Синхронные погружные электродвигатели на постоянных магнитах
В настоящее время в насосном оборудовании (а это скважинные, циркуляционные, повысительные, фекальные и другие насосы) в качестве привода всё чаще стали применять синхронные электродвигатели на постоянных магнитах, главное отличие которых от приводов с асинхронными электродвигателями заключается в роторе.
Вид и разрез синхронного электродвигателя на постоянных магнитах
С преимуществами синхронных электродвигателей на постоянных магнитах можно ознакомится здесь.
Принимая во внимание эти преимущества данного типа электрических машин для привода погружных скважинных насосов в ОАО «Завод Промбурвод» разработан и поставлен на производство типоразмерный ряд погружных синхронных электродвигателей с ротором на постоянных магнитах 6 шестидюймового габарита, который тремя типоразмерами закрывает диапазон мощности от 4 до 37кВт:
- 1-ый типоразмер 4 – 9,3 кВт;
- 2-ой типоразмер 11 – 18,5 кВт;
- 3-ий типоразмер 22 – 37 кВт.
Технические характеристики синхронных электродвигателей:
|
Мощность номинальная, кВт |
Осевая нагрузка, кН |
Iн, А |
Iа/Iн,* А |
КПД, % |
сos φ |
Масса, кг |
Длина, мм |
|
4 5,5 7,5 9,3 |
15,5 |
8 |
1 |
88 |
0,92 |
41 |
655 |
|
15,5 |
10 |
1 |
89 |
0,92 |
|||
|
15,5 |
13 |
1 |
89,5 |
0,92 |
|||
|
15,5 |
18 |
1 |
91,5 |
0,92 |
|||
|
11 13 15 18,5 |
15,5 |
20 |
1 |
92 |
0,93 |
56 |
810 |
|
15,5 |
23 |
1 |
92,5 |
0,93 |
|||
|
15,5 |
26 |
1 |
92,5 |
0,93 |
|||
|
15,5 |
32 |
1 |
92,5 |
0,93 |
|||
|
22 26 30 37 |
27,5 |
39 |
1 |
93 |
0,94 |
72 |
970 |
|
27,5 |
46 |
1 |
92,5 |
0,94 |
|||
|
27,5 |
54 |
1 |
91,5 |
0,94 |
|||
|
27,5 |
72 |
1 |
90 |
0,94 |
* Данные значения действительны со стороны входа ЧП.
Общие характеристики синхронного привода следующие:
- напряжение и частота питающей сети: 400В (–10%; +6%); 50Гц (±6%);
- частота питания двигателя 100 Гц, частота вращения 3000 об/мин;
- возможность дополнительной настройки параметров насоса с помощью регулирования выходной частоты.
Погружной водонаполненный герметичный электродвигатель в диаметре 144 мм с узлом дыхания, изготовленным из нержавеющих материалов и перематываемый проводом РЕ2/РА изоляции. Электродвигатель имеет IP68 степень защиты с температурой перекачивающей среды 30 °С со скоростью движения охлаждающей жидкости 0,2 м/с и 20 пусками в час. Соединение фланца и хвостовика электродвигателя соответствует стандарту NEMA. Погружной синхронный электродвигатель вертикальной или горизонтальной установки.
На фото представлены основные элементы с внешним видом обмотанного статора, ротора и сегмента ротора с постоянными магнитами.
Обмотанный статор
Ротор в сборе
Сегмент ротора в магнитами
Синхронный электродвигатель с постоянными магнитами, как и любой приводной электродвигатель, состоит из статора 1 и ротора 3 (см. рисунок ниже).
Статор - неподвижная часть и его ещё могут называть якорь. Состоит из электротехнической стали с обмоткой 2 и корпуса 6.
Ротор - вращающаяся часть, иными словами называемый индуктором. Состоит из сердечника той же электротехнической стали и двух пар постоянных магнитов 4, установленных на валу ротора 5.
В качестве постоянных магнитов используются неодимовые магниты с высокой коэрцитивной силой по индукции, покрытые сплавом никель-медь-никель. Статор погружного синхронного электродвигателя перематываемый.
Конструкция погружного синхронного электродвигателя с постоянными магнитами
Принцип работы: Магнитное поле ротора, взаимодействуя с синхронным переменным током обмоток статора, согласно закону Ампера, создает крутящий момент, заставляя ротор вращаться. Постоянные магниты, расположенные на роторе синхронного электродвигателя, создают постоянное магнитное поле. При синхронной скорости вращения ротора с полем статора, полюса ротора сцепляются с вращающимся магнитным полем статора. В связи с этим синхронный электродвигатель на постоянных магнитах не может сам запуститься при подключении его напрямую к сети трехфазного тока. Для работы синхронного электродвигателя с постоянными магнитами обязательно требуется система управления с частотным преобразователем.
