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Cálculo de comparação de economia de energia de motor de ímã permanente de alta eficiência e motor assíncrono

2022-08-30 13:05:59

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01 Eficiência e fator de potência

Na fase operacional de um motor assíncrono, o enrolamento do rotor necessita da absorção de uma parcela da energia elétrica proveniente da rede para o seu processo de excitação. Consequentemente, este processo utiliza e esgota a energia da rede. A energia elétrica absorvida é utilizada principalmente pela corrente dentro do mecanismo de enrolamento do rotor para produzir calor. Isto incorre em perdas que representam aproximadamente 20 a 30% das perdas totais do motor, reduzindo assim a sua eficiência global.

Mais adiante neste sistema, após passar pelos enrolamentos do estator, as correntes excitatórias do rotor se transformam em correntes indutivas. Esta transmutação inicia um atraso entre a corrente que entra nos enrolamentos do estator e a tensão original da rede por meio de medições angulares específicas que subsequentemente diminuem a magnitude do fator de potência do motor.

Além disso, a partir das curvas de eficiência e fator de potência do motor síncrono de ímã permanente e motor assíncrono (Figura 1), pode-se observar que quando a taxa de carga (=P2/Pn) do motor assíncrono é inferior a 50%, sua eficiência operacional e fator de potência operacional são bastante reduzidos, por isso geralmente é necessário operam na zona econômica, ou seja, a taxa de carga fica entre 75% e 100%.

Após o motor síncrono de ímã permanente ser incorporado com um ímã permanente no rotor, o ímã permanente é usado para estabelecer o campo magnético do rotor. Durante a operação normal, o rotor e o campo magnético do estator funcionam de forma síncrona. Não há corrente induzida no rotor e não há perda de resistência do rotor. Somente este pode melhorar a eficiência do motor em 4% ~ 50%.

Como não há excitação de corrente induzida no rotor do motor de ímã permanente, o enrolamento do estator pode ser uma carga puramente resistiva, tornando o fator de potência do motor infinitamente próximo de 1. A partir das curvas de eficiência e fator de potência do motor síncrono de ímã permanente e no motor assíncrono (Figura 1), pode-se observar que quando a taxa de carga do motor síncrono de ímã permanente é> 20%, a eficiência operacional e o fator de potência operacional do motor síncrono de ímã permanente não mudam muito, e a eficiência operacional é >80%.

Figura 1 Curvas de eficiência e fator de potência versus taxa de carga

Enneng'S Motor de ímã permanente tipo padrão série TYB é conhecido por seu tamanho pequeno, alto fator de potência, alta eficiência e economia de energia. Existem vários motores de ímã permanente eficientes produzidos pela Enneng, não hesite em contactar-nos.

02 Aumento da temperatura de trabalho

Quando o motor assíncrono está funcionando, há corrente fluindo no enrolamento do rotor, e essa corrente é totalmente consumida na forma de energia térmica, portanto, muito calor será gerado no enrolamento do rotor, o que aumentará a temperatura do motor e afetar a vida útil do motor.

Devido à alta eficiência do motor de ímã permanente, não há perda de resistência no enrolamento do rotor e há menos ou quase nenhuma corrente reativa no enrolamento do estator, portanto, o aumento de temperatura do motor é baixo e extremamente baixo. o aumento da temperatura também garante a vida útil do ímã permanente e prolonga a vida útil do motor. A aplicação abrangente de máquinas de tração de elevadores também comprova esse ponto.

 

03 Impacto na operação da rede

Devido ao baixo fator de potência do motor assíncrono, o motor deve absorver uma grande quantidade de corrente reativa da rede elétrica, resultando em uma grande quantidade de corrente reativa na rede elétrica, equipamentos de transmissão e transformação de energia e equipamentos de geração de energia, o que por sua vez reduz o fator de qualidade da rede elétrica e aumenta a rede elétrica e a transmissão. A carga dos equipamentos de geração de energia dos equipamentos de subestação e a corrente reativa consomem parte da energia elétrica da rede elétrica, dos equipamentos de transmissão e transformação de energia e dos equipamentos de geração de energia, resultando em menor eficiência da rede elétrica e afetando o uso efetivo da energia elétrica. Também devido à baixa eficiência do motor assíncrono, para atender aos requisitos de potência de saída, é necessário absorver mais energia da rede, o que aumenta ainda mais a perda de energia da rede e agrava a carga da rede.

Não há excitação de corrente induzida no rotor do motor de ímã permanente, o fator de potência do motor é alto, o fator de qualidade da rede elétrica é melhorado e o compensador não precisa mais ser instalado na rede elétrica. Ao mesmo tempo, devido à alta eficiência do motor de ímã permanente, a eletricidade também é economizada.

 

04 Cálculo de economia de energia

Quando a eficiência de um motor sob carga nominal é aumentada de η1 para η2, a energia elétrica ws (kW·h) economizada pelo motor durante um ano de operação é a seguinte:

Na fórmula: PN—- potência nominal do motor (kW);

LF% – taxa de carga operacional do motor;

Th —- tempo de funcionamento anual (h).

Tomando como exemplo a condição nominal de trabalho do motor 22kW-4P, a eficiência do motor assíncrono da série Y é de 91.5%. Quando a eficiência é aumentada para 94.7% após a mudança para um motor de ímã permanente de alta eficiência, uma unidade pode economizar eletricidade a cada ano: 4.09×103 kW.h

Nota: O cálculo acima é realizado sob condições nominais de operação. Se a taxa de carga mudar e as condições de operação com uma ampla faixa de velocidade de rotação, o efeito de economia de energia for muito maior do que o ponto nominal.

05 Resumo

Em comparação aos motores assíncronos, os motores síncronos de ímãs permanentes apresentam benefícios distintos. Isso implica eficiência e fator de potência superiores, indicadores de desempenho ideais, estrutura compacta, natureza leve e aumento mínimo de temperatura. Além disso, oferecem poupanças substanciais de energia, juntamente com a melhoria do factor de qualidade das redes eléctricas. Aproveitam plenamente a capacidade dos sistemas energéticos existentes, ao mesmo tempo que reduzem o investimento em infraestruturas de rede. Mais notavelmente, eles abordam com eficiência o problema comum de motores de alta potência que acionam cargas leves predominantes na operação de equipamentos elétricos.

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