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永磁调速器汇总共13页
永磁调速器
无连接调速节能技术
永磁调速器是通过调节导磁体和永磁体之间的相互磁力耦合作用大小来传递扭矩,同时实现负载调速和电机节能。
是一种无机械连接的软启动设备,传递效率能达到95%以上,实现电机节能30%以上。
主要应用设备为泵、风机、离心负载、皮带运输机及其它机械装置,应用广泛。
永磁调速器
一:
产品工作原理
永磁调速器(筒式/盘式):
一般由三个部分组成,一是和电机连接的导体转子,二是与负载连接的永磁转子,永磁转子在导体转子内,其间由空气隙分开,并随各自安装的旋转轴独立转动,三是一个调速机构,调速机构包括手动控制和信号电控两种。
通过调节永磁磁力耦合有效面积(筒式)或永磁磁力耦合间隙(盘式)的方式来调整负载速度而电机转速不变,实现负载调速和电机节能。
调速机构调节筒形永磁转子与筒形导体转子在轴线方向的相对耦合面积,或调节盘式永磁转子与盘式导体转子在轴线方向的相对间隙,实现改变导体转子与永磁转子之间传递转矩的大小。
导体转子安装在输入轴上,永磁转子安装在输出轴上,当导体转子转动时,导体转子与永磁转子产生相对运动,永磁场在导体转子上产生涡流,同时涡流又产生感应磁场与永磁场相互作用,从而带动永磁转子沿与导体转子相同的方向转动,结果是将输入轴的转矩传递到输出轴上;输出转矩的大小与相互作用的面积(或相互作用的间隙)相关,作用面积越大(作用间隙小),扭矩越大,负载转速高.反之亦然。
永磁转子与导体转子完全脱开,作用面积为零(或作用间隙最大),永磁转子转速为零,即负载转速为零。
能实现可重复的、可调整的、可控制的输出扭矩和转速。
永磁调速器是通过调节扭矩来实现速度控制,电机输出到永磁调速器的扭矩和永磁调速器输出到负载的扭矩是相等的。
当永磁调速器接到一个控制信号后,如压力,水流量,液面高度等信号传到永磁调速器的调速机构,调速机构对信号进行识别和转换后,产生一个机械操作指令,来调节导体转子与永磁转子之间的耦合面积大小(筒式),或导体转子与永磁转子之间的耦合间隙大小(盘式),根据适时的负载输入扭矩的要求,调节永磁调速器输入端的扭矩大小,负载要求扭矩小,电机输出扭矩小,相应电机输出功率也小。
来最终改变电机输出功率大小,实现电机节能和提高电机工作效率。
二:
产品特点
1.增加系统的可靠性
(1):
为纯机械的设备、结构简单、可靠性好,故障点少,维修方便。
(2):
无高速摩擦、磨损性元器件,机械零件寿命长。
(3):
非接触式联结,能有效地消除电机与负载之间振动的传递,降低噪音污染。
有效减少系统的震动,可达50-85%,实现降噪节能并延长系统设备寿命。
(4):
容许较大的对中误差。
筒式允许最大轴中心线偏离1mm,角度偏离1度,允许轴向窜量10mm。
盘式允许最大轴中心线偏离5mm,角度偏离1度。
(5):
不产生谐波、不受电网电压波动影响。
(6):
适应于各种严酷工作环境:
如电网电压波动较大、谐波含量较高、易燃、易爆、潮湿、粉含量高等场所。
能适应“晃电”等恶劣工况。
(7):
实现电机的空载软启动/停止。
良好的软启动/刹车功能,减少电机的冲击电流,大大降低了启动及运转过程中对设备的机械和电力冲击。
由于电机峰值电流的降低,选择电机时可根据电机运行负载,而不为启动负载来选择,从而使电机的功率和尺寸减小到最小,减少不必要的设备投资和运行电费。
(8):
过载保护功能。
提高了整个电机驱动系统的可靠性,完全消除了系统因过载而导致的损害。
负载过载时永磁耦合器的永磁转子与导体转子滑差运动,电机不堵转。
解决了电机堵转问题。
(9):
不会产生致命的电蚀轴承的轴承电流,而加速轴承损坏。
(10):
低速下不造成电机发热。
永磁调速器可以在同步电机0到98%的速度下运转,电机始终由全速旋转电机风扇冷却,并且可以软启动。
(11):
维护工作量小,几乎为免维护产品,维护费用极低。
2.提高系统的可用率
