إلى الموصلات (عصا الدوار) حتى يتم القضاء على خسائر الدوارهذا التصميم يجعل من الممكن الجمع بين كفاءة عالية، سرعة منخفضة، وعزم دوران عال في حزمة واحدة.محركات الكفاءة القياسية في نفس نقطة الحملهذه المكاسب في الكفاءة تستمر على نطاق كامل من الأحمال النموذجية للمحرك.

كيفية تحسين كفاءة المحرك؟

لتحسين كفاءة المحرك ، الجوهر هو تقليل خسارة المحرك. يتم تقسيم خسارة المحرك إلى خسارة ميكانيكية وفقدان كهرومغناطيسي. على سبيل المثال ،من طراز:، يمر التيار من خلال الملفوفات الستاتور والدوارة، والتي سوف تنتج فقدان النحاس وفقدان الموصل، في حين أن المجال المغناطيسي هو في الحديد.سيؤدي ذلك إلى تدفقات الدوران لتسبب فقدان الهستيريس، فإن الهارمونيات العالية من المجال المغناطيسي الهوائي ستولد خسائر ضائعة على الحمل ، وسيكون هناك خسائر ارتداء أثناء دوران المحامل والمروحة.

لتقليل فقدان الدوار، يمكنك تقليل مقاومة لفائف الدوار، أو استخدام سلك سميك نسبياً ذات مقاومة منخفضة، أو زيادة مساحة القسم العرضي لفتحة الدوار.-بالطبع، المادة مهمة جدا. إنتاج مشروط من الدوارة النحاس سوف تقلل من الخسائر بنحو 15٪. المحركات غير متزامنة الحالية هي أساسا الدوارة الألومنيوم،لذا فإن الكفاءة ليست عالية جدا.

وبالمثل ، هناك فقدان للنحاس على الستاتور ، والذي يمكن أن يزيد من وجه الفتحة للستاتور ، وزيادة نسبة الفتحة الكاملة لفتحة الستاتور ، وتقصير طول الطرف الأخير من لفات الستاتور.إذا تم استخدام مغناطيس دائم لاستبدال لف الدكتوربالطبع، يمكن تحسين الكفاءة بشكل واضح، وهو السبب الأساسي الذي يجعل المحرك المزامنة أكثر كفاءة من المحرك غير المزامنة.

لخسارة الحديد في المحرك ، يمكن استخدام أوراق الصلب السيليكونية عالية الجودة للحد من فقدان التشنج أو يمكن إطالة طول النواة الحديدية ،والتي يمكن أن تقلل من كثافة التدفق المغناطيسي، ويمكن أيضا زيادة الطلاء العازل. بالإضافة إلى ذلك، فإن عملية المعالجة الحرارية هي أيضا حاسمة.

أداء التهوية للمحرك أكثر أهمية. عندما تكون درجة الحرارة عالية، فإن الخسارة ستكون كبيرة بطبيعة الحال.يمكن استخدام بنية التبريد المقابلة أو طريقة التبريد الإضافية للحد من خسارة الاحتكاك.

ستنتج الهارمونيات عالية النظام خسائر ضائعة في التلف والقلب الحديدي ، والتي يمكن أن تحسن تلف الستاتور وتقلل من توليد الهارمونيات عالية النظام.يمكن أيضا إجراء معالجة العزل على سطح فتحة الدوار، ويمكن استخدام طين فتحة مغناطيسية للحد من تأثير فتحة مغناطيسية.

بسبب الحاجة إلى محرك أو وحدة تحكم ، تكلف محركات PMAC ذات السرعة المتغيرة أكثر بكثير من محركات الحث المتكاملة عالية الكفاءة ذات السرعة الثابتة. ومع ذلك ، فإن محركات PM لديها قدرة على السرعة المتغيرة ،وكذلك البدائل المكافئة لدفع التردد المتغير المعدل على عرض النبض الإلكتروني (VFD) الذي يتحكم في محرك جديد لتحويل الكفاءة العاليةعند استبدال محركات السرعة الثابتة في تطبيقات التدفق المتغيرتوفير الطاقة بسبب قدرة محرك PMAC على السرعة المتغيرة سوف يتجاوز بكثير التوفير بسبب زيادة كفاءة المحرك نفسهالمحركات المغناطيسية الدائمة توفر كفاءة محسنة على نطاق عملها بأكمله وتلبي أو تتجاوز معايير كفاءة IE4 للجنة الكهربائية الدولية (IEC).