Ինչքա՞ն էներգիա է խնայում մշտական մագնիսային շարժիչը հանքային մեքենաների վրա ինդուկցիոն շարժիչի համեմատ

Երբ գնահատվում են ծանր հանքարդյունաբերական մեքենաների շարժման լուծումները, մշտական մագնիսային շարժիչի և մշտական մագնիսային շարժիչ և սովորական ինդուկցիոն շարժիչի ընտրությունը ունի ուղիղ և չափելի ազդեցություն էներգիայի սպառման վրա: Մշտական մագնիսային շարժիչը իր մագնիսային դաշտը ստեղծում է ներդրված հազվադեպ հանդիպող երկրատարրերի մագնիսների միջոցով, այլ ոչ թե ինդուկցված ռոտորային հոսանքների միջոցով, ինչը հիմնարարորեն փոխում է էլեկտրական էներգիայի մեխանիկական աշխատանքի վերածման եղանակը: Այս տարբերությունը չի կարելի անտեսել. հանքարդյունաբերական գործողությունների ծանր բեռնվածության ցիկլերում այն արտահայտվում է նշանակալի և կայուն էներգիայի խնայողությամբ, որը ժամանակի ընթացքում մեծանում է:

Հասկանալու համար, թե ինչքան էներգիա է խնայում մշտական մագնիսային շարժիչը, անհրաժեշտ է դիտարկել արդյունավետության ցուցանիշները, կորուստների մեխանիզմները և իրական շահագործման պայմանները: Արդյունաբերական միջավայրում, որտեղ փոխադրիչները, մամլիչները, բարձրացուցիչները և պոմպերը անընդհատ աշխատում են փոփոխական բեռնվածության տակ, մշտական մագնիսային շարժիչի առավելությունները ինդուկցիոն շարժիչի նկատմամբ հատկապես նկատելի են: Այս հոդվածը մանրամասն վերլուծում է էներգիայի խնայման մեխանիզմները, քանակապես որոշում է արդյունավետության տարբերությունը և բացատրում, թե ինչու շատ արդյունաբերական օպերատորներ անցնում են մշտական մագնիսային շարժիչների տեխնոլոգիային:

Շարժիչների տեսակների միջև արդյունավետության տարբերություններ

Ինչպես է մշտական մագնիսային շարժիչը նվազեցնում էլեկտրական կորուստները

Ինդուկցիոն շարժիչը հենվում է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի վրա՝ ստեղծելու ռոտորի հոսանք, որը առաջացնում է ռեակտիվ մագնիսական դաշտ: Այս գործընթացը բնականաբար առաջացնում է ռոտորի պղնձե կորուստներ, որոնք նաև կոչվում են I²R կորուստներ, և սպառում են էներգիա՝ առանց նպաստելու առանցքի ելքին: Մշտական մագնիսներով շարժիչը ամբողջովին վերացնում է ռոտորի պղնձե կորուստները, քանի որ նրա ռոտորի դաշտը պահպանվում է մշտական մագնիսների միջոցով: Այս մեխանիկական տարբերությունը մեկ անգամ հնարավորություն է տալիս մշտական մագնիսներով շարժիչին հասնել լիարժեք բեռնվածության ժամանակ 95–97 % շարժիչի արդյունավետության ցուցանիշների, մինչդեռ համապատասխան ինդուկցիոն շարժիչները սովորաբար աշխատում են 90–94 % շարժիչի արդյունավետության սահմաններում:

Մշտական մագնիսային շարժիչի արդյունավետության առավելությունը մասնակի բեռնվածության դեպքում դառնում է նույնիսկ ավելի կարևոր: Հանքային սարքավորումները հազվադեպ են աշխատում ամբողջ հաստատված բեռնվածությամբ յուրաքանչյուր աշխատանքային ժամը: Կոնվեյերները դանդաղում են շիֆտների փոփոխության ժամանակ, պոմպերը նվազեցնում են իրենց աշխատանքը, երբ պահանջը նվազում է, իսկ կոտրիչները աշխատում են փոփոխական մատակարարման արագությամբ: Ինդուկցիոն շարժիչը աշխատանքի ժամանակ 50%-ից ցածր հաստատված բեռնվածության դեպքում արդյունավետության մեջ սուր անկում է ապրում: Մշտական մագնիսային շարժիչը պահպանում է բարձր արդյունավետություն շատ ավելի լայն բեռնվածության միջակայքում, ինչը այն ավելի լավ է հարմարեցնում հանքային կիրառումներում տարածված փոփոխական ծանրաբեռնվածության պրոֆիլներին:

