Što je sinkroni motor s trajnim magnetima i njegov rad

Isprobajte Naš Instrument Za Uklanjanje Problema





U električnom sustavu, sinkroni motori su najčešće korišteni ustaljeni trofazni motori naizmjenične struje koji pretvaraju električnu energiju u mehaničku. Ova vrsta motora radi na sinkronoj brzini, koja je konstantna i sinkrona je s frekvencijom napajanja, a razdoblje vrtnje jednako je integralu br. ciklusa izmjenične struje. To znači da je brzina motora jednaka rotirajućem magnetskom polju. Ova vrsta motora uglavnom se koristi u elektroenergetski sustavi za poboljšanje faktora snage. Postoje neuzbuđeni i istosmjerno pobuđeni sinkroni motori, koji rade prema magnetskoj snazi ​​motora. Relukcijski motori, motori za histerezu i motori s trajnim magnetima su neuzbuđeni sinkroni motori. Ovaj članak govori o radu sinkronog motora s permanentnim magnetom.

Što je sinkroni motor s trajnim magnetima?

Sinkroni motori s trajnim magnetima jedna su od vrsta sinkronih motora s izmjeničnom strujom, gdje polje uzbuđuju trajni magneti koji generiraju sinusni leđni EMF. Sadrži rotor i stator isti kao i an indukcijski motor , ali trajni magnet koristi se kao rotor za stvaranje magnetskog polja. Stoga nema potrebe za navijanjem polja rotor . Također je poznat kao 3-fazni motor bez stalnog sinusnog vala. The dijagram sinkronog motora s trajnim magnetima prikazano je dolje.




Sinkroni motor sa stalnim magnetima

Sinkroni motor sa stalnim magnetima

Teorija sinkronog motora trajnih magneta

Sinkroni motori s permanentnim magnetima vrlo su učinkoviti, bez četkica, vrlo brzi, sigurni i daju visoke dinamičke performanse u usporedbi s konvencionalnim motorima. Proizvodi glatki okretni moment, malo buke i uglavnom se koristi za velike brzine poput robotika . To je trofazni izmjenični sinkroni motor koji radi sinkronom brzinom s primijenjenim izvorom izmjenične struje.



Umjesto namota za rotor, montiraju se trajni magneti koji stvaraju rotirajuće magnetsko polje. Kako nema napajanja istosmjernim izvorom, ovi vrste motora su vrlo jednostavni i jeftiniji. Sadrži stator s ugrađena 3 namota i rotor s trajnim magnetom postavljenim za stvaranje poljskih stupova. Trofazni ulaz izmjeničnog napajanja daje se statoru da počne raditi.

Princip rada

The princip rada sinkronog motora s permanentnim magnetom je sličan sinkronom motoru. Ovisi o rotacijskom magnetskom polju koje generira elektromotornu silu sinkronom brzinom. Kada se namot statora napaja trofaznim napajanjem, između zračnih praznina stvara se rotirajuće magnetsko polje.

To stvara zakretni moment kada polovi polja rotora sinkronom brzinom drže rotirajuće magnetsko polje i rotor se neprekidno okreće. Kako ti motori nisu samopokretački motori, potrebno je osigurati napajanje s promjenjivom frekvencijom.


EMF i jednadžba momenta

U sinkronom stroju, prosječni EMF induciran po fazi naziva se dinamički inducira EMF u sinkronom motoru, tok presječen od strane svakog vodiča po okretu je Pϕ Weber
Tada je potrebno vrijeme za završetak jednog okreta 60 / N sek

Prosječni inducirani EMP po vodiču može se izračunati pomoću

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

Gdje Tph = Zph / 2

Stoga je prosječni EMF po fazi,

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

Gdje je Tph = br. Od zavoja spojenih u seriju po fazi

ϕ = tok / pol u weberu

P = ne. Od stupova

F = frekvencija u Hz

Zph = br. Od vodiča serijski spojenih po fazi. = Zph / 3

Jednadžba EMF ovisi o zavojnicama i vodičima na statoru. Za ovaj motor također se uzima u obzir faktor raspodjele Kd i faktor koraka Kp.

Stoga, E = 4 x ϕ x f x Tph xKd x Kp

Jednadžba momenta sinkronog motora s trajnim magnetom dana je kao,

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Izravna kontrola momenta sinkronog motora s trajnim magnetom

Za upravljanje sinkronim motorom s permanentnim magnetom koristimo različite tipove upravljački sustavi . Ovisno o zadatku, koristi se potrebna tehnika upravljanja. Različite metode upravljanja sinkronim motorom s trajnim magnetima su,

Sinusoidna kategorija

  • Skalar
  • Vektor: Terensko orijentirana kontrola (FOC) (sa i bez senzora položaja)
  • Izravna kontrola momenta

Trapezoidna kategorija

  • Otvorena petlja
  • Zatvorena petlja (sa i bez senzora položaja)

Tehnologija izravnog upravljanja zakretnim momentom ovog motora vrlo je jednostavan upravljački krug s učinkovitim dinamičkim performansama i dobrim rasponom upravljanja. Ne treba senzor položaja za rotor. Glavni nedostatak korištenja ove metode upravljanja je taj što stvara veliki zakretni moment i trenutnu mreškanje.

