높은 설계 및 운영

Aug 15, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 2656(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

(주)마강(그룹)홀딩스의 철강 생산 중 에너지 절약을 위해 냉각수 펌프에 고출력 영구자석 속도 조절기를 적용하고 있습니다. 이동식 베이스를 갖춘 고출력 영구자석 속도 조절기의 설계 구성을 보여줍니다. 이 원고에서는 구동 샤프트와 구동 샤프트 사이의 서로 다른 맞물림 영역 아래의 자기 와류가 시뮬레이션되었습니다. 그리고 추정에 따르면 자석 속도 조절기로 제어되는 냉각수 펌프는 기존 밸브 제어 펌프에 비해 22%, 연간 약 1,756,400kW·h의 전기 에너지를 절약할 수 있으며, 이 설정에서 발생하는 폐열은 50% 미만인 것으로 추정됩니다. -샤프트 파워의 수천분의 1. 한편, 영구자석 속도 조절기는 구동축과 피동축 사이의 비접촉 방식으로 인해 진동이 훨씬 적습니다.

영구 자석과 도체 사이의 상대 운동으로 인한 자기 와류를 기반으로 하는 영구 자석 속도 조절기는 기존 기어 박스와 비교하여 더 높은 에너지 효율, 더 강한 신뢰성, 더 쉬운 설치, 더 낮은 비용과 같은 몇 가지 장점을 가지고 있습니다. , 모터1,2의 소프트 스타트. 영구 자석 속도 조절이 가능한 신기술은 모터가 속도를 제어하고 에너지를 절약하는 데 사용되며 이는 방출 감소에 도움이 됩니다. 따라서 산업계의 연구자들은 점점 더 많은 관심을 기울이고 있습니다.

디스크형 영구자석 속도 조절기의 개발은 1990년대에 제안된 이후 결코 멈추지 않습니다3,4. 최근에는 영구자석 속도조절기에 대한 연구가 기초해석을 위한 모델 및 시뮬레이션 항목뿐만 아니라5,6 산업계의 구조개선을 통한 적용7,8에서도 진행되고 있다. 영구자석 속도조절기의 공극영역에서 자기장 분포에 대한 최종효과를 해결하기 위해 가상등가선법이 개발되었다. 정적 공극 자속 밀도 계산을 통해 모델을 기반으로 계산된 최종 효과 보상 함수가 유한 요소법9으로 계산된 결과와 매우 일치하는 것으로 나타났습니다9. 일부 연구의 3D 과도 맴돌이 장 모델에 따르면, 구리 디스크를 알루미늄 디스크로 대체하면 영구 자석 커플러10의 속도 제어 안정성이 향상될 수 있습니다. 무부하 조건에서 축방향 자속 영구자석을 갖춘 기계의 전자기 성능을 평가하기 위해 빠르고 정확한 3D 모델링 방법이 제안되었습니다. 디스크 속도 조절기에 대한 국부적 자기장 밀도, 기전력 및 코깅 토크의 계산 결과는 실험 측정과 매우 잘 일치했습니다. 빠른 과도 전류 응답을 갖는 새로운 자속 약화 제어 전략은 전기 자동차의 자속 약화 제어 적용을 용이하게 하기 위해 설계되었으며, 시뮬레이션 및 실험 결과는 제안된 전략이 빠른 토크 응답을 달성할 수 있고 토크를 줄이는 능력도 있음을 보여주었습니다. 안정 상태의 토크 변동12. 250kW 영구 자석 거버너의 구조는 열 전도를 개선하기 위해 발전되었으며, 이 장비의 안정적이고 안정적인 작동을 보장합니다13. 영구자석 커플러에는 특수 영구자석 어레이의 일종인 Halbach 어레이가 시도되었으며, 시뮬레이션과 테스트 모두 축속도 조절기에서 더 높은 효율을 보였다14,15. 또한 분리 효율을 향상시키기 위해 분리막에 Halbach 어레이도 사용되었습니다. 영구자석 속도조절기에 관한 비교적 체계적인 연구도 참고문헌17,18,19에 나와 있다.

이 원고에는 철강 생산 시 냉각수 펌프에 사용되는 450kW 영구 자석 속도 조절기가 나와 있습니다. 이 속도 조절기에는 N-S 극 배열 구조가 사용되며, 자석 구동 드래프트에 의해 유도되는 도체 구동 드래프트의 자기장 및 전류 밀도가 유한 요소 모델링(FEM) 분석을 기반으로 시뮬레이션됩니다. 모터 아래에는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)에 의해 제어되는 자동 모바일 베이스가 참신하게 사용되어 맞물림 영역과 결과적으로 자기 와류를 조정하고 모터의 출력 전력을 변경하여 파이프의 물 흐름을 유지합니다. 측정 및 계산 결과, 본 연구의 자석 속도 조절기 제어 냉각수 펌프는 기존 밸브 제어 펌프에 비해 전기 에너지를 22%, 연간 약 1,756,400kW·h 절약할 수 있는 것으로 나타났습니다. 따라서 이러한 종류의 영구자석 속도 조절기는 구조가 콤팩트합니다(축 피치는 25cm에 불과함). 또한 영구자석 속도 조절기를 사용하면 진동이 눈에 띄게 감소하는 것으로 나타났습니다. 한편, 열복사 이론에 따르면 설정 시 폐열이 매우 낮습니다.