Երկաթի կորուստ և ջերմային աշխատանք

Մշտական մագնիսային շարժիչը նույն ելքային հզորությամբ աշխատելիս ստատորի երկաթե կորուստները նվազեցնում է ինդուկցիոն շարժիչի համեմատ։ Քանի որ մշտական մագնիսային շարժիչը չի պետք ստատորի հոսանքով մագնիսացնել ռոտորը, ստատորի փաթույթում մագնիսացման հոսանքի բաղադրիչը զգալիորեն նվազում է։ Ստատորի հոսանքի նվազումը նշանակում է դիմադրության տաքացման նվազում, ինչը նվազեցնում է ինչպես պղնձե կորուստները, այնպես էլ փաթույթի մեկուսացման վրա ազդող ջերմային լարվածությունը։ Երկրի մակերևույթի տակ մետաղահանման միջավայրում, որտեղ սառեցումը սահմանափակված է, մշտական մագնիսային շարժիչը ավելի սառը է աշխատում, երկարաձգում է սպասարկման ընդմիջումները և նվազեցնում է ջերմային ավարտի ռիսկը։

Էներգիայի խնայողության քանակական գնահատումը մետաղահանման մեքենաներում

Անընդհատ օգտագործման կիրառություններում էներգիայի նվազեցման գնահատված մեծությունը

Անընդհատ գործարկման համար նախատեսված հանքային սարքավորումների, օրինակ՝ ժապավենավոր տրանսպորտյորների և սուսպենզիայի պոմպերի համար մշտական մագնիսային շարժիչները սովորաբար 3–6 % էֆեկտիվության բարձրացում են ապահովում համապատասխան ինդուկցիոն շարժիչի համեմատ լիարժեք բեռնվածության դեպքում: Չնայած այս տոկոսային ցուցանիշը առանձին վերցրած կարող է թվալ փոքր, տարեկան շահագործման ցիկլի ընթացքում կուտակված էներգիայի խնայողությունը զգալի է: Մեկ մեծ ժապավենավոր տրանսպորտյորի շարժիչի 200 կՎտ հզորությամբ մշտական մագնիսային շարժիչով տարեկան 8000 ժամ աշխատելու դեպքում տարեկան տասնյակ հազարավոր կիլովատ-ժամ էներգիա կարող է խնայվել համեմատաբար նույն բեռնվածության ինդուկցիոն շարժիչով աշխատելու դեպքում: Բազմաշարժիչ հանքային տեղամասում մշտական մագնիսային շարժիչների տեխնոլոգիայի շնորհիվ ստացված ընդհանուր էներգիայի նվազեցումը կարող է կազմել ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի վճարների զգալի մաս:

Ստացիոնար բեռնվածությամբ սարքավորումների, օրինակ՝ բարձրացնող սարքերի և ջարդողների համար մշտական մագնիսային շարժիչների էներգետիկ առավելությունը պրակտիկայում նույնիսկ ավելի մեծ է: Երբ հաշվի են առնվում իրական շահագործման պարամետրերը՝ ներառյալ մասնակի բեռնվածության ժամերը, արագացման ցիկլերը և անջատման շրջանները, մշտական մագնիսային շարժիչը կարող է գերազանցել ինդուկցիոն շարժիչը 7–10 %-ով մեկ տոննա մշակված նյութի համար սպառված ընդհանուր էներգիայի առումով: Դա պայմանավորված է նրանով, որ մշտական մագնիսային շարժիչը մասնակի բեռնվածության ժամանակ պահպանում է բարձր էֆեկտիվություն, իսկ այդ պայմանները գերակշռում են շատ ջարդող և բարձրացնող շահագործման ցիկլերում:

