ישנם כמה הבדלים עיקריים בין מנועי אינדוקציה AC לבין מנועים סינכרוניים מגנט קבוע. מנועי מגנטים קבועים חייבים לפעול עם וסת תדר (אינוורטר), הם יקרים יותר אך בעלי יעילותם גבוהה יותר. מנועי אינדוקציה גדולים יותר ויעילים פחות ממנוע מגנט קבוע.
מרבית המשאבות והמאווררים הפועלים ביישומים תעשייתיים ומסחריים מונעים כיום על ידי מנועי אינדוקציה "ACIM", שמייצג "מנוע אינדוקציה זרם חילופין". הוא סוג מנוע אסינכרוני הנשען על זרם חשמלי להפעלת הרוטור. המומנט מיוצר על ידי זרם חשמלי ברוטור. הזרם החשמלי נוצר באמצעות אינדוקציה אלקטרומגנטית מהשדה המגנטי של סלילי הסטטור. ב- ACIM, הרוטור תמיד מסתובב במהירות נמוכה יותר מהשדה המגנטי. "PMSM", המייצג "מנוע סינכרוני מגנט קבוע", מסתמך על מגנטים שיסובבו את הרוטור, שמסתובב באותה מהירות כמו השדה המגנטי הפנימי של המנוע.
ישנם כמה הבדלים עיקריים בין מנועי אינדוקציה AC לבין מנועים סינכרוניים מגנט קבוע.
מנועי מגנט קבועים חייבים לפעול עם וסת תדר (אינוורטר)
ניתן להשתמש במנועי אינדוקציה AC ללא VFD להפעלת משאבה או מאוורר, אך לרוב מותקנים עם וסת תדר (VFD) במערכות אוויר דחוס או מערכות שאיבה במטרה לשפר את יעילות המערכת. מנוע סינכרוני מגנט קבוע דורש וסת תדר להפעלה ואינם יכולים לפעול בלעדיו. VFD נדרש לבקרה מדויקת של מהירות ה- PMSM בכדי לעמוד בדרישות היישום ללחץ, זרימה, נפח וכו'. חלק מה- VFD החדשים כבר מגיעים עם אפשרויות בקרה למנוע מגנט קבוע כתכונה סטנדרטית, המאפשרת למפעילים לשלוט על מנוע המגנט קבוע, להניע את המדחס או המשאבה בצורה יעילה יותר. מנועי מגנט קבוע מציעים שיפורים משמעותיים ביעילות לעומת מנועי אינדוקציה AC.
יעילות העומס המלא של מנוע מגנט קבוע גבוהה יותר ממנוע אינדוקציה AC. להלן איור 1 מציג את טווחי היעילות בין שני תקנים של מנועי אינדוקציה AC לבין מנועי מגנט קבוע שפורסמו.
_20210524105924.867.jpg)
חשוב לציין כי מכשירי VFD אינם משפרים את יעילות המנוע. מכשירי VFD מסייעים בשיפור יעילות המערכת על פני טווחי מהירות הפעלה, מכיוון שרוב המערכות אינן פועלות במהירות הגבוהה ביותר כל הזמן. הוספת ה- VFD מסייעת ליעילות המערכת שלך מכיוון שיש לה יכולת לשלוט במהירות הסיבוב של המנוע, בכך להוריד את מהירותו / תפוקתו.
שינוי התפוקה של המנוע בעת הנכונה, מועילה בחיסכון באנרגיה במקום לעבוד בתפוקות גבוהות שלא לצורך.
התבונן באיור 2, המשווה בין מנוע סינכרוני מגנט קבוע 1800 סל"ד למנוע מנוע NEMA Premium הפועל עם עומס מומנט משתנה בטווח של 3 עד 1 מהירויות. ניתן לראות שבשני המקרים היעילות של שני סוגי המנועים צונחת. יעילות ה- NEMA Premium Motor יורדת מכ- 90% לכ- 72% ב 600 סל"ד ו- ECPM יורדת מכ- 94% ל- 83%. בעוד שפעולת המערכת משפיעה על יעילות הציוד, הוכח כי מנועי מגנט קבוע מראים יעילות גבוהה יותר בהשוואה לאינדוקציה AC.
_20210524110059.961.jpg)
יתרונות של מנועי מגנט קבוע
בעוד שמנועי אינדוקציה AC נפוצים יותר במערכות מונעות על ידי מנוע, הם לרוב גדולים יותר ויעילים פחות מפתרונות מנוע מגנט קבוע. בעוד שפתרונות מנוע מגנט קבוע נוטים להיות יקרים יותר, הם עשויים להציע גודל קטן יותר עבור חבילות מכניות קומפקטיות יותר, וחשוב מכך, יעילות גבוהה יותר.
מנועי מגנט קבוע נוטים להיות יקרים יותר ממנועי אינדוקציה AC וידוע שקשה יותר להפעילם מאשר מנועי אינדוקציה AC. עם זאת, היתרונות של מנועי מגנט קבוע כוללים יעילות גבוהה יותר (כפי שפורט לעיל), גדלים / משקלים קטנים יותר (מנועי מגנט קבוע יכולים להיות עד שליש מגודלם של רוב מנועי האינדוקציה AC, מה שהופך את ההתקנה והתחזוקה לקלה בהרבה) ויכולתו של מנוע מגנט קבוע לשמור על מומנט מלא במהירות נמוכה. כל אלו הופכים אותו לכדאי יותר ברוב המקרים.
המגמה משתנה
השימוש ב- PMSM בשילוב עם VFD אינו חדש לגמרי. עם זאת, מהנדסי תכנון ובעלי ציוד מתחילים להתקין יותר פתרונות מנוע מגנט קבוע ליישומי אוורור שאיבה ודחיסת אוויר, בגלל גודלם הקטן והיעילות הגבוהה יותר. בעבר וסתי התדר היו זקוקים לנוסחה מיוחדת להפעלת מנוע מגנט קבוע, אך כעת ישנם מכשירי VFD חדשים רבים הזמינים לשוק וכוללים תכונה סטנדרטית מובנית לשליטה במנועי מגנט קבוע ללא עלות נוספת.
מכיוון שיותר יצרני VFD מתחילים להוסיף תכונות לבקרת ביצועים גבוהים יותר של מנוע מגנט קבוע, המגמה תהיה של בעלים ומפעילים להתקין מערכות מנוע הפועלות בצורה יעילה יותר, בחבילות קטנות יותר ובעלויות תפעול נמוכות יותר.