EN
Rafvöllur eru bakbeini nútíma iðnaðarforrita, sem keyra allt frá framleiðslubúnaði til flutningskerfa. Meðal ýmissa gerða eru asýnkrón- og sýnkrónvöllur tvær grunnflokkar sem verkfræðingar verða að skilja þegar varðandi val á viðeigandi drifkerfi. Val á milli þessara tegunda völna hefir mikil áhrif á kerfisávöxtun, rekstrarkostnað og afköstum í fjölbreyttum iðnaðarmiljum.
Að skilja muninn á asýnkrón- og sýnkrónvélum gerir verkfræðingum og stjórnendum kleift að taka ákvarðanir sem hámarka bæði afköst og kostnaðarhag. Þessar vélategnólogíur skiptast í grundvallaratriðum í rekstri, hraðaeiginleikum og hentugleika fyrir ákveðnar notkunar, sem gerir hvora tegundina kostaeffektíva fyrir ákveðnar iðnaðarstöður.
Rekstrireglur og kjarnamechanismar
Asýnkrónvélurrekstur
An ósamkvæmt motor virkar með raflastraðgerð, þar sem snúningshraði raflastraðs sviðsins, sem myndast í statorvindingslum, vekur strauma í rótorleiðurunum. Þessi vekjustraumar mynda sitt eigið raflastrað svið sem sameinast sviði statorsins og myndar snúðvækið sem nauðsynlegt er fyrir snúning. Lykilatriði þessarar tegundar vélar er að hraði rótorinnar seinkist alltaf á bak við sýnkrónhraða snúningsraflastraðs sviðsins.
Skrefjastæðan skilgreinir grunnrekstur asýnkrónvindla og táknar mismuninn á milli samhliða hraða og raunverulegs hraða snúnings. Þetta skref er nauðsynlegt fyrir snúðaraforkuframleiðslu, þar sem núll skref myndi fella burt neyðiligar hreyfingar sem eru nauðsynlegar fyrir raunvöldum rafmagnsviði. Venjuleg skrefgildi eru á bilinu 2% til 5% við fulla hleðslu, eftir gerð vélanna og rekstareiginleika.
Bygging snúnings í asýnkrónvindlum felur venjulega í sér annað hvort kassa- eða vafnaðan snúningsgerð. Kassasnúnar samanstanda af aluminum- eða koparstöngum sem tengdar eru saman með endahlöppum og mynda einfalda og sterka uppbyggingu. Vafnaðir snúnar innihalda þreföldu vafninga tengda við skrefhlöppur, sem leyfa innleiðingu ytri viðnáms til að stjórna hraða og bæta rynningarakostum.
Rekstur sýnkrónvindils
Sýnkrónvélar ná svolínu með því að halda fullkominni samræmingu á milli snúningssviðs rótorsins og snúningsviðs statorins. Rótorinn inniheldur annað hvort varanlega segulstöng eða jafnstraums rafsegulvindur sem festast á statorviðið, sem tryggir að rótorinn snúist nákvæmlega á sýnkrónhraða sem ákvarðast af framleiðsluhraða og fjölda pól. Þessi samstilling felur í sér að slíp sé fullkomlega fjarlægð undir venjulegum notkunarskilyrðum.
Að ræsa sýnkrónvél krefst sérstakrar athugunar þar sem hún getur ekki myndað ræsishyrling þegar hún er tengd beint við V-ström. Flest útfærslur nota annað hvort hjólpvél, tíðnibreytir eða damprórvindur til að koma rótorinum nær sýnkrónhraðanum áður en samstilling á sér stað. Þegar einu sinni samstillt, heldur vélin á fastan hraða óháð breytingum á álagi innan getustigagrensa hennar.
Virkjunarkerfið í samsneðingsvélum veitir nákvæma stjórnun á vöktunarföktori og notkun á endurhlaðinnri aflneðgangi. Með aðlögun á jafnstraumi virkjunarinnar geta stjórnendur látið vélina virka við áframhlaupandi, eftirmælandi eða einingar vöktunarföktora, sem veitir verðmættar hæfni til að styðja upp á endurhlaðinni aflneðgangi í iðnaðarafkerfum.
