En comparación con los motores asíncronos, los motores síncronos de imán permanente tienen las ventajas de un alto factor de potencia, alta eficiencia, parámetros de rotor mensurables, gran espacio de aire entre el estator y el rotor, buen rendimiento de control, tamaño pequeño, peso ligero, estructura simple, alta relación par/inercia, etc. Se han utilizado cada vez más en los campos del petróleo, la industria química, los textiles, la minería, las máquinas herramienta CNC, los robots, etc., y están evolucionando hacia una alta potencia (alta velocidad, alto par), alta funcionalidad y miniaturización.
Los motores síncronos de imanes permanentes se componen de estatores y rotores. El estator, al igual que los motores asíncronos, consta de devanados trifásicos y núcleos estatóricos. El rotor está equipado con imanes permanentes premagnetizados, lo que permite establecer un campo magnético en el espacio circundante sin energía externa, lo que simplifica la estructura del motor y ahorra energía. Este artículo explica las ventajas de promocionar los motores síncronos de imanes permanentes, basándose en sus características.
1. Ventajas destacadas del motor síncrono de imanes permanentes
(1) Dado que el rotor está hecho de imanes permanentes, la densidad de flujo magnético es alta, no se requiere corriente de excitación y se eliminan las pérdidas por excitación. En comparación con los motores asíncronos, la corriente de excitación del devanado del estator y las pérdidas de cobre y hierro del rotor se reducen, y la corriente reactiva se reduce considerablemente. Dado que los potenciales magnéticos del estator y del rotor están sincronizados, el núcleo del rotor no presenta pérdidas de hierro por onda fundamental, por lo que la eficiencia (relacionada con la potencia activa) y el factor de potencia (relacionado con la potencia reactiva) son superiores a los de los motores asíncronos. Los motores síncronos de imanes permanentes generalmente están diseñados para tener un alto factor de potencia y eficiencia, incluso con cargas ligeras.
Cuando la tasa de carga de los motores asíncronos convencionales es inferior al 50%, su eficiencia operativa y factor de potencia disminuyen significativamente. Cuando la tasa de carga de los motores síncronos de imanes permanentes Mingteng es del 25% al 120%, su eficiencia operativa y factor de potencia no varían significativamente, siendo la eficiencia operativa >90% y el factor de potencia >0,85. El ahorro de energía es significativo con carga ligera, carga variable y plena carga.
(2) Los motores síncronos de imanes permanentes presentan propiedades mecánicas relativamente rígidas y son más resistentes a las perturbaciones del par motor causadas por cambios de carga. El núcleo del rotor de un motor síncrono de imanes permanentes puede ser hueco para reducir la inercia del rotor, y el tiempo de arranque y frenado es mucho menor que el de un motor asíncrono. La alta relación par/inercia hace que los motores síncronos de imanes permanentes sean más adecuados para operar en condiciones de respuesta rápida que los motores asíncronos.
(3) El tamaño de los motores síncronos de imanes permanentes es considerablemente menor que el de los motores asíncronos, y su peso también es relativamente menor. Con las mismas condiciones de disipación térmica y materiales de aislamiento, la densidad de potencia de los motores síncronos de imanes permanentes es más del doble que la de los motores asíncronos trifásicos.
(4) La estructura del rotor se simplifica enormemente, lo que es fácil de mantener y mejora la estabilidad de la operación.
Dado que los motores asíncronos trifásicos deben diseñarse con un factor de potencia más alto, el entrehierro entre el estator y el rotor debe ser muy pequeño. Al mismo tiempo, la uniformidad del entrehierro es crucial para la seguridad operativa y la reducción del ruido por vibración del motor. Por lo tanto, los requisitos de tolerancia de forma y posición, así como la concentricidad de montaje del motor asíncrono, son relativamente estrictos, y la libertad para seleccionar la holgura del cojinete es relativamente pequeña. Los motores asíncronos con bases más grandes suelen utilizar cojinetes lubricados por baño de aceite, que deben llenarse con aceite lubricante dentro del tiempo de funcionamiento especificado. Las fugas de aceite o el llenado intempestivo de la cavidad de aceite acelerarán el fallo del cojinete. En el mantenimiento de los motores asíncronos trifásicos, el mantenimiento de los cojinetes es una parte importante. Además, debido a la existencia de corriente inducida en el rotor del motor asíncrono trifásico, el problema de la corrosión eléctrica del cojinete también ha sido objeto de preocupación por parte de muchos investigadores en los últimos años.
Los motores síncronos de imanes permanentes no presentan estos problemas. Gracias al amplio entrehierro del motor síncrono de imanes permanentes, los problemas mencionados, causados por el pequeño entrehierro del motor asíncrono, no son evidentes en el motor síncrono. Además, los rodamientos del motor síncrono de imanes permanentes utilizan cojinetes lubricados con grasa y guardapolvos. Los rodamientos se sellan con una cantidad adecuada de grasa de alta calidad al salir de fábrica. La vida útil de los rodamientos del motor síncrono de imanes permanentes es mucho mayor que la del motor asíncrono.
