1. introduzione
Nella deviazione dell'acqua, nel controllo e nel drenaggio delle inondazioni, nel trattamento delle acque reflue, nell'irrigazione dei terreni agricoli, nella protezione dell'ambiente, ecc., sono ampiamente utilizzati progetti di conservazione dell'acqua con porte a pompa a basso sollevamento e grande flusso. Di solito, la maggior parte delle pompe a bassa velocità utilizzate in tali progetti di tutela dell'acqua sono pompe a bassa velocità inferiori a 500 giri/min. I motori per pompe dell'acqua comunemente utilizzati includono motori asincroni, motori sincroni e motori sommergibili speciali. Tuttavia, molte delle basse velocità si ottengono facendo affidamento su motori ad alta velocità collegati a riduttori. Poiché i riduttori stessi presentano perdite meccaniche e sono facili da usurare, questo tipo di sistema di pompaggio a bassa velocità comporta anche bassa efficienza, elevato consumo energetico, elevato rumore e vibrazioni, grande volume ed elevata manutenzione.
Tuttavia, i motori sincroni a magneti permanenti presentano vantaggi applicativi ineguagliabili in tali applicazioni ingegneristiche di tutela dell'acqua. Il motore sincrono a magnete permanente è progettato per avere una bassa velocità e può azionare direttamente la girante, eliminando la necessità di una struttura riduttore. L'efficienza complessiva del sistema è elevata, il rumore e le vibrazioni sono ridotti e il funzionamento è più sicuro e affidabile. Collabora con lo speciale sistema di controllo a magnete permanente per formare un sistema di azionamento, facendo affidamento sugli enormi vantaggi del risparmio energetico e della protezione ambientale, ed è diventata una nuova tendenza nello sviluppo di pompe a bassa velocità.
2. Stato attuale dell'applicazione delle pompe a bassa prevalenza, ad alta portata e a bassa velocità nei progetti di tutela dell'acqua
2.1 Pompa ad albero tangenziale con motore asincrono + riduttore
La forma strutturale e l'applicazione ingegneristica della pompa a flusso incrociato ad albero con motore asincrono + riduttore sono mostrate nella Figura 1. Questo tipo di pompa a flusso incrociato ad albero verticale è generalmente azionata da un motore asincrono da 4 a 8 poli + riduttore. La lunghezza assiale è ampia, il riduttore è facile da indossare e l'olio lubrificante deve essere sostituito regolarmente. Il carico di lavoro di manutenzione è elevato, i costi di manutenzione sono elevati e il sistema è meno efficiente. Poiché sono presenti parti di rotazione e attrito ad alta velocità, il rumore delle vibrazioni è elevato e l'efficienza del sistema è bassa.
2.2 Pompa ad albero inclinato con azionamento diretto con motore asincrono
La forma strutturale e l'applicazione ingegneristica di una pompa ad asse obliquo con azionamento diretto con motore asincrono sono mostrate nella Figura 2. La velocità del motore asincrono utilizzata in questo tipo di pompa ad albero obliquo con azionamento diretto con motore asincrono è generalmente compresa tra 200 e 300 giri/min. Sebbene il motore asincrono a bassa velocità aziona direttamente il riduttore, il motore asincrono multipolare a bassa velocità è influenzato dalla struttura, dalla tecnologia e dalla dissipazione del calore. Influenzato da molti fattori, la struttura del motore è complessa, il processo è difficile e il motore è di grandi dimensioni, massa, bassa efficienza e il fattore di potenza cos è estremamente piccolo (generalmente intorno a 0.6, anche inferiore a carichi bassi e alti -è necessario configurare la compensazione della potenza reattiva). Inoltre, la corrente reattiva del motore è elevata, quindi la capacità di trasmissione e distribuzione della potenza deve essere aumentata di almeno 1/3.
2.3 Pompa verticale a flusso assiale verticale azionata da motore asincrono a bassa velocità
La forma strutturale e l'applicazione ingegneristica della pompa a flusso assiale verticale azionata da motore asincrono verticale a bassa velocità sono mostrate nella Figura 3. Questo tipo di pompa a flusso assiale verticale azionata da un motore asincrono verticale a bassa velocità è uguale alla pompa ad asse inclinato azionato direttamente dal motore asincrono. Il motore multipolare a bassa velocità ha una struttura complessa, un processo difficile, grandi dimensioni, grande massa, bassa efficienza e fattore di potenza estremamente basso.
2.4 Motore asincrono + riduttore e pompa sommergibile a flusso tangenziale con motore asincrono a bassa velocità
Per le pompe sommergibili a flusso incrociato con motore asincrono + riduttore e motore asincrono a bassa velocità, i problemi di vibrazione del sistema e rumore elevato sono più evidenti e la struttura è più complessa. La struttura dei motori asincroni a bassa velocità è influenzata principalmente dalle grandi dimensioni del motore asincrono e problemi come la sezione trasversale ridotta del canale di flusso sono più importanti.
