Жоғары өнімділікті айнымалы токтың электр қозғалтқыштарын қолданудың артықшылықтары

Энергия тиімділігінде лидерлік: IE4 айнымалы токтың BLDC қозғалтқыштары қалай электр энергиясын және жұмыс істеу шығындарын азайтады

IE4 стандарттары түсіндірілген: Неге айнымалы токтың BLDC қозғалтқыштары IE3-ке қарағанда 5–10% тиімділікке ие

Халықаралық энергиялық тиімділік (IE) стандарттары электр қозғалтқыштарының энергия тұтынуы бойынша қаншалықты жақсы жұмыс істейтінін бағалау үшін негізгі көрсеткіштерді орнатады. Бұл шкаланың ең жоғарғы деңгейін IE4 құрайды, оны өнеркәсіпте жиі «супер премиум тиімділік» деп атайды. Айнымалы токтың (АТ) тұрақты токтың (ТТ) қозғалтқыштары (BLDC) бұл қатаң талаптарға бірнеше негізгі факторлар арқылы сай келеді. Біріншіден, олардың электромагниттік конструкциясы дәл болуы керек. Екіншіден, үйкеліс коэффициенті төмен подшипниктер өте маңызды рөл атқарады. Сонымен қатар, барлық жерде қолданылатын ламинат материалдарының сапасын да ұмытпау керек. Бұл жаңартулар IE3 моделдерімен салыстырғанда өзекті (немесе негізгі) жоғалтуларды шамамен 15–25 пайызға азайтады. Статор мен ротордағы мыс жоғалтулары жақсартылған орамдардың конструкциясы арқылы төмендейді. Темір жоғалтулары да қатты төмендейді, себебі өндірушілер енді максималды тиімділік үшін лазермен кесілген өте жұқа кремнийлі болат парақтарын қолданады. Сондай-ақ, салқындату желдеткіштері де тиімділікті арттыруға үлес қосады, өйткені олар желдік жоғалтуларды азайту мақсатында аэродинамикалық принциптерге сүйеніп қайта жобаланған. Барлық бұл жақсартулар толық жүктемеде жұмыс істеген кезде тиімділікті шамамен 5–10 пайызға арттырады. Бұл — қозғалтқыштар күнделікті тұрақты түрде жұмыс істейтін қолданыстарда ең маңызды болып табылатын, бірдей қуат шығысын алу үшін киловатт-сағаттардың санын азайтуды білдіреді.

Нақты әлемдегі үнемдеу: Стандартты индукциялық қозғалтқыштарға қарағанда кВт·сағ/кВ шығысы бойынша 18–25% төмен болатын өнеркәсіптік бағдарламалар

Зауыттардағы нақты әлемдегі сынақтар AC BLDC қозғалтқыштарының ұқсас жұмыс көлемін орындаған кезде әдеттегі индукциялық қозғалтқыштарға қарағанда энергияны 18-25 пайызға үнемдейтінін көрсетеді. Нақты компрессорларға назар аударғанда, өндірістік құрылыстар әрбір өнім бірлігіне келетін энергия тұтынуын шамамен 25 пайызға азайтқан. Неге? Бұл қозғалтқыштар шамамен идеалды қуат коэффициентін сақтайды, сондықтан энергияның шығыны азаяды; олар айнымалы жиілікті жеткізулермен өте жақсы жұмыс істейді, яғни нақты қажеттілікке қарай жылдамдықты реттеуге мүмкіндік береді; сонымен қатар дәстүрлі қозғалтқыштарда болатын ротор ішіндегі тозатын щеткалар жоқ. Қазіргі заманғы электр энергиясының бағасы шамамен 1 кВт·сағатқа $0,12 құрайтын жағдайда, жылына 6 000 сағат жұмыс істейтін стандартты 50 кВт қозғалтқыш алғанда, жылдық үнем шамамен $9 200 құрайды. Тіпті одан да жақсы нәтижелер сорғылар мен желдеткіштерге арналған қолданбаларда бақыланады, себебі бұл қозғалтқыштар төмен жүктемелер кезінде де тиімді жұмыс істей береді. Олардың ПӘК-і көбінесе 90 пайыздан жоғары болады, ал ескірген индукциялық қозғалтқыштар қуаты 75 пайыздан төмендеген кезде өте нашар жұмыс істей бастайды. Бұл — артық электр энергиясын шығындаусыз сенімді жұмыс істеуге қажетті операциялар үшін маңызды айырмашылық.

