Οι κινητήρες σύγχρονης μαγνητικής αντίστασης Οι κινητήρες σύγχρονης μαγνητικής αντίστασης

ΤΕΛΕΥΤΑΙΑ ΝΕΑ

10/recent/ticker-posts

Οι κινητήρες σύγχρονης μαγνητικής αντίστασης


 

Ο κινητήρας σύγχρονης μαγνητικής αντίστασης δεν αποτελεί καινούρια ιδέα – εφευρέθηκε το 1923 – αλλά δεν υιοθετήθηκε ευρέως για βιομηχανικές εφαρμογές λόγω της αδυναμίας του να χρησιμοποιείται σε απευθείας σύνδεση στο δίκτυο.
 Επίσης, οι πρώτες εκτιμήσεις, οι οποίες βασίζονταν σε υποδεέστερες τεχνολογίες μετατροπέων, υποεκτιμούσαν τη ροπή και την απόδοση τέτοιου κινητήρα.


 Οι κινητήρες σύγχρονης μαγνητικής αντίστασης έχουν επίσης κατηγορηθεί ότι απαιτούν περισσότερο ρεύμα από τους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη, προκειμένου να επιτύχουν παρόμοια επίπεδα ροπής, λόγω του ότι ο δρομέας πρέπει να μαγνητιστεί μέσω του στάτη.

Παρόλα αυτά, το ρεύμα του κινητήρα στις μηχανές SynRM της ΑΒΒ είναι χαμηλότερο από εκείνο των μικρών επαγωγικών κινητήρων στην ίδια ροπή και ταχύτητα, λόγω του υψηλότερου βαθμού απόδοσής τους.

 Επίσης, κατά κανόνα, οι κινητήρες σύγχρονης μαγνητικής αντίστασης θα έχουν το ίδιο μέγεθος πλαισίου για δεδομένο σύστημα κίνησης με έναν επαγωγικό κινητήρα στο ίδιο επίπεδο ισχύος και ροπής, αλλά με υψηλότερη ισχύ και βαθμό απόδοσης.


Εικόνα 1. Οι κινητήρες σύγχρονης μαγνητικής αντίστασης της ΑΒΒ διατίθενται σε συνδυασμό με μετατροπείς συχνότητας.


Οι σύγχρονοι κινητήρες μαγνητικής αντίστασης της ΑΒΒ θα διατίθενται μόνο σε συνδυασμό με αντίστοιχους μετατροπείς συχνότητας ΑCS850.



Δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν απευθείας με τροφοδοσία από το δίκτυο (συνδεσμολογία DOL).
 

Αυτόματη εκκίνηση Τριφασικού Κινητήρα(DOL)

 Επιπλέον, επιδεικνύουν υψηλότερες αποδόσεις από τους επαγωγικούς κινητήρες όλων των μεγεθών, με το πλεονέκτημα να είναι περισσότερο εμφανές σε χαμηλότερες τιμές ονομαστικής ισχύος (εικ. 1).

Αυτός ο συνδυασμός κινητήρα με μετατροπέα συχνότητας μειώνει τις απώλειες ενέργειας έως και 40% σε σύγκριση με τους κινητήρες IE2 ή επιτρέπει τη χρήση κινητήρων με μέγεθος πλαισίου έως και δύο φορές μικρότερο από το κανονικό για την επίτευξη αντίστοιχης απόδοσης.

Οι κινητήρες σύγχρονης μαγνητικής αντίστασης της ABB συνδυάζουν ένα στάτη συμβατικού επαγωγικού κινητήρα με ένα δρομέα με μηδενικές απώλειες κατασκευασμένο από αξονικά επάλληλα φύλλα σιδήρου.

 Ο απλός δρομέας, χωρίς μαγνήτες ή κλωβούς, φέρεται ότι είναι πιο στιβαρός από εκείνους που χρησιμοποιούνται στους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη ή τους επαγωγικούς κινητήρες.

 Επίσης, δεν υπάρχει κίνδυνος απώλειας απόδοσης λόγω απομαγνήτισης η οποία προκαλείται από υπερθέρμανση ή άλλες αστοχίες. Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν μαγνήτες, δεν παρουσιάζεται επαγωγική τάση λόγω αντι-ηλεκτρεγερτικής δύναμης (back-EMF), γεγονός που καθιστά τους κινητήρες περισσότερο ασφαλείς και εξαλείφει την ανάγκη περαιτέρω προστασίας των μετατροπέων συχνότητας (σχ. 2)

Σχήμα 2. Ανάλυση απωλειών και απόδοσης
Με την απουσία μαγνητών σε κινητήρες υπερυψηλής απόδοσης ΙΕ4 αποτρέπονται επίσης ενδεχόμενα προβλήματα διαθεσιμότητας σπάνιων μαγνητικών πετρωμάτων στην παγκόσμια αγορά.

