Co je synchronní motor s permanentními magnety a jeho fungování

V elektrickém systému synchronní motory jsou nejpoužívanější 3fázové střídavé motory v ustáleném stavu, které přeměňují elektrickou energii na mechanickou. Tento typ motoru pracuje se synchronními otáčkami, které jsou konstantní a jsou synchronní s napájecí frekvencí a doba otáčení se rovná integrálu č. střídavých cyklů. To znamená, že rychlost motoru se rovná točivému magnetickému poli. Tento typ motoru se používá hlavně v energetické systémy ke zlepšení účiníku. Existují nebuzené a stejnosměrné buzené synchronní motory, které pracují podle magnetické síly motoru. Relukční motory, hysterezní motory a motory s permanentními magnety jsou nevybuzené synchronní motory. Tento článek je o práci synchronního motoru s permanentním magnetem.

Co je synchronní motor s permanentními magnety?

Synchronní motory s permanentními magnety jsou jedním z typů synchronních motorů na střídavý proud, kde je pole buzeno permanentními magnety, které generují EMF sinusového zpětného toku. Obsahuje rotor a stator stejné jako u statoru indukční motor , ale permanentní magnet se používá jako rotor k vytvoření magnetického pole. Není tedy nutné navíjet pole navíjením rotor . Je také známý jako třífázový střídavý motor s permanentními sinusovými vlnami. The schéma synchronního motoru s permanentním magnetem je zobrazen níže.

Synchronní motor s permanentními magnety

Teorie synchronních motorů s permanentními magnety

Synchronní motory s permanentními magnety jsou velmi účinné, bezkartáčové, velmi rychlé, bezpečné a ve srovnání s konvenčními motory poskytují vysoký dynamický výkon. Produkuje hladký točivý moment, nízkou hlučnost a používá se hlavně pro vysokorychlostní aplikace, jako je robotika . Jedná se o třífázový synchronní motor na střídavý proud, který běží synchronní rychlostí s použitým zdrojem střídavého proudu.

Místo použití vinutí pro rotor jsou namontovány permanentní magnety, které vytvářejí rotující magnetické pole. Protože neexistuje žádný zdroj stejnosměrného proudu, jsou tyto typy motorů jsou velmi jednoduché a levnější. Obsahuje stator se 3 instalovanými vinutími a rotor s permanentním magnetem připevněným k vytvoření pólů pole. Pro zahájení práce je stator napájen třífázovým vstupem střídavého proudu.

Pracovní princip

The princip fungování synchronního motoru s permanentním magnetem je podobný synchronnímu motoru. Závisí to na rotujícím magnetickém poli, které generuje elektromotorickou sílu synchronní rychlostí. Když je statorové vinutí napájeno 3fázovým napájením, vytváří se mezi vzduchovými mezerami rotující magnetické pole.

To vytváří točivý moment, když póly pole rotoru udržují rotující magnetické pole synchronní rychlostí a rotor se otáčí nepřetržitě. Protože tyto motory nejsou samočinnými motory, je nutné zajistit napájení s proměnnou frekvencí.

EMF a krouticí moment

V synchronním stroji se průměrný EMF indukovaný na fázi nazývá dynamický indukuje EMF v synchronním motoru, tok toku každým vodičem na otáčku je Pϕ Weber
Pak je doba potřebná k dokončení jedné revoluce 60 / N s

Průměrný EMF indukovaný na vodič lze vypočítat pomocí

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

Kde Tph = Zph / 2

Proto je průměrný EMF na fázi,

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

Kde Tph = ne. Počet závitů zapojených do série na fázi

ϕ = tok / pól ve Weberu

P = ne. Pólů

F = frekvence v Hz

Zph = ne. Vodičů zapojených do série na fázi. = Zph / 3

Rovnice EMF závisí na cívkách a vodičích na statoru. U tohoto motoru se uvažuje také distribuční faktor Kd a stoupací faktor Kp.

Proto, E = 4 x ϕ x f x Tph xKd x Kp

Rovnice točivého momentu synchronního motoru s permanentním magnetem je dána jako,

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Přímé řízení točivého momentu synchronního motoru s permanentním magnetem

Pro ovládání synchronního motoru s permanentním magnetem používáme různé typy řídicí systémy . V závislosti na úkolu se používá nezbytná kontrolní technika. Různé způsoby ovládání synchronního motoru s permanentním magnetem jsou,

Sinusová kategorie

• Skalární
• Vektor: Řízení orientované na pole (FOC) (s nebo bez snímače polohy)
• Přímé ovládání točivého momentu

Lichoběžníková kategorie

• Otevřená smyčka
• Uzavřená smyčka (s nebo bez snímače polohy)

Technologie přímého řízení točivého momentu tohoto motoru je velmi jednoduchý řídicí obvod s účinným dynamickým výkonem a dobrým rozsahem ovládání. Nevyžaduje žádný snímač polohy rotoru. Hlavní nevýhodou použití této metody řízení je, že produkuje vysoký točivý moment a zvlnění proudu.