Hraði og afköstaeiginleikar
Hraðastýring og stjórnun
Hraði ásýnkrónvélar breytist aðeins eftir álagi vegna eðliggs gleðslueiginleika. Við létt álag virkar vélin nálægt samsneðingarhraða með lágri gleðslu, en þung álag aukar gleðslu og minnkar rekstrarhraða. Þessi náttúruleg hraðabreyting er venjulega á bilinu 2% til 5%, sem veitir ákveðna eðliga vernd gegn yfirhleðslu en takmarkar nýtingu í nákvæmum hraðiupplýsingum.
Nútíma breytileg áfrettsstýring gerir hægt nákvæmt stjórn á hraða ásýnkrónvél með því að stilla áfyllingu áfretts og spennu. Þessi tæknilegur framfarir gerir ásýnkrónvél að mjög stjórnanlegri drive-kerfi sem hentar fyrir forrit sem krefjast breytilegs hraðastjórnunar, mjúkrar ryngrungrunns og orkuáætlunar í fjölbreyttum rekstri.
Möguleikar á hraðastjórnun gerir ásýnkrónvélum sérstaklega aðlaðandi fyrir forrit eins og dælur, ventilatora og borða færslur þar sem breytileg hraðastjórnun býður fram átökandi orkuspörun. Hæfni til að passa vélshraða við raunverulega álag frekar en keyra á fastan hraða með þrotunarstjórnun minnkar oft orkunýtingu um 30% eða meira.
Varanafar og ávöxtun
Brotshyggju eiginleikar eru mismunandi milli gerða áhrifa, þar sem asýnkrónaáhrif gefa frábæra upphafsbrotshyggju og yfirhlaðningargetu. Brotshyggju- og sleppihlutfallið býr til náttúrulega virkna straumstjórnun við rynningu, sem minnkar þarfir á ytri rynningarbúnaði í mörgum notkunum. Hámark brotshyggja kemur venjulega fyrir við 15% til 25% sleppi, sem veitir mikla yfirhlaðnarmörk.
Sýnkrónaáhrif gefa fast brotshyggju við sýnkrónhraða en krefjast nákvæmrar athygils gegn brotshyggjumörkum við að draga út. Ef hámarks brotshyggjan er hærri fellur áhrifið úr samhæfingu og krefst endurræsingu. Innan rekstrimarka ná sýnkrónaáhrif hins vegar oft hærri ávöxtun en sambærileg asýnkrónaáhrif, sérstaklega í stærri stærðum.
Ákvarðanir um ávöxtun styðja við sýnkrónvél til að nota í varanlegum keyrsluskilmálum þar sem há ávöxtun réttlætir aukna flókið og kostnað. Vélrænar af mismunandi gerð hafa minnkað muninn nokkuð, en sýnkrónvél halda samt áfram að hafa ávinning í notkun yfir 500 hestöflum þar sem betri ávöxtun leiðir til verulegra sparnaðar í rekstri.
Virkniþáttur og rafræn einkenni
Afköst virkniþáttar
Virkniþáttur asýnkrónvél breytist eftir álagi, venjulega frá 0,3 til 0,4 við lág álag til 0,85 til 0,9 við fullt álag. Þessi eftirliggjandi virkniþáttur krefst gagnvirks rafmagns frá rafkerfinu, sem getur aukið kostnað vegna rafmagns og krefst tækja til að lagfæra virkniþátt. Sú rafstraumstyrkur sem þarf til að mynda flæði er um helming fyrir neðan óháð vélarinnar.
Virkniþáttarlagfæring verður sérstaklega mikilvæg í fasteignum með margar ósamstilltar vélar, þar sem samrunaður krafgönguþörf getur leitt til refsikostnaðar frá raforkufyrirtæki. Gæðispennuhópar, samstilltar gæðispennihnúðar eða virkar virkniþáttarlagfæringarkerfi hjálpa til við að draga úr þessum vandamálum, en bæta við flókið og kostnaði raforkuundirbúningsins.