Para evitar que la corriente del eje corroa el rodamiento, el motor de imán permanente Anhui Mingteng adopta un diseño de aislamiento para el conjunto de rodamientos en el extremo trasero, lo que permite aislar el rodamiento a un costo mucho menor. Para garantizar la vida útil normal del rodamiento del motor, el rotor de todos los motores síncronos de accionamiento directo de imán permanente de Anhui Mingteng cuenta con una estructura de soporte especial, y el reemplazo de rodamientos in situ es el mismo que el de los motores asíncronos. El reemplazo y mantenimiento posterior de los rodamientos permite ahorrar costos logísticos y tiempo de mantenimiento, y garantiza una mayor confiabilidad de la producción.
2. Aplicaciones típicas de los motores síncronos de imanes permanentes que sustituyen a los motores asíncronos
2.1 Motor síncrono trifásico de imán permanente de ultra alta eficiencia y alto voltaje con regulación de velocidad de frecuencia variable para molinos verticales en la industria del cemento
Tomemos como ejemplo el motor síncrono de imán permanente de ultraalta eficiencia TYPKK1000-6 de 5300 kW y 10 kV, que sustituye a la transformación de un motor asíncrono. Este producto es el primer motor de imán permanente de alto voltaje de más de 5 MW para la transformación de molinos verticales, suministrado por Anhui Mingteng a una empresa de materiales de construcción en 2021. En comparación con el sistema de motor asíncrono original, la tasa de ahorro de energía alcanza el 8 % y el aumento de la producción puede alcanzar el 10 %. La tasa de carga promedio es del 80 %, la eficiencia del motor de imán permanente es del 97,9 % y el coste anual de ahorro de energía es: (18,7097 millones de yuanes ÷ 0,92) × 8 % = 1,6269 millones de yuanes; el coste de ahorro de energía en 15 años es: (18,7097 millones de yuanes ÷ 0,92) × 8 % × 15 años = 24,4040 millones de yuanes. La inversión de reposición se recupera en 15 meses y el retorno de la inversión se obtiene durante 14 años consecutivos.
Anhui Mingteng suministró un conjunto completo de equipos de transformación de molino vertical para una empresa de materiales de construcción en Shandong (TYPKK1000-6 5300kW 10kV).
2.2 Motor síncrono trifásico de imán permanente de ultra alta eficiencia y arranque automático de bajo voltaje para mezcladores de la industria química
Tomemos como ejemplo el motor síncrono de imanes permanentes de ultraalta eficiencia TYCX315L1-4 de 160 kW y 380 V, que sustituye a la transformación de un motor asíncrono. Este producto fue suministrado por Anhui Mingteng en 2015 para la transformación de motores de mezcladoras y trituradoras en la industria química. El TYCX315L1-4 de 160 kW y 380 V es adecuado para las condiciones de trabajo de una mezcladora. Al calcular el consumo de energía por tonelada por unidad de tiempo, el usuario calculó que el motor síncrono de imanes permanentes de 160 kW ahorra un 11,5 % más de electricidad que el motor asíncrono original de la misma potencia. Tras nueve años de uso, los usuarios están muy satisfechos con el ahorro de energía, el aumento de temperatura, el ruido, la corriente y otros indicadores del motor síncrono de imanes permanentes Mingteng en funcionamiento real.
Anhui Mingteng brindó soporte para la modificación de mezcladores para una empresa química en Guizhou (TYCX315L1-4 160kW 380V)
3. Problemas que preocupan a los usuarios
3.1 Vida útil del motor. La vida útil del motor depende de la vida útil del rodamiento. La carcasa del motor cuenta con un nivel de protección IP54, que puede aumentarse a IP65 en circunstancias especiales, lo que permite su uso en la mayoría de los entornos polvorientos y húmedos. Si se garantiza una buena coaxialidad de la extensión del eje del motor y una carga radial adecuada, la vida útil mínima del rodamiento es superior a 20 000 horas. En segundo lugar, la vida útil del ventilador de refrigeración es superior a la de los motores con condensador. Al funcionar durante un tiempo prolongado en un entorno polvoriento y húmedo, es necesario eliminar periódicamente las sustancias pegajosas adheridas al ventilador para evitar que se queme por sobrecarga.
3.2 Fallo y protección de materiales de imanes permanentes
La importancia de los materiales de imanes permanentes para los motores de imanes permanentes es evidente, y su coste representa más de una cuarta parte del coste total del motor. Los materiales de imanes permanentes para rotores de motores de imanes permanentes de Anhui Mingteng utilizan NdFeB sinterizado de alta energía magnética y alta coercitividad intrínseca, y los grados convencionales incluyen N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, etc. La empresa ha diseñado herramientas profesionales y accesorios de guía para el ensamblaje de acero magnético, y ha analizado cualitativamente la polaridad del acero ensamblado mediante métodos razonables, de modo que el valor del flujo magnético relativo de cada ranura de acero magnético sea cercano, lo que garantiza la simetría del circuito magnético y la calidad del ensamblaje de acero magnético.