Konstrukce

The konstrukce synchronního motoru s permanentním magnetem je podobný základnímu synchronnímu motoru, ale jediný rozdíl je u rotoru. Rotor nemá žádné vinutí pole, ale permanentní magnety se používají k vytváření pólů pole. Permanentní magnety používané v PMSM jsou vyrobeny ze samaria-kobaltu a média, železa a boru kvůli jejich vyšší propustnosti.

Nejčastěji používaným permanentním magnetem je neodym-bor-železo kvůli jeho efektivní ceně a snadné dostupnosti. U tohoto typu jsou permanentní magnety namontovány na rotoru. Na základě namontování permanentního magnetu na rotor je konstrukce synchronního motoru s permanentním magnetem rozdělena do dvou typů. Oni jsou,

Přisazený PMSM

V této konstrukci je magnet namontován na povrchu rotoru. Je vhodný pro vysokorychlostní aplikace, protože není robustní. Poskytuje jednotnou vzduchovou mezeru, protože propustnost permanentního magnetu a vzduchové mezery jsou stejné. Žádný reluktanční moment, vysoký dynamický výkon a vhodný pro vysokorychlostní zařízení, jako jsou robotika a pohony nástrojů.

Přisazené

Pohřben PMSM nebo PMSM interiéru

U tohoto typu konstrukce je permanentní magnet vložen do rotoru, jak je znázorněno na obrázku níže. Je vhodný pro vysokorychlostní aplikace a získává robustnost. Reluktanční moment je způsoben vyčnívající silou motoru.

Pohřben PMSM

Práce se synchronním motorem s permanentními magnety

Práce synchronního motoru s permanentním magnetem je ve srovnání s běžnými motory velmi jednoduchá, rychlá a efektivní. Práce PMSM závisí na rotujícím magnetickém poli statoru a na konstantním magnetickém poli rotoru. Permanentní magnety se používají jako rotor k vytváření konstantního magnetického toku, pracují a blokují synchronní rychlostí. Tyto typy motorů jsou podobné střídavým stejnosměrným motorům.

Skupiny fázorů jsou vytvořeny vzájemným spojením vinutí statoru. Tyto fázorové skupiny jsou spojeny dohromady a vytvářejí různá spojení, jako je hvězda, Delta, dvojitá a jednoduchá fáze. Pro snížení harmonických napětí by měla být vinutí krátce navinuta navzájem.

Když je stator napájen třífázovým střídavým proudem, vytváří rotující magnetické pole a konstantní magnetické pole je indukováno permanentním magnetem rotoru. Tento rotor pracuje synchronně se synchronní rychlostí. Celá práce PMSM závisí na vzduchové mezeře mezi statorem a rotorem bez zatížení.

Pokud je vzduchová mezera velká, sníží se ztráty způsobené větrem motoru. Polní póly vytvořené permanentním magnetem jsou výrazné. Synchronní motory s permanentními magnety nejsou samočinnými motory. Je tedy nutné řídit proměnnou frekvenci statoru elektronicky.

Synchronní motor s permanentními magnety vs BLDC

Rozdíly mezi synchronním motorem s permanentními magnety (PMSM) a BLDC ( střídavé stejnosměrné motory ) zahrnout následující.

Výhody

The výhody synchronního motoru s permanentním magnetem zahrnout,

• poskytuje vyšší účinnost při vysokých rychlostech
• k dispozici v malých velikostech v různých baleních
• údržba a instalace je velmi snadná než u indukčního motoru
• schopný udržovat plný točivý moment při nízkých otáčkách.
• vysoká účinnost a spolehlivost
• poskytuje hladký točivý moment a dynamický výkon

Nevýhody

Nevýhody synchronních motorů s permanentními magnety jsou,

• Tyto typy motorů jsou ve srovnání s indukčními motory velmi drahé
• Spuštění je poněkud obtížné, protože to nejsou samočinné motory.

Aplikace

Aplikace synchronních motorů s permanentními magnety jsou,

• Klimatizace
• Ledničky
• AC kompresory
• Pračky s přímým pohonem
• Automobilový elektrický posilovač řízení
• Strojové nástroje
• Velké energetické systémy pro zlepšení vedoucího a zaostávajícího účiníku
• Řízení trakce
• Jednotky pro ukládání dat.
• Servopohony
• Průmyslové aplikace, jako je robotika, letectví a mnoho dalších.

O toto tedy jde přehled synchronního motoru s permanentním magnetem - definice, práce, pracovní princip, schéma, konstrukce, výhody, nevýhody, aplikace, emf a rovnice točivého momentu. Zde je pro vás otázka: „Jaký je účel použití permanentního magnetu v synchronních motorech?