Virkniþáttareiginleikar sem háðir eru álagi hafa einnig áhrif á stærðarkröfur rafkerfa. Vélar, rafbúnaður og leiðarar verða að vera færir um að vinna með gæðaspennuhliðann auk virkra spennu, sem aukar kostnað við undirbúning á móti álagi með einingar virkniþáttar.
Framleiðni samsneðillvélrana í tengslum við virkniþátt
Sýniknúðar veita stjórnvanlegan veltuvísi með breytingu á vélhnéringu, sem gerir kleift að keyra við einingarveltuvísi eða jafnvel framhjáhnúðan veltuvísi til framleiðslu á endurhlaðinni raforku. Þessi eiginleiki býður upp á mikla gildi í iðnaðarverum með því að bæta heildarveltuvísi kerfisins og lækka raforkukostnaði, ásamt því að fjarlægja þörf fyrir sérstökum búnaði til veltuvíslaglæsunar.
Yfirhnéring gerir sýniknúðum kleift að virka sem sýnikondensatorar og veita endurhlaðna raforku í rafkerfið. Þessi tvöföld virkni sameinar möguleika á að keyra vélar með endurhlaðnarafmagnsþóknun, sem hámarkar bæði afköst knúða og heildarrafeðlikerfis á einum tæki.
Ávinningurinn af spennustýringu leiðir af virkri aflmöguleika samsöluvél, sérstaklega í veikum rafkerfum eða á stöðum sem eru langt frá rafmagnsgjafa. Vélin getur veitt spennustuðningi við kerfisbreytingar, sem bætir algerri stöðugleika og traust rafkerfisins.
Uppsetningar- og viðhaldsforsendur
Uppsetningarflækjustig og umhverfiskoðanir
Uppsetning ásamsöluvéla krefst venjulega lágmarksflókinnar uppsetningar, með einföldum rafdrægum tengingum og venjulegum festingaraðferðum. Flerum asýnkrónvélum er hægt að tengja beint við rafkerfið gegnum einfalda snertila eða mjúkvarnar, sem minnkar settíma og flókið uppsetningu. Sterkur byggingarkostur og einföld rafkröfur gerðu asýnkrónvélum hentugar fyrir harðar iðnaðarsvæði.
Samstillingarkröfur fyrir ósamstillta véla fylgja venjulegum iðnustandundum, þar sem venjuleg bilun leyfir litla misplacement án mikils áhrifs á afköst. Þar sem ekki er hringur eða samhvarf í kassastæðu hönnunum fellur mikið viðhald á milli, sem leiðir til trausts rekis í kröfuherningum.
Umhverfiskröfur styðja ósamstilltar vélar í notkunum þar sem dulur, raka eða eyðandi loftlags gerir grein fyrir sér. Lokuð framleiðsla verndar innri hluti en samt halda hitaevni, og vegna þess að ekki eru ytri rafdrægar tengingar minnkar hættan á útbarði samanborið við vikuð snúnings- eða samstilltarvélar.
Viðhalds- og þjónustukröfur
Reglubundin viðhaldsstarf fyrir ósamstillta vélvirki snúast aðallega um smurningu á laggingum, eðlisinsýningar og staðfestingu á vélarinnar samræmingu. Einfalda uppbyggingin minnkar viðhaldsþarfir, og marga vélvirkja er hægt að keyra áreiðanlega í desinni með aðeins grunnviðhaldsáætlun. Skipting lagginga er algengasta viðhaldsverkalmennið yfir lifskeið vélvirksins.
Samstilltar vélvirki krefjast viðbótar viðhalds vegna virkjunarkerfis, sleppihringa og flóknari stjórnunarþarfir. Reglulegur endurskoðun borstaflokka, yfirborðs á sleppihringjum og virkjunarbúnaðar aukar flókið við viðhald og kostnað. Hins vegar reynist þetta auknu viðhald oft gagnlegt í notkunum þar sem afköstunum réttlætir aukna athygli.
Spádótt viðhaldstæknikur eru til hagsbóta báðum tegundum af mótorum en sérstaklega gagnlegar fyrir samhliða mótora vegna hærri flókinni og kostnaðar. Vibraþjálfrun, hitamyndun og rafræn undirskriftagreining hjálpa til við að greina vandamál áður en þau leiða til dýrra bilunar eða lengri stöðugangs.
