Động Cơ Đồng Bộ Nam Châm Vĩnh Cửu (Động Cơ PM)

Đáp ứng yêu cầu Zero Carbon, Song Nguyên hân hạnh giới thiệu đến quý khách hàng dòng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cữu (Synchronous Permanent Magnet Motor) hay còn được gọi tắt là động cơ PM (PM motor).

Động cơ PM có khả năng đáp ứng cực tốt cho moment cao khi ở tốc độ thấp, khả năng tăng tốc cực nhanh nên được ưa chuộng từ rất lâu để thay thế cho động cơ DC vì chi phí vận hành, bảo trì động cơ DC quá cao so với động cơ AC.

Hiện tại, với việc nỗ lực phát triển kinh tế xanh, các loại nam châm vĩnh cữu cũng đang được hỗ trợ giá tốt hơn nhiều so với thời gian trước nhờ vậy mà giá thành một chiếc động cơ PM đã tốt hơn nhiều.

Đó chính là lý do tại sao động cơ PM ngày càng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, không chỉ để thay thế động cơ DC trong các ứng dụng khó mà còn được sử dụng với mục đích giảm thiểu chi phí điện năng, góp phần giảm phát thải CO2…

Với thực trạng sử dụng động cơ AC hiện tại tại các nhà máy ở Việt Nam, chúng tôi vẫn thấy có rất nhiều động cơ hiệu suất IE1 đang sử dụng, thậm chí là còn có rất nhiều động cơ cũ (second hand – hàng bãi) vẫn đang được sử dụng và được quấn lại nhiều lần trong quá trình sử dụng nên chắc chắn hiệu suất những chiếc động cơ đã rất thấp gây ra lãng phí lớn.

Việc này nói lên tiềm năng tiết kiệm năng lượng khi thực hiện chuyển đổi những động cơ cũ sang động cơ PM hiệu suất IE5 là rất lớn, chắc chắn mang lại hiệu quả cao và thời gian thu hồi vốn ngắn cho khách hàng.

Có 2 loại động cơ đồng bộ là động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cữu (synchronous permanent magnet motor) và động cơ đồng bộ rotor định hướng từ thông (synchronous reluctance rotor motor).

Sự khác biệt chỉ nằm ở chỗ cấu tạo rotor và trong khi động cơ PM sử dụng nam châm sản xuất từ đất hiếm thì động cơ reluctance sử dụng nam châm sắt từ. Cũng vì thế nên động cơ PM sẽ có đặc tính cơ tốt hơn như: đáp ứng thời gian tăng tốc hay khả năng giữ momen cao ở tốc độ thấp sẽ tốt hơn động cơ reluctance rotor.

Một trong những điểm bất tiện của loại động cơ đồng bộ này là nó phải được vận hành với biến tần có firmware nhận dạng được động cơ đồng bộ và không thể tự khởi động trực tiếp với điện lưới.

Tuy một số nhà sản xuất động cơ PM cũng đã chế tạo được động cơ PM tự khởi động với điện lưới (self-start PM motor) nhưng chúng thường có giá thành cao nên việc sử dụng với biến tần không những cho giá thành thấp hơn mà còn có thêm các lợi ích khác như khởi động mềm, các chức năng bảo vệ motor quá nhiệt, quá tải… và dĩ nhiên cả khả năng điều chỉnh tốc độ.

ĐẶC ĐIỂM

• Hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng: kết hợp nam châm làm từ vật liệu đất hiếm có hiệu suất cao, cấu trúc đặc biệt của rotor, và cách quấn dây sator giúp động cơ đạt tiêu chuẩn IE5.
• Kích thước nhỏ và nhẹ hơn: có kích thước nhỏ hơn 1-3 lần so với động cơ không đồng bộ cùng công suất.
• Đáp ứng cao: Rotor động cơ có quán tính thấp, moment khởi động lớn và cho phép chạy với dãi  tần số rộng.
• Tin cậy cao: so với động cơ không đồng bộ. Động cơ PM có dòng điện thấp, nhiệt độ thấp, giảm tiếng ổn khi chạy giúp kéo dài tuổi thọ động cơ.
• Tính phổ biến: nhờ có kích thước tương đồng so với các động cơ không đồng bộ cùng công suất, giúp thay thế dễ dàng.
• Điều khiển đơn giản: Dùng biến tần có chức năng điều khiển vector.
• Mở rộng: Cho phép linh hoạt lắp them quạt cưỡng bức, encoder, thắng….
• Khả thi: Phù hợp với nhiều ứng dụng có điều kiện hoạt động không thuận lợi: chạy tốc độ thấp thời gian dài, khởi động liên tục….