Los materiales actuales para imanes permanentes pueden funcionar durante un largo periodo de tiempo con el aumento máximo de temperatura permitido en el devanado del motor, y la tasa de desmagnetización natural del acero magnético no supera el 1‰. Los materiales convencionales para imanes permanentes requieren que el recubrimiento de la superficie resista una prueba de niebla salina de más de 24 horas. En entornos con corrosión oxidativa severa, se recomienda contactar al fabricante para seleccionar materiales para imanes permanentes con mayor tecnología de protección.
4. Cómo seleccionar un motor de imán permanente para reemplazar un motor asíncrono
4.1 Determinar el tipo de carga
Diferentes cargas, como molinos de bolas, bombas de agua y ventiladores, tienen diferentes requisitos de rendimiento para los motores, por lo que el tipo de carga es muy importante para el diseño o la selección.
4.2 Determinar el estado de carga del motor en funcionamiento normal
¿El motor funciona continuamente a plena carga o con carga ligera? ¿O a veces con carga pesada y a veces con carga ligera? ¿Cuál es la duración del ciclo de cambio entre carga ligera y pesada?
4.3 Determinar el impacto de otros estados de carga en el motor
Existen muchos casos especiales de estado de carga del motor in situ. Por ejemplo, la carga de la cinta transportadora debe soportar fuerza radial, y podría ser necesario ajustar el motor de rodamientos de bolas a rodamientos de rodillos; si hay mucho polvo o aceite, es necesario mejorar el nivel de protección del motor.
4.4 Temperatura ambiente
La temperatura ambiente in situ es fundamental al seleccionar el motor. Nuestros motores convencionales están diseñados para temperaturas ambiente de 0 a 40 °C o inferiores, pero a menudo nos encontramos con situaciones donde la temperatura ambiente supera los 40 °C. En este caso, debemos elegir un motor de mayor potencia o uno con diseño especial.
4.5 Método de instalación en sitio, dimensiones de instalación del motor
También es necesario obtener el método de instalación in situ, las dimensiones de instalación del motor, el método de instalación in situ y las dimensiones de instalación, ya sea el plano original del motor o las dimensiones de la interfaz de instalación, las dimensiones de la cimentación y la ubicación del espacio para la colocación del motor. Si existen limitaciones de espacio en el sitio, podría ser necesario modificar el método de refrigeración del motor, la ubicación de la caja de conexiones, etc.
4.6 Otros factores ambientales
Muchos otros factores ambientales tienen un impacto en la selección del motor, como la contaminación por polvo o aceite que afecta el nivel de protección del motor; por ejemplo, en entornos marinos o entornos con pH alto, el motor debe estar diseñado para protección contra la corrosión; en entornos con alta vibración y gran altitud, existen diferentes consideraciones de diseño.
4.7 Investigación de los parámetros y condiciones de funcionamiento del motor asíncrono original
(1) Datos de la placa de identificación: tensión nominal, velocidad nominal, corriente nominal, factor de potencia nominal, eficiencia, modelo y otros parámetros
(2) Método de instalación: obtenga el dibujo de apariencia original del motor, imágenes de instalación en el sitio, etc.
(3) Parámetros de funcionamiento reales del motor original: corriente, potencia, factor de potencia, temperatura, etc.
Conclusión
Los motores síncronos de imanes permanentes son especialmente adecuados para aplicaciones de arranque intensivo y de marcha ligera. Su promoción y uso conlleva beneficios económicos y sociales positivos, y es fundamental para el ahorro energético y la reducción de emisiones. En términos de fiabilidad y estabilidad, los motores síncronos de imanes permanentes también ofrecen valiosas ventajas. La selección de motores síncronos de imanes permanentes de alta eficiencia es una inversión única con beneficios a largo plazo.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) lleva 17 años dedicada a la investigación, el desarrollo, la producción y la venta de motores síncronos de imanes permanentes de ultraalta eficiencia. Sus productos abarcan una gama completa de máquinas de alta tensión, baja tensión, frecuencia constante, frecuencia variable, convencionales, a prueba de explosiones, de accionamiento directo, de rodillos eléctricos y todo en uno, con el objetivo de proporcionar una fuerza motriz más eficiente para equipos industriales.
Los motores de imanes permanentes de Anhui Mingteng tienen las mismas dimensiones de instalación externa que los motores asíncronos, ampliamente utilizados en la actualidad, y pueden reemplazarlos por completo. Además, contamos con un equipo técnico profesional que diseña y ofrece a los clientes soluciones de transformación gratuitas. Si necesita transformar motores asíncronos, no dude en contactarnos. ¡Le atenderemos con total satisfacción!
Hora de publicación: 23 de agosto de 2024