(1):
更长的平均故障间隔时间。
结构简单、可靠性好。
(2):
方便系统故障诊断。
系统故障点少。
(3):
缩短维修时间。
无复杂的机械结构及繁琐的电路。
3.降低系统运行费用
(1):
运行成本低。
调速节能效果明显,永磁调速可在0~98%的范围内对负载
进行无级调速.各种负载可以实现精确控制与调节,精度达到0.1%;根据负载类型实现25%--66%的节能效果;节电率可高达10%-50%。
(2):
无机械联接,有效减少机械和电能损耗。
(3):
高效传动。
传动效率大大提高,可达到98.5%。
(4):
绿色环保,调速节能的同时,不污染环境,也不污染电网,真正的绿色节能技术。
4.减少系统维护成本
(1):
大幅延长电机和负载轴承寿命。
(2):
大幅延长电机和负载密封件寿命。
(3):
大幅延长电机和负载寿命。
5.延长了使用寿命
使用寿命长,设计寿命可达25年。
三:
产品技术优势
1.可控过程启动(以带式输送机为例)
如:
对于大型带式输送机,其对驱动系统的要求主要体现在启动、制动过程中能最大限度的降低系统的惯性力,并能实现过载保护和负载平衡,将带式输送机的加速、停车和运行时的胶带张力减到最小。
永磁调速器的性能完全满足这些要求,使大型带式输送机的性能达到最好。
而由传统的电动机、减速器所组成的驱动装置在启动和停车过程当中输送带的带速随着电动机的转速变化而快速变化,加剧了输送机本身的振动,增大了系统的惯性力,特别是在输送带满载情况下启动更为困难,因此传统的驱动系统已经不能满足长距离、大运量的大型带式输送机需求。
一条皮带可以由一台电动机及一套永磁调速器驱动,也可以由多台电动机及多套永磁调速器驱动。
驱动电动机在皮带机启动之前空载启动,此时永磁调速器的输出轴保持不动,当驱动电动机达到满转速时,控制系统逐渐减小每台永磁调速器的气隙,启动皮带机并逐渐加速到满速度。
这使得皮带机在被加速至满速度之前有一个缓慢而均匀的预拉伸过程。
加速时间可以根据需要在规定范围内进行调整。
启动驱动电动机可以按顺序空载启动,所以电动机的冲击电流非常小。
由于驱动电动机可以根据运行负载进行选择而不必根据启动负载选择,所以永磁调速器驱动系统可以选用功率较小的电动机。
同样控制皮带机的停车过程中,永磁调速器也可以通过延长停车时间来降低对胶带的动态冲击力。
当驱动系统中有多台永磁调速器时,控制系统可以确保每台驱动电机分担相同的负载。
合理的功率平衡可以有效地延长整个驱动系统各部件的寿命。
功率平衡是通过控制每台永磁调速器的气隙,并允许一台或几台永磁调速器进行轻微滑差来实现的,系统中的任何负载的增加都引起永磁调速器产生滑差,这样驱动系统的所有部件、轴承和齿轮等都将在冲击或者过载时受到保护从而延长其使用寿命。
大功率电机系统的启动问题一直困扰用户的最大难题,因为电机系统在启动时,基本上可以看作是满载启动,电机在合闸瞬间,启动电流超出额定工作电流的十几倍甚至几十倍,使得变压器、配电设备短期严重过载,造成电压跌落(“黑电”)甚至启动失败,严重时还可能烧毁电机。
电机启动过程短的持续几秒,长的达到几十秒,电机线圈严重发热,造成电机线圈提前老化,缩短电机使用寿命。
2.高可靠性(以带式输送机为例)
(l)永磁调速器在启动负载之前驱动电机空载启动,电机达到额定的速度之后,通过控制系统使每台永磁调速器气隙逐渐缩小来缓慢、平稳地对输送带进行张紧,输送带平稳地加速到全速;使带式输送机在重载工况下可控制地逐步克服整个系统的惯性而平稳地启动;使输送带的启动非常平滑,速度由零逐渐缓慢上升,加速度为连续的,实现了无冲击的软启动。
(2)永磁调速器不仅降低了电动机的启动电流,减小了电动机的热冲击负荷及对电网的影响,从而节约电能并延长电动机的工作寿命,而且极为有效地减小了启动时传动系统对输送胶带的破坏性张力,消除了输送机启动时产生的振荡,还能大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击,延长胶带、托辊等关键部件的使用寿命,保证了设备的安全可靠运行,有效地降低了设备维修及故障时间成本。
