Повышение энергоэффективности электродвигателей

23.10.2021 20:06

Повысить энергоэффективность эксплуатируемых на предприятиях электродвигателей можно за счет правильного подбора уже выпускаемых типов двигателей. К таким моделям относятся: синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM), синхронные реактивные двигатели и бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC). Они отличаются минимальными электрическими и механическими потерями.

Цифровые технологии управления работой двигателя, включая приводы с регулируемой частотой вращения, оптимизируют потребляемую электрическую мощность в зависимости от текущей нагрузки, что еще больше повышает эффективность оборудования.

Регулирование рабочей температуры с помощью современных систем охлаждения также важно для достижения оптимальной производительности и долговечности двигателя.

Повышенной энергоэффективности у вновь конструируемых электродвигателей добиваются внедрением передовых конструкций, инновационных материалов и систем управления. Снижению потерь электроэнергии способствует также более эффективное охлаждение обмоток.

Ключевые технологии повышения эффективности

• Синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM.) У них в роторах используются магниты с редкоземельными металлами для создания мощных магнитных полей. Таким образом устраняются потери в обмотках возбуждения, а КПД в таких моделях достигает 95 - 98 %;
• Синхронные реактивные двигатели (SynRM) отличаются высокой эффективностью благодаря отсутствию обмоток ротора и потерь в них. При этом снижается нагрев, увеличивается срок службы;
• Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) позволяют экономить энергию за счет отказа от токосъемных щеток и связанных с ними потерь в скользящих контактах.

Асинхронные двигатели по-прежнему популярны во многом благодаря своей повышенной надежности. Но, как правило, они работают с несколько меньшим КПД (до 85 - 95 %).

Системы управления

Электроприводы с полевым и векторным управлением улучшают динамические характеристики, точность крутящего момента и частоты вращения, что приводит к более эффективному использованию электроэнергии.

Приводы с регулируемой, переменной частотой вращения (инверторы) позволяют легко изменять скорость вращение и потребление энергии в зависимости от текущей нагрузки. Это позволяет избежать ненужных потерь энергии, что происходит при постоянной работе на полной скорости.

Инновационные материалы и дизайн

• Использование магнитомягких сплавов снижает потери на гистерезис и вихревые токи;
• Медь с высокой проводимостью и даже серебро в обмотках снижают потери на тепловыделение;
• Оптимизированная конструкция катушки и уменьшенные механические потери также сводят к минимуму выделение тепла.

Сегодня разрабатываются мощные инновационные магнитные материалы, более совершенные системы охлаждения, повышающие надежность двигателей в любых условиях эксплуатации, особенно в электромобилях и промышленных установках.

Нормативы энергоэффективности

Общемировые стандарты энергоэффективности (MEPS-Minimum Energy Performance Standards) стимулируют внедрение более экономичных двигателей. Они способствуют значительной экономии затрат на электроэнергию и повышению надежности двигателей.

Внедрение инновационных технологий поддерживается глобальными стандартами и нормативными актами, поощряющими переход на двигатели с более высокими классами энергоэффективности (IE3, IE4, IE5).

В конечном итоге это приводит к снижению выбросов CO2 на электростанциях, что имеет жизненно важное значение для устойчивого развития промышленного потенциала.