Жоғары момент, төмен қызмет көрсету жиілігі: Динамикалық жүктемелер кезіндегі AC BLDC қозғалтқыштардың жұмыс істеу сенімділігі

Төмен айналу жиілігінде тұрақты момент: Ұнтақтағыштар, экструдерлер және конвейерлер үшін маңызды артықшылық

AC BLDC қозғалтқыштары тіпті жылдамдығы азайған кезде де тұрақты айналдырушы момент береді, сондықтан олар жүктемесі болжанбайтын машиналар үшін өте маңызды. Мысалы, бұзылғыштар — қиын немесе ерекше пішінді материалдарға кездескенде тоқтамай қысымды ұстап тұрады. Экструдерлер де материал қалыңдығы өзгерген кезде тұрақты шығыс көрсеткішін сақтайды. Тасымалдаушы ленталар да салмағы әртүрлі жүктерді тасымалдағанда айқын көрінетін жылдамдық төмендеуі немесе қуат жоғалуы болмайды. Алайда қалыпты қозғалтқыштар мұндай жағдайларда жиі қуаты төмендетілуі немесе жасанды суыту қажет болады, ал AC BLDC қозғалтқыштары басқаша жұмыс істейді. Олар электрондық жүйелер арқылы электр тогының ағысын және магниттік өрістерді нақты уақытта басқарады, сондықтан қозғалтқыш қызбауға немесе компоненттерге артық кернеу түсірмеуге қабілетті. Үзіліссіз жұмыс істейтін зауыттар үшін тоқтап қалу — бұл ақшаға тұратын шығын, сондықтан осындай сенімді жұмыс істеу қабілеті кездейсоқ тоқтап қалуларды азайтады және жалпы өнімділікті арттырады.

Тұрақты токтың басқарылатын қозғалтқышының артықшылықтары: 2 есе ұзақ қызмет көрсету мерзімі және дәстүрлі айнымалы ток индукциялық қозғалтқыштарымен салыстырғанда 60% аз жағдайда подшипниктерді алмастыру

Егер щеткалар қатысқан жоқ болса, бұл щеткалық жүйелерде көбінесе кездесетін ірі проблемаларды — көміртектің тозуын және коммутатордың тозуын жояды. Бұл конструкцияның өзгеруі осы машиналардың түзетуге қажет болғанша әлдеқайда ұзақ уақыт жұмыс істеуіне әкеледі. Біз бұл жерде апаттар арасында шамамен 20 000 сағаттық жұмыс уақытын, яғни көпшілік стандартты айнымалы токты индукциялық қозғалтқыштардың қол жеткізетін нәтижесінің екі еселенген көрсеткішін талқылаймыз. Азаятын искралану электромагниттік шу деңгейін төмендетеді, сондықтан ол жағындағы подшипниктерге де аз әсер етеді. Сонымен қатар ішкі бөлік ұзақ уақыт таза қалса, май да тез бұзылмайды. Жоғарғы деңгейдегі өндірістік кәсіпорындардың техникалық қызмет көрсету жазбаларын талдағанда, айнымалы токты BLDC қозғалтқыштарында қызығушылық тудыратын құбылыс байқалады. Бес жыл ішінде осы орнатылған қозғалтқыштардың подшипниктерін ауыстыру қажеттілігі дәстүрлі моделдерге қарағанда шамамен 60 пайызға азаяды. Барлық осы артықшылықтар нәтижесінде қоймаларда сақталатын ауыстыру бөлшектерінің саны азаяды, техниктердің қызмет көрсетуге келуі сирек болады, ал қажетті техникалық қызмет көрсету тексерістерінің аралығы ұзарып кетеді. Бұл факторлар бірігіп, осы жүйелерді пайдаланатын компаниялардың жалпы шығындарын төмендетуге нақты әсер етеді.

Жүйелік деңгейдегі шығындарды азайту: Кішірек аумақ, қарапайым инфрақұрылым AC BLDC + VFD интеграциясымен

Толық жүктемедегі токтардың төмендеуіне байланысты кабельдердің өлшемін азайту және қосқыш құрылғыларына қойылатын талаптарды азайту

AC BLDC қозғалтқыштары ұқсас өлшемдегі индукциялық қозғалтқыштарға қарағанда толық жүктемедегі токты шамамен 30% кем тұтынады, бұл жаңа орнатулар немесе модернизациялау жобалары үшін электр инфрақұрылымын жоспарлауды әлдеқайда оңайлатады. Ток талаптары төмендеген кезде біз нақты орындалатын жұмыс үшін қажетті кабельдердің өлшемін азайта аламыз, нәтижесінде әрбір орнату үшін мыс пен басқа өткізгіш материалдарды шамамен 15–22 пайызға азайтамыз. Әсер тек сымдарға ғана емес, сонымен қатар автоматты өшіргіштерге, контактормен жабдықталған құрылғыларға және ірі шиналық жүйелерге де таратылады. Мысалы, стандартты 50 кВт-тық AC BLDC қозғалтқышы әдетте 70 А қорғанысқа ғана ие болуы керек, ал дәстүрлі индукциялық қозғалтқыштар үшін бұл көрсеткіш шамамен 100 А құрайды. Бұл жағдайда құрылғылардың корпусы шамамен төрттен бір бөлікке кішірейеді, ал жылу реттеу әлдеқайда қарапайым болады. Алайда ерекше назар аудартатын нәрсе — айнымалы жиілікті қозғалтқыш (АЖҚ) жобаларының интеграцияланған дизайны болып табылатын жұмсартқыштар, өткізгіш контактормен жабдықталған құрылғылар және қиындық туғызатын реттегіш клапандар сияқты бірнеше қосымша компоненттердің болмауы. Бұл панельдегі орынды шамамен 40% дейін азайтады және барлық электр сымдарын өте күрделі емес етеді. Барлық осы жақсартулар — бастапқы шығындар мен орнату кезіндегі еңбек шығындарында нақты ақша үнемдеуге алып келеді; бұл әсіресе қайта жабдықтау жобаларында, яғни әрбір квадрат сантиметр маңызды болғанда, өте маңызды.

