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Apr 30, 2024

Projeto e operação de alta

Relatórios Científicos volume 13, Artigo número: 2656 (2023) Citar este artigo 1052 Acessar detalhes da Métrica Um regulador de velocidade de ímã permanente de alta potência é aplicado a uma bomba de água de resfriamento para

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 2656 (2023) Citar este artigo

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Um regulador de velocidade de ímã permanente de alta potência é aplicado a uma bomba de água de resfriamento para conservar energia durante a produção de aço em Magang (Group) Holding Co., Ltd. A configuração projetada do regulador de velocidade de ímã permanente de alta potência com uma base móvel é mostrada neste manuscrito, e o redemoinho magnético sob as diferentes áreas de malha entre os eixos acionador e acionado foi simulado. E a estimativa indica que a bomba de água de resfriamento controlada por regulador de velocidade magnética pode economizar energia elétrica em 22%, cerca de 1.756.400 kWh por ano, em comparação com a bomba tradicional controlada por válvula, e o calor residual gerado por esta configuração é inferior a 5 dez. -milésimos da potência do eixo. Enquanto isso, o regulador de velocidade de ímã permanente tem uma vibração muito menor devido à forma sem contato entre os eixos acionador e acionado.

Comparado com a caixa de engrenagens tradicional, o regulador de velocidade do ímã permanente, que é baseado no redemoinho magnético devido ao movimento relativo entre o ímã permanente e o condutor, tem várias vantagens, como maior eficiência energética, maior confiabilidade, instalação mais fácil, menor custo , e partida suave do motor1,2. A nova tecnologia de velocidade ajustável com ímã permanente é utilizada para que o motor controle sua velocidade e economize energia, o que beneficia a redução de emissões. Portanto, cada vez mais atenção tem sido dada pelos pesquisadores da área industrial.

O desenvolvimento do regulador de velocidade de ímã permanente tipo disco nunca para, desde que foi proposto na década de 19903,4. Nos últimos anos, pesquisas sobre o regulador de velocidade de ímã permanente foram realizadas não apenas nos itens de modelo e simulação para análise básica5,6, mas também na aplicação com melhoria de estrutura na indústria7,8. O método da linha equivalente virtual foi desenvolvido para resolver o efeito final na distribuição do campo magnético na região do entreferro do regulador de velocidade de ímã permanente. Através do cálculo da densidade de fluxo do entreferro estático, constatou-se que a função de compensação do efeito final calculada com base no modelo foi altamente consistente com o resultado calculado pelo método dos elementos finitos9. De acordo com o modelo para campo turbulento transitório 3D em algumas pesquisas, a substituição do disco de cobre por um disco de alumínio poderia melhorar a estabilidade que governa a velocidade do acoplador magnético permanente . Um método de modelagem 3D rápido e preciso foi proposto para avaliar o desempenho eletromagnético de máquinas com ímã permanente de fluxo axial sob condições sem carga. Os resultados computados de densidade de campo local, força eletromotriz e torque de engrenagem para o regulador de velocidade do disco estavam em muito boa concordância com as medições experimentais . Uma nova estratégia de controle de enfraquecimento de fluxo com resposta de corrente transitória rápida é projetada para facilitar a aplicação de controle de enfraquecimento de fluxo em veículos elétricos, e a simulação e os resultados experimentais mostraram que a estratégia proposta poderia alcançar a resposta rápida de torque e também ter a capacidade de reduzir a flutuação de torque do estado estável12. A estrutura do regulador de ímã permanente de 250 kW foi avançada para melhorar a condução de calor, garantindo a operação estável e confiável deste equipamento13. O arranjo Halbach, uma espécie de arranjo especial de ímã permanente, foi testado no acoplador de ímã permanente, e tanto a simulação quanto o teste mostraram maior eficiência no regulador de velocidade axial14,15. Além disso, o arranjo Halbach também foi utilizado nos separadores para melhorar a eficiência da separação . Pesquisas relativamente sistemáticas sobre regulador de velocidade de ímã permanente também foram mostradas nas referências17,18,19.

Neste manuscrito, é mostrado um regulador de velocidade de ímã permanente de 450 kW usado para resfriar bombas de água na produção de aço. A estrutura da matriz de pólos N – S é usada neste regulador de velocidade, e o campo magnético e a densidade de corrente na tiragem de acionamento do condutor induzida pela tiragem acionada por ímã são simulados com base na análise de modelagem de elementos finitos (FEM). Sob o motor, uma base móvel automática controlada por controlador lógico programável (PLC) é utilizada como novidade para ajustar a área de malha e consequentemente o redemoinho magnético, alterando a potência de saída do motor para manter o fluxo de água na tubulação. Medições e cálculos mostram que a bomba de água de resfriamento controlada por regulador de velocidade magnética nesta pesquisa pode economizar energia elétrica em 22%, cerca de 1.756.400 kW·h por ano, em comparação com a bomba tradicional controlada por válvula. Portanto, este tipo de regulador de velocidade de ímã permanente possui uma estrutura compacta (passo axial é de apenas 25 cm). Além disso, observa-se obviamente uma redução da vibração quando o regulador de velocidade de íman permanente é utilizado. Enquanto isso, o calor residual na configuração é muito baixo com base na teoria da radiação térmica.