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分析了永磁同步电机在泵类设备中的应用

2023-02-06 10:22:16来源:

在工农业生产中,泵设备的应用随处可见,许多设备也使用泵。泵的能耗仅次于动力电机的设备能耗,可以说是一个大能耗家庭。在当今节能减排的严峻形势下,降低泵的能耗对节能减排具有重要意义。

泵主要包括离心泵、涡轮泵、混合流泵、轴流泵等。各种泵的叶轮都在泵体的电机轴上。电机的旋转工作提高了液体,电机是泵的最重要的部件。泵的电机通常包括单相异步电机和三相异步电机,这是一种感应电机。永磁同步电机用于设备动力近十年。目前,配备位置编码器的数控铣床、车床上的伺服电机、注塑机上的永磁同步电机较为常见。机床采用伺服电机,需要准确定位,主要考虑功能,注塑机采用永磁同步电机主要安装节能、提高效率。永磁同步电机在其他设备中的应用仍然相对罕见。

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永磁同步电机需要支持变频控制器,不同于普通矢量变频器,是直流变频技术,采用模具控制理论、自适应技术、闭环控制技术等无霍尔直流无刷电机控制最新技术,可以恒功率、恒速、恒扭矩工作,响应速度快,控制准确,在整个功率负载段输出功率曲线平坦,电机效率高,这是其他电机无法企及的。永磁同步电机效率高,远高于一般常用功率的异步电机,比单相异步电机高15-20%(永磁同步电机带变频控制器损耗),比三相异步电机高7-10%。如果三相异步电机也配备变频控制,效率将高11-15%,见电机负载特性表。除了泵体结构的特点外,泵的效率主要是电机的效率,采用高效的电机作为泵动力,泵的机组效率较高。泵体的一般效率为50-70%。如果选择效率比异步电机高10%的永磁同步电机,泵的机组效率可以提高5-7%。

永磁同步电机的另一个特点是速度越高,优势越明显。其速度可根据要求设计。当速度高时,电机体积小,耗材少,单位功率成本低。普通异步电机的转速由磁极数决定,常用2极或4极,异步电机的转速为50Hz时2极的最高工作速度不超过2900转/分,泵的叶轮设计只能按此速度设计。如果速度再次提高,则应使用矢量变频器来提高交流异步电机的变频速度,但变频异步电机的体积和重量仍然不小,效率不能提高太多,无法与同步电机的优异性能相比。根据流体力学原理,离心泵、涡旋泵、混流泵、轴流泵等叶片泵可以提高扬程和流量。流量是转速增加倍数的一次方,而扬程是转速增加倍数的两次方。可以看出,提高速度对提高泵的扬程和流量有显著的影响,对提高泵的性能有很大的好处。与传统低速永磁同步电机相比,高速永磁同步电机在体积成本和性能方面具有更大的优势。

提高速度对这两个方面都有好处。这个速度应该高到什么程度取决于材料工艺。一般选择4000-7000转/分。如果密封、轴承、轴、叶轮等关键材料和加工工艺得到很好的解决,尤其是叶轮、转子、轴等。,同心度高,高速运行时可以平稳不振动,这样可以选择更高的速度。通过设备更新和加工工艺改正,可以通过常规努力实现这些目标。永磁同步电机配备直流变频技术控制器,具有过热、过流、过载等自动保护功能。同步电机的恒速功能使泵在电网电压变化时保持流量和扬程不变,使用宽电压,保持良好的工作稳定性。控制器数字处理电路的核心是单片机,可根据泵的工作需要设置各种程序说明、恒流、恒压供水、水位控制、定期关机、与计算机主机通信、在线、办公桌面远程控制和网络远程控制,实现泵的智能化、自动化。

离心泵、涡旋泵、混流泵、轴流泵等高速永磁同步电机配套泵后,泵的流量扬程和效率会发生很大变化,扬程和流量会大大提高,机电一体化少,体积小,重量轻。永磁同步电机逐渐应用于各种泵中,将给泵行业带来工业技术革命,将泵行业的节能减排提升到更高的水平,10%的节能效果对整个泵行业乃至全国的节能减排具有重要意义。