Kostnaðargreining og hagkerfislegar ummæli
Upphafleg reikning og innkaup
Kaupverð felst venjulega í ósamhliða mótora vegna einfaldari smíðingar og hærri framleiddar magn. Almenn notkun ósamhliða mótora í iðnaðarforritum býr til kostnaðarorku sem minnkar framleiðslukostnað og veitir keppnishæft verð í flestum stærðarbili. Staðlaðar hönnunir bjóða straxfæðingu með lágmarki á framleiðslutímum.
Sýnkrónvélur krefjast yfirstandar verðlags vegna flóknari uppbyggingar, vöggunarkerfa og venjulega lægra framleidingarfjölda. Viðbótarhlutarnir sem nauðsynlegir eru fyrir sýnkróna rekstur, eins og vöggunar, skammhringir og stjórnkerfi, bæta við hærri upphaflegum kostnad sem verður að réttlæta með rekstri ávinningi eða sérstökum kröfum um notkun.
Kostnaður við styðjivélbúnað gerir einnig greinarmun á milli tegunda vélja, þar sem ósýnkrónvélum er krafist einfaldari stjórnkerfi og mögulega tækjabúnaðar til að lagfæra víxlhraða. Sýnkrónvélum er krafist vöggunarstjórnunar en þær fela í sér að ekki sé lengur nauðsynlegt að laga víxlhraða, sem leiðir til flókinn kostnaðarboringar sem fer eftir sérstakri notkun og rafrásareiginleikum staðsetningar.
Áhrif á rekstrarkostnað
Orkueffektivskiptin verða marktæk í samfelldrar keyrslu forritum, þar sem litlir bætingar á örorkunni leiða til verulegra kostnaðarminnkunar yfir heildarlíftíma vélanna. Samhliða vélar veita oft 1% til 3% hærri örorku en sambærilegar ósamhliða vélar, sem kann að réttlæta hærri upphaflegan kostnað með minni rekstrarkostnaði.
Virkhnitstölubónusar af samhliða vélum minnka fjármagnskostnað í stöðum sem eru undirkomin etlagjöld eða virkhnitstölugjöld. Hægt er að reyna við einingu eða framleiknum virkhnitstölum, sem fjarlægir gjöld fyrir endurtekin rafmagn og gæti jafnvel minnkað kröfur um rafmagnsundirlög, og veitir bæði strax og langtíma hagkvæmni.
Viðhaldskostnaður hefur oft hvolt í ósamhliða vélum vegna einfaldari uppbyggingar og færri hluta sem slíta. Lengri líftími sem vel viðhaldnar samhliða vélar oft ná, getur hins vegar komið á móti hærri viðhaldskostnaði með lengri viðhaldstímabilum og minni skiptingartíð.
Valskriterium fyrir ákvörðuð notkun
Iðnaðarferli
Umferðarleikur í fastri hraða, svo sem loftþjapparar, stórar ventilatorar og dælur, njóta oft ávinningar af sýnkrónvélkenni. Nákvæm hraðastýring og hávirkni gera sýnkrónvélum sérstaklega lýst af hliði fyrir lykilmikilvæg vélbúnaðarforrit þar sem nákvæmni hraða og orkuvirkni eru í fyrsta lagi. Stórir hestakraftarforrit mikla hagnað á virkni ávinningunum, sem gerir sýnkrónvélum hagkvæma tilboð þrátt fyrir hærri upphaflegar kostnaði.
Breytileg hraðakröfur virðast venjulega að auka áhrif á ósýnkrónvélum með stýringu á breytilegri tíðni. Samsetningin býður upp á frábæra hraðastýringu, orkuáætlun og ferlagsstýringu yfir breiðum rekstrarviðmiðum. Forrit eins og beltiskerfi, blandaútbúnaður og vörumálun njóta af sértækri hraðastýringu og rofastaðfestum yfirhleðslueiginleikum.
