永磁调速器详解ppt课件.ppt
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1、永磁调速器,一、永磁调速器概念二、永磁调速器原理三、永磁调速器应用领域四、永磁调速器应用优势五、总结,一、永磁调速器概念,介绍永磁调速器之前应先介绍永磁耦合器: 永磁耦合器:又名磁力耦合器,是通过导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输的装置,可实现电动机和负载间无机械连接的传动方式,其工作原理是当两者之间相对运动时,导体组件切割磁力线,在导体中产生涡电流,涡电流进而产生反感磁场,与永磁体产生的磁场交互作用,从而实现两者之间的扭矩传递。 永磁调速器是在永磁耦合器的基础上加入调节机构,实现调速节能目的的一种调速机械。 永磁耦合器主要部件为:永磁转子、导体转子。 永磁调速器主要部件为:永
2、磁转子、导体转子、调速机构。,1,二、永磁调速器工作原理,永磁调速器的基本结构,2022/11/12,二、永磁调速器工作原理,永磁驱动装置的工作原理:,二、永磁调速器工作原理,永磁磁力驱动技术首先由美国MagnaDrive公司在1999年获得了突破性的发展。该驱动方式与传统的同步式永磁磁力驱动技术有很大的区别,其主要的贡献是将永磁驱动技术的应用大大拓宽。它解决了旋转负载系统的对中、软启动、减震、调速、及过载保护等问题,并且使永磁磁力驱动的传动效率大大提高,可达到98.5%。 永磁调速器是通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。该技术实现了在驱动(电动机)和被驱动(负载)侧没有
3、机械链接。其工作原理是一端稀有金属氧化物硼铁钕永磁体和另一端感应磁场相互作用产生转矩,通过调节永磁体和导体之间的气隙就可以控制传递的转矩,从而实现负载速度调节。,二、永磁调速器工作原理,由下图所示,PMD主要由导体转子、永磁转子和控制器三部分组成。导体转子固定在电动机轴上,永磁转子固定在负载转轴上,导体转子和永磁转子之间有间隙(称为气隙)。这样电动机和负载由原来的硬(机械)链接转变为软(磁)链接,通过调节永磁体和导体之间的气隙就可实现负载轴上的输出转矩变化,从而实现负载转速变化。由上面的分析可以知道,通过调整气隙可以获得可调整的、可控制的、可以重复的负载转速。 磁感应原理是通过磁体和导体之间的
4、相对运动产生。也就是说,PMD的输出转速始终都比输入转速小,转速差称为滑差。典型情况下,在电动机满转时,PMD的滑差在1% 4%之间。,二、永磁调速器工作原理,永磁调速器基本结构,电机,负载,二、永磁调速器工作原理,2022/11/12,实物展示,电机,导体转子,永磁转子,控制器,负载(风机),二、永磁调速器工作原理,2022/11/12,永磁调速系统构成,二、永磁调速器工作原理,通过PMD( Permanent Magnet Drive ),输入转矩总是等于输出转矩,因此电动机只需要产生负载所需要的转矩。PMD传输能量和控制速度的能力不受电动机轴和负载轴之间由于安装未对准原因而产生的小角度或
5、者小偏移的影响。排除了未对准而产生的震动问题,由于没有机械链接,即使电动机本身引起的震动也不会引起负载震动,使整个系统的震动问题得到有效降低。 PMD控制器通过处理各种信号实现对负载调速,包括压力、流量、皮带速度、位移等其它过程控制信号。PMD可以方便地对现有设备进行改造,不需要对现有电动机和供电电源进行任何改动,极少的现金和安装投入。安装PMD以后,对整个系统不产生电磁干扰。在大多数情况下,关闭或者拆除现有的过程控制硬件设备。负载将在最优化的速度运行,增加能源效率,减少运行和维护成本。,三、永磁调速器应用范围,应用领域 永磁调速器可广泛应用于发电、冶金、石化、水处理、采矿与水泥、纸浆及造纸、
6、暖通空调、海运、灌溉等行业节能。在上述行业,应用类型为泵、风机、离心负载、散货处理、及其它机械装置,应用前景非常广阔。 2007年永磁耦合与调速驱动器从美国引进我国,在美国已大量应用于冶金、石化、采矿、发电、水泥、纸浆、海运、军舰等行业。 国内现在应用案例主要有浙江嘉兴电厂,山东海化自备热电厂, 华电东华电厂, 华能南京电厂, 中石化北京燕山石化, 枣庄煤业集团蒋庄煤矿等大型企业集团。,三、永磁调速器应用领域,应用场合对于制程的需要控制流量,节省电力及管损; 起停频繁的设备 对于起停频繁的设备降低损坏机率并减少损耗; 震动大的设备 减少因设备连结产生的共振,并降低振动; 周期性运转的设备 对于
7、周期性的运转设备降低损坏机率并减少损耗; 有脉冲的制程 对于有脉冲的制程能避免因脉冲产生的设备损坏; 有热膨胀影响的设备 无需考虑因热膨胀导致对心不良或其它影响; 有冲击负荷 ( Shock loading) 的设备对冲击负荷的设备仍能正常地运转; 高起动惯性 / 力矩的设备; 永磁调速器提供马达空载启动,因此对于高启动惯性之设备有良好的起 动性能。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之可控过程启动 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。永磁磁力耦合调速驱动(P
8、MD)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。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之可控过程启动 一条皮带可以由一台电动机及一套PMD驱动,也可以由多台电动机及多套PMD驱动。驱动电动机在皮带机启动之前空载启动,此时PMD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PMD的气隙,启动皮带机并逐渐加速到满速度。这使
9、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。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之可控过程启动 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PMD驱动系统可以选用功率较小的电动机。同样PMD也可以像控制皮带机的启动那样控制皮带机的停车,通过延长停车时间可以降低对胶带的动态冲击力。 当驱动系统中有多台PMD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PMD的气隙,并允许一台或几台P
10、MD进行轻微滑差来实现的,系统中的任何负载的增加都引起PMD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。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之高可靠性 PMD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PMD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。 PMD不仅降低了电动机的启动电流和减小对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
11、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(gun 三声 托辊的作用是支撑输送带和物料重量)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。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之高可靠性 使用PMD时,因电机的选择是基于运动条件而不是启动条件,因而使电机的功率及尺寸可减小到最小,也能够减少不必要的设备投资和运行电费。 使用PMD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;
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