Особенностью работы электродвигателя является равенство скорости вращения ротора и скорости вращения магнитного потока. Поэтому скорость вала электродвигателя не зависит и не изменяется от величины подключаемой нагрузки. Это достигается за счет того, что ротор синхронного электродвигателя является постоянным электромагнитом. Количество пар полюсов ротора одинаково с числом пар полюсов у движущегося магнитного поля. Взаимное воздействие этих полюсов дает возможность выравнивания скорости ротора. На валу в этот момент может быть любая по величине нагрузка. Она не влияет на скорость вращения ротора.
Электродвигатели синхронного типа работают с повышенным коэффициентом мощности, что создает уменьшение расхода энергии и снижает потери. Это связано с тем, что возбуждение от постоянного тока внешнего источника, то есть от частотного преобразователя, дает возможность работы при значительной величине коэффициента мощности. КПД синхронного электродвигателя так же выше при той же мощности асинхронного электродвигателя.
Синхронные электродвигатели имеют момент вращения, который прямо зависит от напряжения сети. Поэтому он при уменьшении напряжения сохраняет свою мощность больше асинхронного. Это является фактором надежности подобных конструкций синхронных электродвигателей.
При проведении сравнительного анализа конструкций двух электродвигателей, можно отметить, что синхронные электродвигатели выполнены по более сложной схеме. Запуск и управление, то есть регулировка оборотов вала электродвигателя осуществляется не напрямую, а с помощью применения частотного преобразователя, поэтому их стоимость выше.
Синхронный электродвигатель с постоянными магнитами, не имеет потерь на возбуждение и обладает высокой стабильностью скорости ротора. Постоянные магниты предназначены для создания магнитного поля возбуждения. Их использование позволяет получить требуемые регулировочные характеристики по напряжению и частоте вращения при значительно уменьшенной мощности возбуждения. Это снижает потери энергии, позволяет добиться КПД до 93% и получить экономию электроэнергии от 10 до 40 % в сравнении со стандартными асинхронными электродвигателями и одними и теми же насосами или аналогами.
В итоге можно сказать, что преимущества синхронных электродвигателей перекрывают их недостатки.
Поэтому электродвигатели такого вида широко применяются в технологических процессах, где идет постоянный непрерывный процесс, и не требуется частая остановка и запуск оборудования. Это применимо в водоснабжении на водозаборе при подъеме воды из водозаборных скважин, когда несколько скважин работают постоянно, а остальные в резерве.
Главное принципиальное отличие синхронного электродвигателя от асинхронного заключается в соотношении величины частот вращения ротора и магнитного поля. В электродвигателе синхронного типа оба показатели одинаковые, а асинхронного типа – разные.
Преимущества модельного ряда синхронных 6-ти дюймовых электродвигателей, разработанных ОАО «Завод Промбурвод»:
– высокий КПД (до 93% для 6-ти дюймовых) синхронного электродвигателя;– высокий коэффициент мощности cos φ (до 0,95 для 6-ти дюймовых) и экономия электроэнергии до 20% (достигается высоким КПД системы и правильной настройкой);
– экономия электроэнергии от 10 до 46%, которая может быть достигнута через регулирование оборотов электропривода в зависимости от реального водопотребления;
– насос практически всегда работает в рабочей точке, в отличие от дроссельного регулирования, в результате чего идет потребление электроэнергии, которая фактически затрачивается для обеспечения напора и подачи;
– уменьшение потребляемого тока позволяет уменьшить поперечное сечение токопроводящих проводов;
– значительно меньший нагрев электродвигателя;
– встроенные защитные функции и функции плавного пуска (нет скачка давления в системе). Снижение расходов на аварийные ремонты всей инфраструктуры оборудования, вызванных избыточным давлением или гидравлическим ударом при включении;
– эффективность и ресурс оборудования повышаются в 1,5 раза;
– возможность удаленного управления через шину связи с диспетчерского пункта;
– система (насос-электродвигатель) с синхронным приводом до 13% эффективнее по сравнению с аналогичной системой, имеющей асинхронный привод;
– высокий срок службы;
– значительное снижение тепловой мощности выделяемой синхронным электродвигателем (связано с использованием в роторе магнитов высокой плотности магнитного поля);
– небольшой вес;
– простота настройки благодаря специально разработанной программе, пользовательского интерфейса преобразователя частоты; – связь Modbus (RS485 и Ethernet);
– универсальность присоединительных размеров по стандарту NEMA.
Все производимые ОАО «Завод Промбурвод» погружные скважинные насосы типов ЭЦВ, СПА и SP, а также скважинные насосы европейского производства могут агрегатироваться с синхронными электродвигателями на постоянных магнитах.
Комплект из погружных насосов, синхронных электродвигателей, частотных преобразователей и дросселей составляют высокоэффективную систему.
Если вы хотите узать больше о синхронных электродвигателях, возможностях комплектаций или если у вас есть любые другие вопросы, звоните по телефону +375 (17) 365-71-12. Мы c удовольствием проконсультируем Вас.
