Kaj je sinhroni motor s trajnimi magneti in njegovo delovanje

V električnem sistemu sinhroni motorji so najpogosteje uporabljani trifazni trifazni motorji, ki pretvarjajo električno energijo v mehansko. Ta tip motorja deluje s sinhrono hitrostjo, ki je konstantna in je sinhrona z napajalno frekvenco, obdobje vrtenja pa je enako integralu št. ciklov izmeničnega toka. To pomeni, da je hitrost motorja enaka vrtečemu se magnetnemu polju. Ta vrsta motorja se v glavnem uporablja v elektroenergetski sistemi za izboljšanje faktorja moči. Obstajajo sinhroni motorji brez vzbujanja in enosmernega vzbujanja, ki delujejo glede na magnetno moč motorja. Relukcijski motorji, histerezni motorji in motorji s trajnimi magneti so sinhroni motorji brez vzbujanja. Ta članek govori o delovanju sinhronega motorja s trajnim magnetom.

Kaj je sinhroni motor s trajnim magnetom?

Sinhroni motorji s trajnimi magneti so ena izmed vrst sinhronskih motorjev z izmeničnim tokom, kjer polje vzbujajo trajni magneti, ki ustvarjajo sinusoidni EMF nazaj. Vsebuje rotor in stator, enak kot pri rotorju asinhronski motor , vendar se trajni magnet uporablja kot rotor za ustvarjanje magnetnega polja. Zato ni treba naviti navitja na terenu rotor . Znan je tudi kot 3-fazni brezkrtačni motor s trajnim sinusnim valom. The diagram sinhronega motorja s trajnim magnetom je prikazano spodaj.

Sinhroni motor s trajnim magnetom

Teorija sinhronega motorja s stalnimi magneti

Sinhronski motorji s trajnimi magneti so zelo učinkoviti, brezkrtačni, zelo hitri, varni in zagotavljajo visoko dinamično zmogljivost v primerjavi z običajnimi motorji. Proizvaja gladek navor, majhen hrup in se uporablja predvsem za visoke hitrosti, kot je robotiko . Je 3-fazni izmenični sinhronski motor, ki deluje s sinhrono hitrostjo z uporabljenim izmeničnim virom.

Namesto navijanja za rotor so nameščeni trajni magneti, ki ustvarjajo vrtljivo magnetno polje. Ker ni vira enosmernega toka, ti vrste motorjev so zelo preprosti in z nižjimi stroški. Vsebuje stator z nameščenimi 3 navitji in rotor s trajnim magnetom, nameščenim za ustvarjanje poljskih polov. 3-fazni vhodni napajalnik se da statorju, da začne delovati.

Načelo dela

The princip delovanja sinhronega motorja s trajnim magnetom je podoben sinhronskemu motorju. Odvisno od vrtljivega magnetnega polja, ki ustvarja elektromotorno silo s sinhrono hitrostjo. Ko se navitje statorja napaja s 3-faznim napajanjem, se med zračnimi režami ustvari vrteče se magnetno polje.

To ustvari navor, ko polovi rotorskega polja držijo vrteče se magnetno polje s sinhrono hitrostjo in se rotor neprekinjeno vrti. Ker ti motorji niso samozagonljivi, je treba zagotoviti napajanje s spremenljivo frekvenco.

EMF in enačba navora

V sinhronem stroju se povprečni EMF, induciran na fazo, imenuje dinamični inducirajo EMF v sinhronem motorju, tok, ki ga zmanjša vsak vodnik na vrtljaj, je Pϕ Weber
Potem je čas, potreben za en obrat, 60 / N sek

Povprečno inducirano EMF na prevodnik lahko izračunamo z uporabo

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

Kje Tph = Zph / 2

Zato je povprečni EMF na fazo,

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

Kjer je Tph = št. Zaporednih zavojev na fazo

ϕ = pretok / pol v webru

P = št. Polov

F = frekvenca v Hz

Zph = št. Od zaporedno povezanih vodnikov na fazo. = Zph / 3

Enačba EMF je odvisna od tuljav in vodnikov na statorju. Pri tem motorju se upošteva tudi faktor porazdelitve Kd in faktor koraka Kp.

Torej, E = 4 x ϕ x f x Tph xKd x Kp

Enačba navora sinhronega motorja s trajnim magnetom je podana kot,

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Neposredno krmiljenje navora sinhronega motorja s trajnim magnetom

Za nadzor sinhronega motorja s trajnim magnetom uporabljamo različne tipe nadzorni sistemi . Glede na nalogo se uporablja potrebna nadzorna tehnika. Različne metode upravljanja sinhronega motorja s trajnim magnetom so,

Sinusoidna kategorija

• Skalar
• Vektor: Terensko usmerjen nadzor (FOC) (z in brez senzorja položaja)
• Neposreden nadzor navora

Trapezna kategorija

• Odprta zanka
• Zaprta zanka (z in brez senzorja položaja)

Tehnologija neposrednega nadzora navora tega motorja je zelo preprosto krmilno vezje z učinkovitimi dinamičnimi zmogljivostmi in dobrim obsegom nadzora. Za rotor ne potrebuje senzorja položaja. Glavna pomanjkljivost uporabe te krmilne metode je velik navor in trenutno valovanje.