Forrit sem eru viðkvæm fyrir raforku gæði kunna að forgjörva sýnkerfisspóla vegna hagsmunanna í endurskiptum vikarafli. Stöður með margar vélar, veikar rafmagnstækifærni eða kröfur frá raforkufyrirtækjum finna oft á sýnkerfisspólum kerfisvíða kosti sem fara fram yfir einstaka vélforrit.
Umhverfis- og starfsþáttilgangur
Hörð umhverfisforrit meta yfirleitt asýnkerfisspóla vegna einfaldari uppbyggingar og vantar af skammbogum eða ytri rafhátta tengingum. Nýtingar-, efnafræði- og utanaðkomandi forrit njóta áhrif sterka hönnunarinnar og lágri viðhaldskröfur níðurhlaupa asýnkerfisspóla.
Gömlu forrit sem krefjast hámarkaðrar áreiðanleika geta réttlætt notkun sýnhræðra vélur, þrátt fyrir aukna flókið, sérstaklega þegar þær eru sameinuðar við endurteknar vitikerfiskerfi og ítarleg eftirlitsbúnaði. Nákvæm stýring á hraða og há ávöxtun getur reynst verðmætt í forritum þar sem kostnaður vegna stöðugangs er hærri en verðið á sýnhræðri vélategundinni.
Upprunakröfur hafa áhrif á völu á vélmótorum, þar sem ósýnhræðir mótorar veita af sérhæfni snúningsálag við upphaf, en sýnhræðir mótorar krefjast sérstakrar upphafskerfis. Forrit með oftteknum upphafshópum eða erfiðum upphafsskilyrðum virðast oftast fyrir ósýnhræða mótorana vegna einföldunar og áreiðanleikans í rekstri.
Algengar spurningar
Hvert er aðalmunurinn á ósýnhræðum og sýnhræðum mótorum?
Grunnatriðið er í snúningstætti rótors miðað við segulsviðið. Asýnkrónvindlar vinna með skringingu, sem þýðir að snúningstætt rótors er smá lægri en sýnkrónsnúningstætt segulsviðsins. Sýnkrónvindlar halda áfram nákvæmlega sömu snúningshraða og segulsviðið, og ná þannig fullkominni samstundun. Þessi munur hefur verulegan áhrif á hagkvæmni, stjórnun snúningstalva og eiginleika vélrásarvirkja.
Hver tegund af vélrása gefur betri orkueyðslu?
Sýnkrónvindlar ná yfirleitt hærri hagkvæmni, sérstaklega í stærri stærðum yfir 500 hestöflum. Hagkvæmni kappast frá 1% til 3% miðað við asýnkrónvindla, aðallega vegna þess að ekki er til tap í rótori vegna skringingar. Hins vegar hafa nútímagóðir asýnkrónvindlar minnkað þessa mismun mjög mikið, svo að munurinn í hagkvæmni er minni í minni vélrása.
Af hverju hafa asýnkrónvindlar lægri vélrásarvirki en sýnkrónvindlar?
Asýnkrónvélar krefjast víxlarstraums til að mynda segulsviðið í snúnnum gegnum innleiðingu, sem vekur upp eftirspurn eftir endurhvarfandi aflinu og lækkar aflstuðul. Þessi víxlarstraumur er nokkuð óbreyttur óháðra vélarinnar, sem valdið gerrim aflstuðli við lágan álag. Sýnkrónvélarnar nota jafnstraum til að búa til segulsviðið í snúnnum, hennar á örlagstöpum vegna innleiðingar og leyfa stjórnvanlegan aflstuðul með aðlögun á jafnstraumi.
Hver tegund af vélum krefst fleiri viðhalds?
Asýnkrónvél, sérstaklega í krókurhveljaútgáfu, krefst lágmarks viðhalds vegna einfaldri uppbyggingu án skyldra, borsta eða ytri rafstjórnunar. Viðhald miðast aðallega við smurningu á lagningum og grunnlæg verkfræðitæki. Sýnkrónvél krefst aukinnar athygils til vopnunarkerfa, skyldr og borstaflokka, sem aukar flókið og tíðni viðhalds. Þetta auknu viðhald lengir hins vegar oft líftíma vélarinnar ef rétt er framkvæmt.