Негізгі қолданыстар бойынша дәлелденген ROI: сорғылар, желдеткіштер және компрессорлар

Өнеркәсіптік операторлар ауа мен сұйықты өңдеуге арналған жоғары әсер ететін жүйелерге айнымалы токтың тұрақты токтық қозғалтқыштарын (AC BLDC) орнату арқылы тез табыс алады. Шынайы қолданыстар технологияның экономикалық артықшылығын нақты энергия және жөндеу шығындарын үнемдеу арқылы тұрақты түрде растайды.

Жылыту, желдету және кондиционерлеу (ЖЖК) жағдайы бойынша зерттеу: ИЕ4 деңгейіндегі айнымалы токтың тұрақты токтық қозғалтқыштары мен бапталатын басқару құрылғылары желдеткіштер тобында 22% энергия үнемдеуге қол жеткізді

Сауда-саттық ауа-райы жүйелеріндегі желдеткіштердің құрамын IE4 айнымалы токтың тұрақты токтық қозғалтқыштарымен (AC BLDC) және бапталатын айнымалы жиіліктің қозғалтқыштарын (VFD) ауыстырған кезде жылдық энергия тұтығысы әдетте ескі индукциялық қозғалтқыштардың орнатылуына қарағанда шамамен 22% төмендейді. Енді жүйе ауа ағысын әлдеқайда дәлірек реттей алады, сондықтан тиімсіз шабыршақтың (демпфердің) ағысты шектеу қажеті жоқ. Сонымен қатар, бұл заманауи қозғалтқыштар жартылай жүктемеде жақсы жұмыс істейді, яғни талап пик деңгейінде болмаған кезде де өнімділік қатты төмендемейді. Тағы бір маңызды артықшылық — бұл қозғалтқыштардан шығатын жылу мөлшерінің азаюы. Жылу азаюы төменгі деңгейдегі бөлшектердің ұзақ қызмет етуін қамтамасыз етеді. Сондықтан спиральдар тез тозбаған, сүзгілер алдын-ала ауыстыруға қажет болғанша ұзақ уақыт қызмет етеді, ал ауа құбырының изоляциясы көп жыл бойы сақталады. Барлық бұл факторлар бірігіп, құрылғының қызмет ету мерзімі бойынша жөндеу шығындарын қысқартады, сондықтан бастапқы инвестиция құрылғының қызмет ету мерзімі бойынша әртүрлі жағынан өзін қайтарып береді.

Су/су қалдықтары мысалы: Айнымалы ағысқа арналған көтергіш сорғылар үшін AC BLDC қайта жабдықтау бойынша 3 жылдық төлем уақыты

Қалалық су құбырларының көтергіш сорғыларын айнымалы токтың тұрақты токтың электр қозғалтқыштарына (AC BLDC) ауыстырған кезде, әдетте электр энергиясына кеткен шығындардың азаюы арқасында инвестициялар үш жыл ішінде өзін-өзі қайтарылады. Басқа да артықшылықтар да бар. Бұл жүйелерде айналмалы бөліктегі тірек бұзылуымен байланысты ақаулар шамамен 40 пайызға азаяды, себебі енді қозғалтқыштағы щеткалар арасында электр доғасы пайда болмайды. Сонымен қатар, бұл қозғалтқыштар толық қуатта жұмыс істеген кезде азырақ ток тартатындықтан, инфрақұрылымға кететін шығындар төмендейді. Ағыс жылдамдығы үнемі өзгеріп отыратын су жүйелерінде инвестициялардың қайтарылуы ең тез болады. Мысалы, су тұтынуы тәулік ішінде әртүрлі уақытта өзгеріп отыратын аудандарды қарастырыңыз. AC BLDC қозғалтқыштары 30–50 пайыз қуатта жұмыс істеген кезде де жақсы ПӘК көрсетеді. Бұл көрсеткіш дәстүрлі индукциялық қозғалтқыштарға қарағанда мәліметтерге қарама-қайшы, себебі олар осындай жұмыс режимдерінде ПӘК-тің көп бөлігін жоғалтады.