В последние годы асинхронные двигатели получили широкое распространение в промышленном оборудовании благодаря своей простой конструкции, простоте обслуживания и экономичности. Однако при использовании в низкооборотных системах с высоким крутящим моментом эти двигатели обнаруживают серьезные ограничения, которые снижают производительность.
Асинхронные двигатели (илиасинхронные электродвигатели) работают на принципах электромагнитной индукции:
Статор создает вращающееся магнитное поле, индуцирующее ток в роторе для создания крутящего момента.
Основные преимущества:
✔ Простая и недорогая конструкция
✔ Минимальное техническое обслуживание (без щеток/ коллекторов)
✔ Стабильная работа в номинальных условиях
Но эти преимущества теряются при работе на низких оборотах с высоким крутящим моментом.
Такие отрасли, как металлургия, горнодобывающая промышленность, нефтегазовая промышленность и энергетика, все чаще нуждаются в двигателях, которые обеспечивают:
Высокий крутящий момент при низких оборотах в минуту
Энергоэффективность
Точный динамический отклик
② Плохая регулировка скорости
Ограниченный диапазон регулируемых скоростей на низких частотах и несоответствие требованиям к точности технологического процесса.
Пульсации крутящего момента при изменении скорости и, как следствие, вибрация и нестабильность.
③ Эффективность резко падает при высоком крутящем моменте
Повышенное проскальзывание ротора и, как следствие, значительные потери энергии (в некоторых случаях до 30%).
Более высокие эксплуатационные расходы при длительных высоких нагрузках.
④ Риск перегрева
Снижение самоохлаждения на низких скоростях, накопление тепла, ухудшение или перегорание изоляции.
⑤ Громоздкий и тяжелый.
Для достижения заданного крутящего момента требуется рама больших размеров, что приводит к снижению занимаемого места и веса.
♦ Синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM)
• Высокая плотность крутящего момента на низких оборотах (благодаря возбуждению постоянными магнитами).
• Почти нулевое проскальзывание → КПД более 95% даже при больших нагрузках.
• Точное регулирование скорости с помощью системы управления в полевых условиях (FOC).
♦ Двигатели постоянного тока(для узких областей применения)
• Отличный пусковой момент (до 300% от номинального крутящего момента).
• Линейные характеристики соотношения скорости и крутящего момента → упрощение управления.
• Недостаток: Более высокое техническое обслуживание (щетки/коллекторы).
• Усовершенствованные высокоэффективные конструкции
• Оптимизированные обмотки + сердечники из высококачественной кремниевой стали & rarr; снижают потери.
• Интегрированные системы охлаждения (например, рубашки жидкостного охлаждения).
|
Требования к применению |
Пригодность асинхронных двигателей |
Лучшая альтернатива |
|
Постоянный высокий крутящий момент при |
❌ Низком уровне |
PMSM/SynRM |
|
Частых циклах пуска-остановки |
❌ Высоком пусковом токе |
Двигатель постоянного тока/PMM |
|
Прецизионная регулировка скорости (±0,1%) |
❌ Нестабильная работа |
Серводвигатель |
|
Ограничения по размеру/весу |
❌ Громоздкий |
Бескаркасный электродвигатель PM |
Основные характеристики
Несмотря на то, что асинхронные двигатели преобладают в промышленных приводах общего назначения, ихработа зависит от проскальзывания, что делает их непригодными для работы на низких оборотах с высоким крутящим моментом. Современные решения, такие как PMSM и усовершенствованные синхронные реактивные двигатели (SynRM) теперь доставляйте:
✅ в 2-3 раза более высокая плотность крутящего момента
✅ повышение энергоэффективности на 15-25%
✅ Возможность работы с нулевой скоростью и полным крутящим моментом
Совет профессионала: При реализации проектов по модернизации оценивайте общую стоимость владения (TCO) - более высокие первоначальные затраты на двигатели PM часто окупаются за счет экономии энергии.
Вы сталкиваетесь с трудностями при выборе двигателя? Поделитесь своими условиями эксплуатации, чтобы получить индивидуальные рекомендации!