Izgradnja

The sinhrona konstrukcija motora sa stalnim magnetima je sličan osnovnom sinkronom motoru, ali jedina razlika je u rotoru. Rotor nema namotaje polja, ali trajni magneti koriste se za stvaranje polova. Stalni magneti koji se koriste u PMSM-u sastoje se od samarij-kobalta i medija, željeza i bora zbog veće propusnosti.

Najčešći trajni magnet je neodimij-bor-željezo zbog njegove učinkovite cijene i jednostavnosti dostupnosti. U ovoj su vrsti trajni magneti postavljeni na rotor. Na temelju postavljanja trajnog magneta na rotor, konstrukcija sinkronog motora s permanentnim magnetom podijeljena je u dvije vrste. Oni su,

Nadzemni PMSM

U ovoj je konstrukciji magnet postavljen na površinu rotora. Pogodan je za velike brzine, jer nije robustan. Pruža jednoličan zračni razmak jer je propusnost trajnog magneta i zračnog raspora jednaka. Nema okretnog momenta, visoke dinamičke performanse i pogodan je za brze uređaje poput robotike i pogonskih alata.

Površinski montiran

Površinski montiran

Pokopani PMSM ili unutarnji PMSM

U ovoj vrsti konstrukcije, trajni magnet je ugrađen u rotor kao što je prikazano na donjoj slici. Pogodan je za velike brzine i dobiva robusnost. Okretni moment nastaje zbog izdržljivosti motora.

Pokopan PMSM

Pokopan PMSM

Rad sinkronog motora s trajnim magnetima

Rad sinkronog motora s permanentnim magnetom vrlo je jednostavan, brz i učinkovit u usporedbi s konvencionalnim motorima. Rad PMSM-a ovisi o rotirajućem magnetskom polju statora i konstantnom magnetskom polju rotora. Stalni magneti koriste se kao rotor za stvaranje stalnog magnetskog toka, djeluju i zaključavaju se sinkronom brzinom. Ove su vrste motora slične istosmjernim motorima bez četkica.

Skupine fazora nastaju spajanjem namota statora jedni s drugima. Te su skupine fazora povezane zajedno da bi stvorile različite veze poput zvijezde, Delta, dvostruke i pojedinačne faze. Da bi se smanjili harmonični naponi, namoti bi trebali biti međusobno kratko namotani.

Kada se statoru daje trofazna izmjenična struja, on stvara rotirajuće magnetsko polje i konstantno magnetsko polje inducirano je zbog trajnog magneta rotora. Ovaj rotor djeluje sinkrono sa sinkronom brzinom. Cjelokupni rad PMSM-a ovisi o zračnom rasporu između statora i rotora bez opterećenja.

Ako je zračni razmak velik, tada će se smanjiti gubici vjetrova u motoru. Stupovi polja stvoreni permanentnim magnetom su istaknuti. Sinkroni motori s trajnim magnetima nisu samopokretački motori. Dakle, potrebno je elektronički kontrolirati promjenjivu frekvenciju statora.

Sinkroni motor sa stalnim magnetom vs BLDC

Razlike između sinkronog motora s trajnim magnetima (PMSM) i BLDC ( istosmjerni motori bez četkica ) uključuju sljedeće.

Sinkroni motor sa stalnim magnetima

BLDC

To su sinkroni motori naizmjenične struje bez četkicaTo su istosmjerni motori bez četkica
Valovi okretnog momenta su odsutniPrisutni su talasi momenta
Učinkovitost izvedbe je visokaUčinkovitost izvedbe je niska
UčinkovitijeManje učinkovit
Koristi se u industrijskoj primjeni, automobilima, servo motorima, robotici, pogonu vlakova itdKoristi se u elektroničkim sustavima servo upravljanja, HVAC sustavima, hibridnim pogonima vlakova (električni) itd
Proizvodi tihu bukuProizvodi visoku buku.

Prednosti

The prednosti sinkronog motora s permanentnim magnetom uključiti,

  • pruža veću učinkovitost pri velikim brzinama
  • dostupno u malim veličinama u različitim pakiranjima
  • Održavanje i ugradnja vrlo je jednostavno od asinhronog motora
  • sposoban održavati puni okretni moment pri malim brzinama.
  • visoka učinkovitost i pouzdanost
  • daje glatki zakretni moment i dinamične performanse

Mane

Mane sinkronih motora s trajnim magnetima su,

  • Ova vrsta motora vrlo je skupa u usporedbi s indukcijskim motorima
  • Nekako se teško pokreće jer nisu samopokretački motori.

Prijave

Primjene sinkronih motora sa stalnim magnetima su,

  • Klima uređaji
  • Hladnjaci
  • AC kompresori
  • Perilice rublja s izravnim pogonom
  • Automobilski električni servo upravljač
  • Alatni strojevi
  • Veliki sustavi napajanja za poboljšanje vodećeg i zaostalog faktora snage
  • Kontrola vuče
  • Jedinice za pohranu podataka.
  • Servo pogoni
  • Industrijske primjene poput robotike, zrakoplovstva i mnogih drugih.

Dakle, ovdje se radi o svemu pregled sinkronog motora s permanentnim magnetom - definicija, rad, princip rada, dijagram, konstrukcija, prednosti, nedostaci, primjena, emf i jednadžba momenta. Evo pitanja za vas: „Koja je svrha upotrebe trajnog magneta u sinkronim motorima?