SO SÁNH TỔN HAO CỦA CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ

Rotor động cơ PM có cấu tạo đặc biệt dựa trên nam châm vĩnh cửu làm giảm tổn hao từ thông, tổn hao lõi sắt giúp động cơ đạt hiệu suất IE5. Do đó so với động cơ không đồng bộ, động cơ PM có hiệu suất cao hơn 5-10% và hệ số công suất tăng thêm 5-10%.

Bên cạnh đó động cơ PM duy trì hiệu suất cũng như hệ số công suất trong phạm vi tải biến thiên rộng từ 20-100%, giúp tiết kiệm điện năng khi tải thấp.

MỘT SỐ HÌNH ẢNH ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ PM TRONG THỰC TẾ:

MỘT SỐ ĐIỂM LƯU Ý KHI CHỌN ĐỘNG CƠ PM ĐỂ CÓ TUỔI THỌ CAO:

• Chọn đúng công suất và điện áp.
• Tốc độ yêu cầu (vòng/phút, rpm): khi chế tạo động cơ PM, nhà sản xuất thường tăng số cực của rotor lên 6, 8 hoặc 12 cực với mục đích giảm tối đa những điểm giao cắt đường sức từ của nam châm để giảm thiểu tiếng ồn.
  Vì vậy, chúng ta cần cung cấp tốc độ quay yêu cầu chứ không phải là số cực như trường hợp động cơ không đồng bộ.
• Hệ số phục vụ (Service factor): đối với những ứng dụng có momen tải không thay đổi bất ngờ và ít khi quá tải thì nên chọn hệ số phục vụ là S1 để đảm bảo giá thành không cao.
  Tuy nhiên, đối với các ứng dụng đòi hỏi việc tăng giảm tốc thường xuyên hay có sự sốc tải (quá tải ngắn hạn) lặp lại như: máy nén khí, máy nén lạnh, máy băm, máy cán… thì hệ số phục vụ nên chọn cao hơn (có thể là S1.2 hoặc hơn dựa vào kinh nghiệm của nhà sản xuất).
• Làm mát độc lập (làm mát cưỡng bức): có nhiều ứng dụng thường xuyên vận hành động cơ ở tốc độ thấp thì việc làm mát bằng quạt liền trục động cơ là không hiệu quả và điều này gây rủi ro mất từ trường nam châm nếu động cơ quá nóng.
  Vì thế cần thiết xem xét chọn kiểu làm mát độc lập sẽ an toàn hơn khi vận hành động cơ PM.
• Kiểu làm mát: có thể chọn kiểu làm mát bằng gió, nước hoặc dầu cho động cơ PM.
  Đặc biệt là đối với môi trường bụi quá nhiều hay nhiệt độ môi trường xung quanh quá cao thì nên chọn kiểu làm mát bằng nước hoặc dầu
• Kiểu lắp: Chân đế, mặt bích, nằm ngang hay thẳng đứng…
• Truyền động: dây đai hay khớp nối thẳng. Việc này quan trọng để chọn bạc đạn trước đúng ứng dụng.

TRƯỜNG HỢP CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ IE3 SANG ĐỘNG CƠ RELUCTANCE IE5 THÀNH CÔNG TẠI INDONESIA:

XXX previously used an IE3 series 90 kW asynchronous motor with an average load rate of 70%, operating 24 hours a day, 365 days a year.

This year, the company upgraded its equipment and replaced it with the HMSRPM5-280M-RBI-90C15B 90 kW motor, which has the same power but is more energy-efficient.

At the same power of 90 kW, the rated efficiency of a regular IE3 motor is 95%, while the rated efficiency of the HUIMA synchronous reluctance motor is 96.9%.

Due to fluctuations in the motor load during actual operation, the asynchronous motor operates in the low-efficiency zone. However, using the HUIMA synchronous reluctance motor system, the efficiency remains high within the 20%-120% load range.

During load fluctuations, the synchronous reluctance motor system achieves 5%-15% higher efficiency compared to three-phase asynchronous motors. Calculating based on an average energy savings of 10% during load fluctuations:

Energy consumption for IE3 90 kW asynchronous motor operating at 70% load for one year:

(90/0.95) * 24 * 365 * 70% = 580,926.3 kWh

Energy consumption for HMSRPM5-280M-RBI-90C15B 90 kW motor operating at 70% load for one year:

(90/0.969) * 24 * 365 * 70% – 580,926.3 * 10% = 511,442.9 kWh

Annual energy saving after using HUIMA synchronous reluctance motor:

580,926.3 – 511,442.9 = 69,483.4 kWh

Electricity cost is 0.055 USD/kWh

Annual electricity cost savings: 69,483.4 * 0.055 = 3,821.59 USD ≈ 27171RMB ≈ IDR 57,322,321

HMSRPM5-280M-RBI-90C15B unit price is IDR 51,386,538.

>>> Tham khảo thêm thông tin: TỔNG QUAN VỀ MOTOR VÀ ỨNG DỤNG