Վերադարձման ժամանակաշրջան և երկարաժամկետ ծախսերի ազդեցություն

Մշտական մագնիսային շարժիչը ունի ավելի բարձր սկզբնական գնման ծախս, քան համարժեք ինդուկցիոն շարժիչը, ինչը հաճախ դիմադրության պատճառ է դառնում մետաղահանման նախագծերում, որտեղ կապիտալը սահմանափակ է: Սակայն, երբ էներգիայի խնայողությունը վերափոխվում է տարեկան էլեկտրաէներգիայի ծախսերի նվազման, մետաղահանման բարձր օգտագործման կիրառություններում մշտական մագնիսային շարժիչների մեծամասնության տեղադրումները երկու և չորս տարվա ընթացքում վերականգնվում են: Այդ ժամանակահատվածից հետո մշտական մագնիսային շարժիչը շարունակում է էներգիայի խնայողություն տալ իր սպասարկման ամբողջ ժամանակահատվածում, որը սովորաբար գերազանցում է տասը տարին՝ ճիշտ սպասարկման պայմաններում: Ամբողջ կյանքի ցիկլի ընթացքում մշտական մագնիսային շարժիչը գրեթե միշտ ապահովում է ավելի ցածր ընդհանուր սեփականատերության ծախս, քան ինդուկցիոն շարժիչը:

Կիրառում Հարմար է մետաղահանման սարքավորումների համար

Որտեղ մշտական մագնիսային շարժիչը առավել արժեք է ստեղծում

Մշտական մագնիսներով շարժիչը հատկապես լավ է համապատասխանում այն հանքարդյունաբերական կիրառումներին, որոնք ներառում են ցածր կամ փոփոխական արագության դեպքում բարձր մեխանիկական մոմենտ՝ ինչը հենց այն շահագործման պայմանն է, որտեղ ինդուկցիոն շարժիչները ամենաթույլն են: Մշտական մագնիսներով շարժիչը կարող է տրամադրել անվանական մեխանիկական մոմենտ զրո կամ զրոյին մոտ արագության դեպքում՝ առանց ինդուկցիոն շարժիչների սկսման ժամանակ բնորոշ հոսանքի վերաբերյալ վերահարվածների: Սա մշտական մագնիսներով շարժիչը դարձնում է իդեալական բարձրացման սարքերի շարժիչների, բեռնված կոնվեյերների սկսման և սուսպենզիայի պոմպերի համար, որտեղ կառավարվող ցածր արագության մեխանիկական մոմենտը կարևոր է գործընթացի կայունության համար: Բարձր սկզբնական հոսանքների վերացումը նաև նվազեցնում է էլեկտրական մատակարարման ենթակառուցվածքի վրա գործադրվող ճնշումը՝ անուղղակիորեն նվազեցնելով էլեկտրական ենթակառուցվածքի ծախսերը:

Մշտական մագնիսային շարժիչը, որը ինտեգրված է փոփոխական հաճախականության վարիչ համակարգի հետ, հանդիսանում է այսօր հանքարդյունաբերության մեքենաների համար հասանելի ամենաէներգախնայող վարիչ համակարգերից մեկը: Փոփոխական հաճախականության վարիչ համակարգը թույլ է տալիս մշտական մագնիսային շարժիչին աշխատել ճիշտ այն արագությամբ, որը պահանջվում է տվյալ գործընթացի կողմից, և այդ կերպ խուսափել էներգիայի կորստից, որը բնորոշ է սահմանափակող փականների, հեղուկ միացումների կամ ֆիքսված արագությամբ աշխատանքի դեպքում: Երբ այս համակցությունը կիրառվում է հանքային արտադրության մեծ օդափոխարանային օդափոխիչի կամ ջրամղիչ պոմպի վրա, մշտական մագնիսային շարժիչը փոփոխական արագությամբ կառավարմամբ կարող է 20–40 % նվազեցնել էներգիայի սպառումը՝ համեմատած ֆիքսված արագությամբ աշխատող ինդուկցիոն շարժիչի և մեխանիկական հոսքի կառավարմամբ:

