Федеральный экологический фонд Германии (DBU) хочет разработать серию инновационных электродвигателей для промышленного применения мощностью до 1,5 кВт в рамках совместного проекта с Groschopp AG.
Ожидается, что предлагаемое решение будет стоить примерно на 25% дешевле, чем синхронные двигатели с постоянными магнитами. Кроме того, должно быть возможно обойтись без электроники и постоянных магнитов и, следовательно, редкоземельных элементов.
Более эффективные электродвигатели для защиты климата
Работа электродвигателей вызывает около 40% потребления электроэнергии во всем мире и, следовательно, около 6000 миллионов тонн выбросов углекислого газа (выбросов CO 2) в год, что составляет около 20% от общего объема выбросов CO 2 в мире. Разработка и применение более эффективных электродвигателей может внести существенный вклад в защиту климата.
По данным DBU, наибольшую долю рынка составляют электродвигатели с низкой мощностью, которые работают с постоянной скоростью. В коммерческих и промышленных условиях эти двигатели традиционно используются для привода вентиляторов и насосов, но также в большом количестве, например, в качестве приводов для текстильных и печатных машин или лабораторных центрифуг. Рынок в области текстильных машин и приводов для центрифуг оценивается примерно в 220 000 приводов в год.
Пользователь встречает промышленные механизмы Эффективная трансмиссия - это главное в каждой современной машине и системе. Какую роль играет коробка передач в качестве механического компонента в общей мехатронной системе, как правильно выбрать коробку передач и как эффективно и без ошибок работает интеграция в трансмиссию, показывает пользователь, встречающийся с промышленными коробками передач.
Дополнительная информация: встреча пользователей промышленных редукторов
В настоящее время в качестве привода преимущественно используются недорогие и надежные асинхронные двигатели. Однако эти двигатели обладают сравнительно низким КПД. Постоянные возбуждения синхронных двигателей являются альтернативой. Они достигают самых высоких уровней эффективности, используя постоянные магниты на основе редкоземельных элементов. Из-за их сравнительно очень высокой стоимости и эксплуатационных проблем, таких как риск размагничивания или, как правило, более короткий срок годности, такие двигатели мало распространены в рассматриваемой здесь области производительности и применения.
Альтернатива обычным электродвигателям
Проект направлен на обеспечение энергоэффективной и экономичной альтернативы. Целью проекта является разработка инновационной серии самозапускающихся синхронных реактивных двигателей мощностью до 1,5 кВт для промышленного использования.
Для этого типа двигателя характерно, помимо отсутствия редкоземельных элементов, то, что он также работает с постоянной скоростью, но - в отличие от обычных асинхронных двигателей - крутящий момент для вращения ротора не создается путем отражения электромагнитных полей (сила Лоренца). Скорее, здесь используется тот эффект, что магнитное поле всегда пытается уменьшить так называемое магнитное сопротивление в области компонентов, через которые протекают силовые линии. На ротор электродвигателя действует сила (сила сопротивления), которая приводится во вращение.
топливо
Экологически чистое топливо из сточных вод и возобновляемых источников энергии
Защита климата против конкурентоспособность
Как энергоемкие компании могут изменить свою форму?
Поэтому для этих синхронных реактивных двигателей не требуется токоподводящий ротор, как это требуется для асинхронных двигателей. Это должно снизить электрические потери и повысить эффективность. Тем не менее, самозапускающиеся синхронные реактивные двигатели требуют продуманной конструкции ротора для обеспечения оптимальной эффективности. Согласно DBU, необходимые вычислительные мощности в настоящее время доступны только по этой причине, поэтому в прошлом использовались только неоптимальные простые конструкции роторов с низкими уровнями эффективности, часто получаемые от асинхронных двигателей. Именно по этой причине самозапускающиеся синхронные реактивные двигатели в настоящее время практически не представлены на рынке.
Меньше электрических потерь, лучшая эффективность
Основываясь на доступных инструментах проектирования, DBU имеет перспективу значительно повысить эффективность этих двигателей и, следовательно, энергоэффективность. Цель состоит в том, чтобы превзойти эффективность асинхронных двигателей, которые в настоящее время используются преимущественно, с сопоставимыми затратами и тем же размером примерно на 3%.
Это одновременно отвечало бы требованиям для наивысшего класса эффективности IE4 для электродвигателей этого класса производительности, который выходит за пределы класса эффективности IE3, который в настоящее время требуется по закону.
Предполагаемое низкое повышение эффективности по сравнению с асинхронными двигателями приобретает все большее значение ввиду большого числа таких приводов с длительным временем работы - часто несколько тысяч часов в год.
Проект включает разработку и валидацию необходимых расчетных и имитационных моделей. Разработанные детали конструкции, такие как различные типы обмоток, проверяются и оцениваются на испытательном стенде. Затем результаты в конечном итоге переносятся в прототипы и исследуются с использованием измерительной техники.
Снижение затрат и отсутствие редких земель
Предлагаемое решение должно отличаться от более эффективных синхронных двигателей с постоянными магнитами примерно на 25% дешевле. В то же время нет необходимости в электронике в синхронном реактивном двигателе, так как этот привод автоматически развивает синхронную скорость в сети. Кроме того, синхронный реактивный двигатель обладает существенным экологически значимым преимуществом полного отказа от постоянных магнитов по сравнению с постоянно возбужденным синхронным двигателем. Изготовление таких магнитов требует использования редкоземельных элементов, добыча которых связана со значительным ущербом для окружающей среды. Рециркуляция двигателей с постоянными магнитами также значительно сложнее, в частности, для восстановления магнитных материалов.