Μηδενικές απώλειες ολίσθησης Η σύγχρονη περιστροφή του δρομέα (no slip) αποτρέπει τις απώλειες ολίσθησης που ευθύνονται για το 20-35% των συνολικών απωλειών σε ένα συμβατικό επαγωγικό κινητήρα.

 Αυτό οδηγεί σε βελτιώσεις στην απόδοση που κυμαίνονται μεταξύ 8% για έναν κινητήρα 3 kW και 0,6% για έναν κινητήρα 220 kW. Eπίσης για την ίδια κλάση μόνωσης σημειώνεται αύξηση 20-40% στην ισχύ και τη ροπή. Επιπρόσθετα, υπάρχει επιπλέον αύξηση στην απόδοση του συστήματος με τη χρήση μετατροπέα συχνότητας που κυμαίνεται μεταξύ άνω του 5% για ηλεκτρικούς κινητήρες λίγων kW και 0,5% για τους μεγαλύτερους κινητήρες. Κατά συνέπεια, εκεί όπου ένας επαγωγικός κινητήρας σε σύνδεση στο δίκτυο θα χρειαζόταν να λειτουργεί σε κλάση ανόδου θερμοκρασίας F (105 oC), ο αντίστοιχος ηλεκτρικός κινητήρας σύγχρονης μαγνητικής αντίστασης λειτουργεί σε κλάση ανόδου θερμοκρασίας Α (60 oC).

 Αυτή η λειτουργία σε χαμηλότερη θερμοκρασία παρατείνει τη ζωή της μόνωσης των τυλιγμάτων και των εδράνων, οδηγώντας σε μειωμένες ανάγκες για λίπανση και συντήρηση.

 Η αυξημένη αξιοπιστία και η εξοικονόμηση ενέργειας είναι το συνολικό όφελος ενός τέτοιου συστήματος. «Ακόμα και αν ένα έδρανο χρειαστεί τελικά αντικατάσταση, η απουσία μαγνητικών δυνάμεων – σε αντίθεση με το τι ισχύει σε κινητήρες μόνιμων μαγνητών – καθιστά την αντικατάσταση του εδράνου τόσο εύκολη όσο και στην περίπτωση ενός επαγωγικού κινητήρα» σημειώνει ο Ake Andersson, τεχνικός διευθυντής του Tομέα Κινητήρων Χαμηλής Τάσης της ΑΒΒ.

 Σύμφωνα με τον ίδιο, ένα σημαντικό πλεονέκτημα της αποφυγής μαγνητών και κλωβών είναι ότι η αδράνεια του δρομέα είναι κατά 30-50% χαμηλότερη από εκείνη ενός συμβατικού επαγωγικού κινητήρα. Αυτό προσφέρει πλεονεκτήματα σε πολύ δυναμικές εφαρμογές, όπως οι γερανοί και τα αναβατόρια, τόσο σε σχέση με την απόδοση όσο και με τον υψηλότερο ρυθμό μεταβολής ταχύτητας που οδηγεί σε συντομότερους κύκλους ανύψωσης.

Παράδειγμα: Για έναν τετραπολικό κινητήρα 37 kW IE4 SynRM της ΑΒΒ 1.500 στροφών / λεπτό που λειτουργεί 8.760 ώρες / έτος, οι απώλειες θα είναι κατά 1,1 kW χαμηλότερες από εκείνες ενός συμβατικού επαγωγικού κινητήρα. Συνεπώς, η ετήσια εξοικονόμηση κόστους (κόστος ηλεκτρικού ρεύματος €0,1/kWh) ανέρχεται στα €964, με διάστημα απόσβεσης περίπου δύο έτη και μείωση των εκπομπών CO2 κατά 4,8 τόνους ετησίως (σχ. 3).
Σχήμα 3. Αν η απόδοση ενός κινητήρα αυξηθεί κατά 2,6%, η μείωση απωλειών ανέρχεται στο 38%.

το είδα εδώ