(3)使用永磁调速器时,因电机的选择是基于运动条件而不是启动条件,因而可使电机的功率及尺寸减小到最小,也能够减少不必要的设备投资和运行电费。
(4)使用永磁调速器系统,可防止输入到带式输送机的功率及力矩超过安全限度,以保证带式输送机过载时不能运行,从而保护该系统的其他部件;
(5)永磁调速器启动系数为1左右,所选择胶带的强度可降低30%左右。
3.恶劣环境的适应性
(1)室外恶劣环境
永磁调速器的主要元件为铜盘和永磁盘,永磁材料能在恶劣的环境温度下保持强磁场特性,在地球上的极限环境温度不会超过±100℃,永磁调速器可以在这种环境温度下工作。
而一些电子装备,如变频器,为了降低设备故障率,必须保证温度和湿度恒定在某个范围,因而需要使用专门的房间,防静电、安装精密空调等,增加了安装成本,增加了电能消耗,增加了维护需求和成本。
(2)肮脏的环境
永磁调速器是无直接机械连接的调速装置,最小气隙为3mm,一般能在空气中飞扬的尘粒直径不会大于该尺寸,所以,它可以用于空气中粉尘较高的环境,如水泥厂、矿山等;当粉尘厚度导致机械摩擦时,可用高压水枪冲洗。
而电子或电气式的调速装置必须在洁净环境工作,因此对机房环境防尘要求很高。
(3)易燃易爆环境
永磁调速器是机械式的、无摩擦传递扭矩的调速装置,除执行机构使用较弱电力需要采用防爆结构外,主功率部分绝不会产生火花或静电,因而在易燃易爆环境下使用较为安全。
适合于煤矿、油田、油船、军械库、化工、矿井、高浓度粉尘工厂等使用的皮带机、破碎机、水泵、风机、鼓风机、油泵等设备。
电子或电气式设备,工作过程中易产生静电,火花甚至燃烧,不能在易燃易爆环境下使用,否则带来安全隐患。
(4)高可靠要求环境
因为永磁调速器元件数量少,可靠性高,因而可用于对可靠性要求高的环境,如消防、远洋轮船、海军舰船、潜艇等。
复杂的电子或电气装置不适宜于对可靠性要求高的使用环境。
4.不产生电力谐波及电磁干扰
通常通过电子或电气实现调速的装置,基本都要通过改变电机输入的电流频率或波形来实现,如大功率或高压变频器一般采取可控硅整流输入,通过PWM直流斩波实现输出频率变换,因此有很大的谐波电流,见下图。
电力谐波是电力网的严重污染,按照国家电力质量标准,用电设备对电网造成的总谐波电压不得超过5%,谐波电流对每次都有严格的限值,等效为总谐波电流也在5%~8%左右,如果超过标准规定,将需要加装高成本的有源谐波滤波器,否则将会受到电力部门的处罚,从而大幅增加安装总成本。
谐波电流电压,因为有高于50Hz基本分量,能造成电器元件的发热损耗,严重者能造成设备误动作,造成功率因素补偿电容烧毁、熔断器熔断、空气或断路器开关跳闸。
电动机负载是感性负载,而永磁调速器为机械式调速装置,与电性能无关,因而,调速过程不会造成电流谐波,其功率因素取决于电机本身,这种功率因素问题仅利用配电系统中的电容补偿柜就可以补偿,不增加额外的成本。
电子产品或多或少都会产生电磁干扰,通常变频器的电磁干扰比较严重,在电磁兼容环境要求高的地方,为此需要巨大投资进行电磁兼容治理。
永磁调速器不会产生电磁干扰。
5.电机不会过热,也不需更换和改造电机
从电机转速改变的三个因素:
频率、极对数和滑差来看,改变任何一个要素将导致电机转速改变。
现有的调速装置,除永磁调速和液力调速技术外,基本上都是通过改变电机本身的转速实现调速的。
我们知道,电机在运转过程中,因电能消耗,电机线圈、硅钢片、机械摩擦都会造成电机发热,因此,电机内部都设计了风叶用以冷却电机。
采用改变电机转速的技术,包括变频器、串级调速、双馈调速,在电机低速旋转时,电机的发热都很大,有时不得不使用外部风扇帮助散热。
永磁调速器是通过改变电机与负载之间的滑差实现调速的,也就是说,电机转速始终维持设计转速,因此不会因为电机转速下降导致电机
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