Տեղադրման և Ինտեգրման Համար Համապատասխան Համարձակումներ

Մշտական մագնիսային շարժիչի ներդրումը գոյություն ունեցող հանքային սարքավորումների մեջ պահանջում է համատեղելիության ստուգում շարժիչի էլեկտրական բնութագրերի և շարժաբերի համակարգի միջև: Մշտական մագնիսային շարժիչը սովորաբար պահանջում է նվիրված վեկտորային կառավարման կամ ուղիղ մեխանիկական մոմենտի կառավարման փոփոխական հաճախականության շարժաբեր՝ օպտիմալ արդյունքների հասնելու համար: Ստանդարտ ինդուկցիոն շարժիչների շարժաբերները ոչ միշտ են փոխանակելի մշտական մագնիսային շարժիչների շարժաբերների հետ՝ առանց ծրագրային ապահովման կամ սարքային ճշգրտումների: Ինժեներական թիմերը, որոնք ծրագրում են մշտական մագնիսային շարժիչի վերատեղադրում, պետք է վաղ ստադիայում ստուգեն շարժաբերի համատեղելիությունը՝ խուսափելու համար շահագործման մեջ մտնելու հետաձգումից և ապահովելու համար, որ մշտական մագնիսային շարժիչը առաջին օրվանից աշխատի իր նախատեսված էֆեկտիվության շրջանում:

Հաճախադեպ տրվող հարցեր

Մշտական մագնիսային շարժիչը ինդուկցիոն շարժիչից որքանո՞վ է ավելի էֆեկտիվ:

Մշտական մագնիսային շարժիչը սովորաբար հասնում է 95–97 % լիցքավորման արդյունավետության, իսկ նույն հզորությամբ ինդուկցիոն շարժիչը՝ 90–94 %: Մասնակի լիցքավորման դեպքում այս տարբերությունը ավելի մեծանում է, քանի որ մշտական մագնիսային շարժիչը պահպանում է բարձր արդյունավետություն նույնիսկ անվանական լիցքի 50 %-ից ցածր լիցքավորման դեպքում, իսկ ինդուկցիոն շարժիչի արդյունավետությունը նույն միջակայքում ավելի սուր նվազում է։

Կարելի՞ է մշտական մագնիսային շարժիչը տեղադրել արդեն գոյություն ունեցող հանքարդյունաբերական սարքավորումների վրա։

Այո, մշտական մագնիսային շարժիչը հաճախ կարելի է տեղադրել արդեն գոյություն ունեցող հանքարդյունաբերական մեքենաների վրա, սակայն այս գործընթացը պահանջում է մշակված մեխանիկական և էլեկտրական համատեղելիության գնահատական։ Շարժավարումը պետք է աջակցի մշտական մագնիսային շարժիչի կառավարման ալգորիթմներին, իսկ մոնտաժման միջերեսը պետք է համապատասխանի սկզբնական շարժիչի շրջանակի չափսերին։ Ճիշտ ինժեներական մոտեցմամբ մշտական մագնիսային շարժիչի տեղադրումը ապացուցված ճանապարհ է էներգաօգտագործման արդյունավետությունը բարձրացնելու համար՝ առանց ամբողջ շարժավարման համակարգի փոխարինման։

Պահանջում է՞ մշտական մագնիսային շարժիչը ավելի շատ սպասարկում, քան ինդուկցիոն շարժիչը։

Մշտական մագնիսներով շարժիչը սովորաբար պահանջում է ավելի քիչ սովորական սպասարկում, քան ինդուկցիոն շարժիչը, քանի որ դրա ռոտորում չկան փաթաթումներ, չկան մաքրիչներ և չկան սպասարկման ենթակա սայթաքման օղակներ: Ռոտորի պղնձի կորուստների բացակայությունը նաև նշանակում է, որ մշտական մագնիսներով շարժիչը աշխատում է ավելի ցածր ջերմաստիճաններում, ինչը նվազեցնում է սայլակների մաշվածությունը և երկարացնում է մեկուսացման ծառայության ժամկետը: Պահանջկան մայրության պայմաններում այս ավելի թեթև սպասարկման բեռը մեծ շահարկում է նաև էներգիայի խնայողության հետ մեկտեղ: