永磁调速器详解ppt课件.ppt

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1、永磁调速器,一、永磁调速器概念二、永磁调速器原理三、永磁调速器应用领域四、永磁调速器应用优势五、总结,一、永磁调速器概念,介绍永磁调速器之前应先介绍永磁耦合器： 永磁耦合器：又名磁力耦合器，是通过导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输的装置，可实现电动机和负载间无机械连接的传动方式，其工作原理是当两者之间相对运动时，导体组件切割磁力线，在导体中产生涡电流，涡电流进而产生反感磁场，与永磁体产生的磁场交互作用，从而实现两者之间的扭矩传递。 永磁调速器是在永磁耦合器的基础上加入调节机构，实现调速节能目的的一种调速机械。 永磁耦合器主要部件为：永磁转子、导体转子。 永磁调速器主要部件为：永

2、磁转子、导体转子、调速机构。,1,二、永磁调速器工作原理,永磁调速器的基本结构,2022/11/12,二、永磁调速器工作原理,永磁驱动装置的工作原理：,二、永磁调速器工作原理,永磁磁力驱动技术首先由美国MagnaDrive公司在1999年获得了突破性的发展。该驱动方式与传统的同步式永磁磁力驱动技术有很大的区别，其主要的贡献是将永磁驱动技术的应用大大拓宽。它解决了旋转负载系统的对中、软启动、减震、调速、及过载保护等问题，并且使永磁磁力驱动的传动效率大大提高，可达到98.5%。 永磁调速器是通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。该技术实现了在驱动（电动机）和被驱动（负载）侧没有

3、机械链接。其工作原理是一端稀有金属氧化物硼铁钕永磁体和另一端感应磁场相互作用产生转矩，通过调节永磁体和导体之间的气隙就可以控制传递的转矩，从而实现负载速度调节。,二、永磁调速器工作原理,由下图所示，PMD主要由导体转子、永磁转子和控制器三部分组成。导体转子固定在电动机轴上，永磁转子固定在负载转轴上，导体转子和永磁转子之间有间隙（称为气隙）。这样电动机和负载由原来的硬（机械）链接转变为软（磁）链接，通过调节永磁体和导体之间的气隙就可实现负载轴上的输出转矩变化，从而实现负载转速变化。由上面的分析可以知道，通过调整气隙可以获得可调整的、可控制的、可以重复的负载转速。 磁感应原理是通过磁体和导体之间的

4、相对运动产生。也就是说，PMD的输出转速始终都比输入转速小，转速差称为滑差。典型情况下，在电动机满转时，PMD的滑差在1% 4%之间。,二、永磁调速器工作原理,永磁调速器基本结构,电机,负载,二、永磁调速器工作原理,2022/11/12,实物展示,电机,导体转子,永磁转子,控制器,负载（风机）,二、永磁调速器工作原理,2022/11/12,永磁调速系统构成,二、永磁调速器工作原理,通过PMD（ Permanent Magnet Drive ），输入转矩总是等于输出转矩，因此电动机只需要产生负载所需要的转矩。PMD传输能量和控制速度的能力不受电动机轴和负载轴之间由于安装未对准原因而产生的小角度或

5、者小偏移的影响。排除了未对准而产生的震动问题，由于没有机械链接，即使电动机本身引起的震动也不会引起负载震动，使整个系统的震动问题得到有效降低。 PMD控制器通过处理各种信号实现对负载调速，包括压力、流量、皮带速度、位移等其它过程控制信号。PMD可以方便地对现有设备进行改造，不需要对现有电动机和供电电源进行任何改动，极少的现金和安装投入。安装PMD以后，对整个系统不产生电磁干扰。在大多数情况下，关闭或者拆除现有的过程控制硬件设备。负载将在最优化的速度运行，增加能源效率，减少运行和维护成本。,三、永磁调速器应用范围,应用领域 永磁调速器可广泛应用于发电、冶金、石化、水处理、采矿与水泥、纸浆及造纸、

6、暖通空调、海运、灌溉等行业节能。在上述行业，应用类型为泵、风机、离心负载、散货处理、及其它机械装置，应用前景非常广阔。 2007年永磁耦合与调速驱动器从美国引进我国，在美国已大量应用于冶金、石化、采矿、发电、水泥、纸浆、海运、军舰等行业。 国内现在应用案例主要有浙江嘉兴电厂，山东海化自备热电厂, 华电东华电厂, 华能南京电厂, 中石化北京燕山石化, 枣庄煤业集团蒋庄煤矿等大型企业集团。,三、永磁调速器应用领域,应用场合对于制程的需要控制流量，节省电力及管损； 起停频繁的设备 对于起停频繁的设备降低损坏机率并减少损耗； 震动大的设备 减少因设备连结产生的共振，并降低振动； 周期性运转的设备 对于

7、周期性的运转设备降低损坏机率并减少损耗； 有脉冲的制程 对于有脉冲的制程能避免因脉冲产生的设备损坏； 有热膨胀影响的设备 无需考虑因热膨胀导致对心不良或其它影响； 有冲击负荷 ( Shock loading) 的设备对冲击负荷的设备仍能正常地运转； 高起动惯性 / 力矩的设备； 永磁调速器提供马达空载启动，因此对于高启动惯性之设备有良好的起 动性能。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之可控过程启动 对于大型带式输送机，其对驱动系统的要求主要体现在启动、制动过程中能最大限度的降低系统的惯性力，并能实现过载保护和负载平衡，将带式输送机的加速、停车和运行时的胶带张力减到最小。永磁磁力耦合调速驱动(P

8、MD)的性能完全满足这些要求，使大型带式输送机的性能达到最好。而由传统的电动机、减速器所组成的驱动装置在启动和停车过程当中输送带的带速随着电动机的转速变化而快速变化，加剧了输送机本身的振动，增大了系统的惯性力，特别是在输送带满载情况下启动更为困难，因此传统的驱动系统已经不能满足长距离、大运量的大型带式输送机需求。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之可控过程启动 一条皮带可以由一台电动机及一套PMD驱动，也可以由多台电动机及多套PMD驱动。驱动电动机在皮带机启动之前空载启动，此时PMD的输出轴保持不动，当驱动电动机达到满转速时，控制系统逐渐减小每台PMD的气隙，启动皮带机并逐渐加速到满速度。这使

9、得皮带机在被加速至满速度之前有一个缓慢而均匀的预拉伸过程。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之可控过程启动 加速时间可以根据需要在规定范围内进行调整。启动驱动电动机可以按顺序空载启动，所以电动机的冲击电流非常小。由于驱动电动机可以根据运行负载进行选择而不必根据启动负载选择，所以PMD驱动系统可以选用功率较小的电动机。同样PMD也可以像控制皮带机的启动那样控制皮带机的停车，通过延长停车时间可以降低对胶带的动态冲击力。 当驱动系统中有多台PMD时，控制系统可以确保每台驱动电机分担相同的负载。合理的功率平衡可以有效地延长整个驱动系统各部件的寿命。功率平衡是通过控制每台PMD的气隙，并允许一台或几台P

10、MD进行轻微滑差来实现的，系统中的任何负载的增加都引起PMD产生滑差，这样驱动系统的所有部件、轴承和齿轮等都将在冲击或者过载时受到保护从而延长其使用寿命。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之高可靠性 PMD在启动负载之前驱动电机空载启动，电机达到额定的速度之后，通过控制系统使每台PMD气隙逐渐缩小来缓慢、平稳地对输送带进行张紧，输送带平稳地加速到全速；使带式输送机在重载工况下可控制地逐步克服整个系统的惯性而平稳地启动；使输送带的启动非常平滑，速度由零逐渐缓慢上升，加速度为连续的，实现了无冲击的软启动。 PMD不仅降低了电动机的启动电流和减小对电动机的热冲击负荷及对电网的影响，从而节约电能并延长

11、电动机的工作寿命，而且极为有效地减小了启动时传动系统对输送胶带的破坏性张力，消除了输送机启动时产生的振荡，还能大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击，延长胶带、托辊（gun 三声 托辊的作用是支撑输送带和物料重量）等关键部件的使用寿命，保证了设备的安全可靠运行，有效地降低了设备维修及故障时间成本。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之高可靠性 使用PMD时，因电机的选择是基于运动条件而不是启动条件，因而使电机的功率及尺寸可减小到最小，也能够减少不必要的设备投资和运行电费。 使用PMD系统，可防止输入到带式输送机的功率及力矩超过安全限度，以保证带式输送机过载时不能运行，从而保护该系统的其他部件；

12、PMD启动系数为1左右，所选择胶带的强度可降低30左右。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之恶劣环境适应性1 室外恶劣环境 永磁调速器的主要元件为铜盘和永磁盘，永磁材料能在恶劣的环境温度下保持强磁场特性，在地球上的极限环境温度不会超过100，永磁调速器可以在这种环境温度下工作。 而一些电子装备，如变频器，为了降低设备故障率，必须保证温度和湿度恒定在某个范围，因而需要使用专门的房间，防静电、安装精密空调等，增加了安装成本，增加了电能消耗，增加了维护需求和成本。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之恶劣环境适应性2肮脏的环境 永磁调速器是非直接连接的机械调速装置，最小气隙宽度为1/8英寸(约0.31

13、7mm)，一般能在空气中飞扬的尘粒直径不会大于该尺寸，所以，它可以用于空气中粉尘较高的环境，如水泥厂、矿山等；当粉尘厚度导致机械摩擦时，可用高压水枪冲洗。 而电子或电气式的调速装置必须在洁净环境工作，因此对机房环境防尘要求很高。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之恶劣环境适应性 3.易燃易爆环境 永磁调速器是机械式的、无摩擦传递扭矩的调速装置，除执行机构使用较弱电力需要采用防爆结构外，主功率部分绝不会产生火花或静电，因而在易燃易爆环境下使用较为安全。适合于煤矿、油田、油船、军械库、化工、矿井、高浓度粉尘工厂等使用的皮带机、破碎机、水泵、风机、鼓风机、油泵等设备。 电子或电气式设备，工作过程中易

14、产生静电，火花甚至燃烧，不能在易燃易爆环境下使用，否则带来安全隐患。 4.高可靠要求环境 因为永磁调速器元件数量少，可靠性高，因而可用于对可靠性要求高的环境，如消防、远洋轮船、海军舰船、潜艇等。复杂的电子或电气装置不适宜于对可靠性要求高的使用环境。下图为美国海军在油轮、潜艇和航母上使用永磁耦合器。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之恶劣环境适应性5电力质量差的环境 由于永磁调速器为机械式调速装置，几乎与电力无关，当电力质量很差时，如电压波动、电力谐波、闪变、跌落、短时间断、雷击、浪涌等，这些因素对电子或电气调速装置往往是致命的。采用永磁调速器不会因为电力质量造成损坏。6各种电压、频率等级 由于

15、永磁调速器为机械式调速装置，几乎与电力无关，因此，无论电机系统的电压等级及工作频率为多少，均能采用永磁调速器进行调速。永磁调速器对电机转速比较敏感，一般在相同功率下，电机转速越低，永磁调速器尺寸越大。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之不产生电力谐波及电磁干扰 通常通过电子或电气实现调速的装置，运行过程中都会产生很大的谐波电流。电力谐波是电力网的严重污染，按照国家电力质量标准，用电设备对电网造成的总谐波电压不得超过5%，谐波电流对每次都有严格的限值，等效为总谐波电流也在5%8%左右，如果超过标准规定，将需要加装高成本的有源谐波滤波器，否则将会受到电力部门的处罚，从而大幅增加安装总成本。 谐波电

16、流电压，因为有高于50Hz基本分量，能造成电器元件的发热损耗，严重者能造成设备误动作，造成功率因素补偿电容烧毁、熔断器熔断、空气或断路器开关跳闸。,四、永磁调速器应用优势,卓越特点之不产生电力谐波及电磁干扰 大家知道，电动机负载是感性负载，而永磁调速器为机械式调速装置，与电性能无关，因而，调速过程不会造成电流谐波，其功率因素取决于电机本身，这种功率因素问题仅利用配电系统中的电容补偿柜就可以补偿，不增加额外的成本。 电子产品或多或少都会产生电磁干扰，通常变频器的电磁干扰比较严重，在电磁兼容环境要求高的地方，为此需要巨大投资进行电磁兼容治理。永磁调速器不会产生电磁干扰。,四、永磁调速器应用优势,卓

17、越特点之电机不会过热，也不需更换和改造电机 从电机转速改变的三个因素：频率、极对数和滑差来看，改变任何一个要素将导致电机转速改变。 现有的调速装置，除永磁调速和液力调速技术外，基本上都是通过改变电机本身的转速实现调速的。我们知道，电机在运转过程中，因电能消耗，电机线圈、机械摩擦都会造成电机发热，因此，电机内部都设计了风叶用以冷却电机。采用改变电机转速的技术，包括变频器、串级调速、双馈调速，在电机低速旋转时，电机的发热都很大，有时不得不使用外部风扇帮助散热。 永磁调速器是通过改变电机与负载之间的滑差实现调速的，也就是说，电机转速始终维持设计转速，因此不会因为电机转速下降导致电机过热。,四、永磁调

18、速器应用优势,降低维护成本延长系统设备寿命 电机系统的故障主要原因是振动，振动会导致轴承、油封等的加速磨损， 也会导致基座、管道接头、紧固件等松动或断裂或破损，振动还会导致产生强烈的噪声。 振动的产生，主要由于以下因素： 电机与负载设备连接时，轴不同心或有一定角度误差； 减速机, 皮带机运行发生的振动； 机械设备的固有频率的共振等等。 除永磁调速器外其他的调速或调节装置，如变频器，因为不改变电机与负载设备的连接，因此在安装过程中必须保证其轴的同心度，这种误差会直接影响电机系统的振动。 永磁调速器因为采用气隙传递扭矩，电机与负载设备之间没有刚性连接，且在机械冲击过程中具有通过滑差实现缓冲，因此极

19、大减小了振动和噪音。,四、永磁调速器应用优势,永磁调速器（PMD）与变频器（VFD）比较 稳定性和可靠性比VFD高，在大功率情况下尤其突出。 在负载要求中，高速运转，功率50KW代替VFD优势明显。 在恶劣的工作环境中的适应力和免维护性，是VFD不具备的。 与VFD相比，能消除电机的谐波干扰，提高电机的工作效率。 在电压降低时，VFD可能无法工作，但PMD不受影响。 低转速时，VFD降低电机的转速，同时降低散热风扇的效率，可能造成电机过热，PMD则不会出现此问题。 VFD因为谐波问题，需要交流电机，造价高，PMD则无此问题。 与VFD相比，能消除电机与负载之间的振动传递。 与VFD相比，维护和

20、保养费用低。 与VFD相比，能有效延长传动系统各主要部件（如轴承，密封等）寿命。 允许最大5mm的轴对心偏差。,五、总结,永磁磁力驱动技术是专门针对风机、泵类离心负载调速节能的适用技术，永磁调速器以其卓越的性能以及强大的适用性广泛应用于发电、冶金、石化、水处理、采矿与水泥等众多领域，并带来了巨大的经济效益。作为节能领域技术成熟、性价比高的产品，永磁调速器在未来有广阔的应用前景。,附录,国内在永磁调速器行业比较有实力的公司： 南京艾凌节能技术有限公司 是一家专业致力于永磁调速系统研发、设计、生产、销售和服务的高新技术企业。艾凌节能公司是国内第一家专业从事永磁调速技术的研究、生产、应用、服务的企业

21、。艾凌节能公司在深入研究、应用通过调节气隙进行负载调速技术研究后，在全球率先创造性地提出了通过改变调节感应磁场与永磁场之间的有效作用面积进行调速的技术 青岛斯普瑞机电科技有限公司 青岛斯普瑞机电科技有限公司成立于2008年，是一家专注于永磁驱动技术研发、生产、销售和服务的高新技术企业。公司多项产品技术水平为国际领先。拥有完全独立知识产权，截至2010年底，公司已申请专利16项，已取得国家专利证书7项。公司获得了省市科技部门的大力支持，目前正在进行高新技术产品认定。,2022/11/12,2022/11/12,附录,天津永磁节能技术有限公司 专业从事“永磁调速器、永磁耦合器、永磁联轴器、永磁节能

22、装置”产品设计、生产、销售及工程。公司致力于节能环保事业，经过多年对“磁耦合”技术的研究和实验，开发出了具有自主知识产权、国内领先水平的“磁力耦合器”系列产品。 曜中集团 曜中集团是一个从事能源技术开发、产品制造、工程服务的集团公司，总部设于上海市闵行区浦江镇。曜中集团下辖八家能源科技企业，涵盖了能源科技的三个领域：安能、节能、绿能。 安能（安全电能）：电网在线监测（输配网监控，变电站局放监测）、谐波治理、防雷系统、智能配电等。 节能：电机节能（永磁传动/永磁调速/永磁偶合、变频节能等）、伺服节能、照明节能、空调节能（含中央空调节能及中功率空调节能等）、电梯节能、智慧楼宇管理、综合能源监控系统、余热发电系统等。其中，麦福斯永磁偶合/永磁调速技术已在美国、中国等地注册发明专利，是电机节能这一热点领域中最被看好的潜力产品。 绿能：并网光伏发电系统、小型燃料电池发电系统、独立型风力发电、铁锂电池系统等。,附录,2022/11/12,中国北京燕山石化公司,产品应用领域-石油和煤气业,附录,2022/11/12,产品应用领域-化学处理行业,美国佛罗里达州农业化学,附录,2022/11/12,产品应用领域-发电业,中国嘉兴电厂,附录,2022/11/12,产品应用领域-灌溉业,美国拉格兰德市,附录,2022/11/12,美国内华达州科特斯金矿,产品应用领域-采矿和水泥业,