Gradnja

The konstrukcija sinhronega motorja s trajnimi magneti je podoben osnovnemu sinhronskemu motorju, razlika pa je le v rotorju. Rotor nima nobenega navitja polja, vendar se trajni magneti uporabljajo za ustvarjanje poljskih polov. Stalni magneti, ki se uporabljajo v PMSM, so zaradi večje prepustnosti sestavljeni iz samarij-kobalta in medija, železa in bora.

Najpogosteje uporabljeni trajni magnet je neodim-bor-železo zaradi njegovih učinkovitih stroškov in enostavnosti dostopnosti. Pri tej vrsti so trajni magneti nameščeni na rotorju. Glede na pritrditev trajnega magneta na rotor je konstrukcija sinhronega motorja s trajnim magnetom razdeljena na dve vrsti. So,

Nadometni PMSM

V tej konstrukciji je magnet nameščen na površini rotorja. Primeren je za visoke hitrosti, saj ni robusten. Zagotavlja enakomerno zračno režo, ker sta prepustnost trajnega magneta in zračna reža enaka. Brez nenaklonskega navora, visoke dinamične zmogljivosti in primeren za hitre naprave, kot so robotika in pogonski pogoni.

Površinsko nameščen

Pokopan PMSM ali Notranji PMSM

Pri tej vrsti konstrukcije je trajni magnet vdelan v rotor, kot je prikazano na spodnji sliki. Primeren je za visoke hitrosti in dobi robustnost. Nenaklonski navor je posledica močnosti motorja.

Pokopan PMSM

Delovanje sinhronega motorja s trajnimi magneti

Delovanje sinhronega motorja s trajnim magnetom je v primerjavi z običajnimi motorji zelo preprosto, hitro in učinkovito. Delovanje PMSM je odvisno od vrtljivega magnetnega polja statorja in konstantnega magnetnega polja rotorja. Stalni magneti se uporabljajo kot rotor za ustvarjanje konstantnega magnetnega pretoka, delujejo in se zaklepajo s sinhrono hitrostjo. Te vrste motorjev so podobne brezkrtačnim enosmernim motorjem.

Skupine fazorjev nastanejo tako, da med seboj povežejo navitja statorja. Te fazorske skupine so združene, da tvorijo različne povezave, kot so zvezda, delta, dvojne in enojne faze. Da bi zmanjšali harmonične napetosti, je treba navitja na kratko navijati med seboj.

Ko statorju damo 3-fazno napajalno napetost, ta ustvari vrteče se magnetno polje in konstantno magnetno polje se inducira zaradi trajnega magneta rotorja. Ta rotor deluje sinhrono s sinhrono hitrostjo. Celotno delovanje PMSM je odvisno od zračne reže med statorjem in rotorjem brez obremenitve.

Če je zračna reža velika, se zmanjšajo izgube vetra v motorju. Polja, ki jih ustvari stalni magnet, so vidna. Sinhronski motorji s trajnimi magneti niso samozagonni motorji. Torej je potrebno elektronsko krmiliti spremenljivo frekvenco statorja.

Sinhroni motor s trajnim magnetom proti BLDC

Razlike med sinhronim motorjem s trajnim magnetom (PMSM) in BLDC ( brezkrtačni enosmerni motorji ) vključujejo naslednje.

Prednosti

The prednosti sinhronega motorja s trajnimi magneti vključuje,

• zagotavlja večjo učinkovitost pri visokih hitrostih
• na voljo v majhnih velikostih v različnih pakiranjih
• Vzdrževanje in namestitev je zelo enostavna kot asinhronski motor
• sposoben vzdrževati polni navor pri nizkih hitrostih.
• visoka učinkovitost in zanesljivost
• daje gladek navor in dinamične lastnosti

Slabosti

Slabosti sinhronskih motorjev s trajnimi magneti so,

• Ta vrsta motorjev je v primerjavi z asinhronimi motorji zelo draga
• Nekako težko zagnati, ker niso samozagon motorji.

Aplikacije

Uporaba sinhronih motorjev s trajnimi magneti je,

• Klimatske naprave
• Hladilniki
• AC kompresorji
• Pralni stroji z neposrednim pogonom
• Avtomobilski električni servo volan
• Obdelovalni stroji
• Veliki napajalni sistemi za izboljšanje vodilnega in zaostajajočega faktorja moči
• Nadzor oprijema
• Enote za shranjevanje podatkov.
• Servo pogoni
• Industrijske aplikacije, kot so robotika, vesoljska industrija in še veliko več.

Tu gre torej za to pregled sinhronega motorja s trajnim magnetom - opredelitev, delovanje, načelo dela, diagram, konstrukcija, prednosti, slabosti, aplikacije, EMF in enačba navora. Tu je vprašanje za vas: »Kakšen je namen uporabe trajnega magneta v sinhronih motorjih?