3 Gli enormi vantaggi dei motori a magneti permanenti a bassa velocità e a coppia elevata
3.1 Sviluppo e applicazione di motori a magneti permanenti
Un motore a magnete permanente è un dispositivo che utilizza magneti permanenti per stabilire un campo magnetico di eccitazione per ottenere la conversione dell'energia elettromeccanica. Dall'avvento dei materiali a magneti permanenti NdFeB ad alta efficienza con proprietà magnetiche più elevate e prezzi relativamente più bassi nel 1983, il focus della ricerca e dello sviluppo in patria e all'estero si è spostato sui motori a magneti permanenti industriali e civili. Negli ultimi dieci anni ha avuto molte applicazioni di successo in vari settori. L'efficienza di un motore sincrono a magneti permanenti NdFeB ad alta efficienza con un carico nominale è superiore del 2% ~ 8% rispetto a quella di un motore asincrono a induzione con le stesse specifiche e può mantenere un'elevata efficienza e un'elevata efficienza entro l'intervallo di carico nominale di 25%~120%. L'elevato fattore di potenza rende l'effetto di risparmio energetico più significativo durante il funzionamento a carico leggero.
3.2 Confronto tra le strutture dello statore e del rotore dei motori a magneti permanenti a bassa velocità e dei motori asincroni a bassa velocità
Per analizzare ulteriormente le caratteristiche dei motori a magneti permanenti a bassa velocità e ad alta coppia, quanto segue è un'analisi dei vantaggi dei motori a magneti permanenti in base alle differenze nelle strutture specifiche dello statore e del rotore dei motori a magneti permanenti a 20 poli e Motori asincroni a 20 poli. La Figura 4 mostra lo statore e il rotore del motore a magnete permanente e la Figura 5 mostra lo statore e il rotore del motore asincrono.
Lo statore di un motore asincrono ha generalmente più di 120 bobine e la barra di rame del rotore ha generalmente più di 100 barre di rame. Rispetto ai motori a magneti permanenti, i processi dello statore e del rotore dei motori asincroni sono molto più complessi, rendendo difficile per i produttori di motori generali produrli. Soprattutto quando il rotore del motore asincrono ruota, la barra di rame del rotore ha una bassa tensione e una corrente elevata, il rotore ha anche correnti parassite e genera una grande quantità di calore, il che comporta spinosi problemi di dissipazione del calore (generalmente adotta l'esportazione radiale e assiale all'esterno del corpo e altre misure globali di dissipazione del calore), il volume del rotore deve essere aumentato. Il rotore del motore a magnete permanente non ha bisogno di dissipare il calore, il che semplifica notevolmente il processo e la struttura e migliora la sicurezza e l'affidabilità.
3.3 Vantaggi dei motori a magneti permanenti a bassa velocità utilizzati nelle pompe a bassa velocità
I motori a magneti permanenti a bassa velocità vengono utilizzati nelle pompe a bassa velocità e presentano i seguenti vantaggi:
① Dimensioni ridotte, massa ridotta, facile da installare, requisiti bassi per le strutture di base e di altro tipo. Ad esempio, la massa di un motore a magneti permanenti a bassa velocità da 20 giri/min a 300 poli equivale solo da 1/2 a 1/3 di un motore asincrono con la stessa velocità;
②A risparmio energetico ed efficiente, l'efficienza generale dei motori a magneti permanenti è superiore al 96% e il fattore di potenza è superiore a 0.97, mentre l'efficienza dei motori asincroni è inferiore al 92% e il fattore di potenza è di circa 0.66;
③ La pompa a bassa velocità, con vibrazioni e rumore ridotti, portanza ridotta e flusso elevato utilizza un sistema di azionamento del motore a magnete permanente. Non esiste una parte di corsa ad alta velocità. Il motore stesso ha un basso rumore e vibrazioni. Allo stesso tempo vengono eliminati il riduttore e gli altri dispositivi di trasmissione. Vengono eliminati il riduttore e gli altri dispositivi di trasmissione. Ridurre vibrazioni e rumore, rendendo l'intero sistema di trasmissione meno vibrante e più rumoroso;
④ Grazie alla struttura semplice del motore a magnete permanente, non vi è alcun problema di dissipazione del calore nel rotore, quindi l'operazione è più sicura e affidabile e il carico di lavoro di manutenzione è ridotto;
⑤ Facile da controllare in modo intelligente, utilizzando uno speciale convertitore di frequenza, un comodo controllo della velocità, funzioni complete di protezione dai guasti, ampia coppia di spunto, ampio intervallo di regolazione della velocità e funzionamento del sistema sicuro e stabile;
⑥Poiché il rotore non ha corrente indotta, il rotore non genera calore, presenta un aumento di temperatura basso ed è facile da dissipare il calore;
⑦ Poiché la corrente reattiva è molto piccola, la corrente totale del motore è più di 1/3 inferiore a quella del motore asincrono, il che può ridurre i requisiti di capacità per la trasmissione e distribuzione di potenza a monte (inclusi trasformatori, interruttori, cavi, ecc.) e ridurre gli investimenti nel sistema di trasmissione e distribuzione dell’energia.
