Mi az állandó mágneses szinkron motor és működése

Egy elektromos rendszerben szinkron motorok a legszélesebb körben használt háromfázisú, állandó állapotú motorok, amelyek az elektromos energiát mechanikussá alakítják. Ez a motortípus szinkron fordulatszámmal működik, amely állandó és szinkron a tápellátási frekvenciával, és a forgási periódus megegyezik a sz. váltakozó áramú ciklusokból. Ez azt jelenti, hogy a motor fordulatszáma megegyezik a forgó mágneses térrel. Ez a fajta motor főként ben található áramellátó rendszerek a teljesítménytényező javítása érdekében. Vannak nem gerjesztett és egyenáramú gerjesztett szinkron motorok, amelyek a motor mágneses teljesítményének megfelelően működnek. A nem-gerjesztett szinkron motorok a reluktancia motorok, a hiszterézis motorok és az állandó mágneses motorok. Ez a cikk egy állandó mágneses szinkron motor működéséről szól.

Mi az az állandó mágneses szinkron motor?

Az állandó mágneses szinkron motorok az AC szinkron motorok egyik típusa, ahol a mezőt állandó mágnesek gerjesztik, amelyek szinuszos hátsó EMF-et generálnak. Rotort és állórészt tartalmaz, mint az indukciós motor , de állandó mágnest használnak rotorként a mágneses mező létrehozására. Ezért nincs szükség a tekercselés tekercselésére a forgórész . Háromfázisú kefe nélküli állandó szinuszhullámú motor néven is ismert. A állandó mágneses szinkron motor diagram alább látható.

Állandó mágnes szinkron motor

Állandó mágnes szinkron motor elmélete

Az állandó mágneses szinkron motorok nagyon hatékonyak, kefe nélküli, nagyon gyorsak, biztonságosak és nagy dinamikus teljesítményt nyújtanak a hagyományos motorokhoz képest. Sima nyomatékot, alacsony zajszintet eredményez, és főleg nagy sebességű alkalmazásokhoz használják robotika . Ez egy háromfázisú váltakozó áramú szinkron motor, amely szinkron sebességgel működik az alkalmazott váltakozó áramforrással.

A rotor tekercselése helyett állandó mágneseket szerelnek fel a forgó mágneses mező létrehozására. Mivel nincs egyenáramú forrás, ezek típusú motorok nagyon egyszerűek és kevésbé költségesek. Ez tartalmaz egy állórészt, amelyre 3 tekercs van felszerelve, és egy rotort, amelynek állandó mágnessel van felszerelve a mezőoszlopok létrehozásához. A 3 fázisú bemeneti váltakozó áramú tápellátást az állórész kapja meg a munka megkezdéséhez.

Működési elv

A állandó mágneses szinkron motor működési elve hasonló a szinkron motorhoz. Ez attól a forgó mágneses mezőtől függ, amely szinkron sebességgel generál elektromotoros erőt. Amikor az állórész tekercselését a 3 fázisú tápellátás táplálja, a légrések között forgó mágneses mező jön létre.

Ez akkor állítja elő a forgatónyomatékot, amikor a rotor mező pólusai szinkron sebességgel tartják a forgó mágneses teret, és a rotor folyamatosan forog. Mivel ezek a motorok nem önindító motorok, változó frekvenciájú tápegységet kell biztosítani.

EMF és nyomatékegyenlet

Egy szinkron gépben a fázisonként előidézett átlagos EMF-et dinamikus indukciónak nevezzük egy szinkron motorban, az egyes vezetők által fordulatonként vágott fluxus Pϕ Weber
Ekkor egy fordulat teljesítéséhez szükséges idő 60 / N sec

A vezetőnkénti átlagos indukált EMF az alábbiak segítségével számítható ki

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

Hol Tph = Zph / 2

Ezért az átlagos fázisenkénti EMF

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

Ahol Tph = nem. Fázisonként sorba kapcsolt fordulatok

ϕ = fluxus / pólus weberben

P = nem. Oszlopokból

F = frekvencia Hz-ben

Zph = nem. Fázisonként sorba kapcsolt vezetők közül. = Zph / 3

Az EMF egyenlet az állórész tekercseitől és vezetőitől függ. Ehhez a motorhoz a Kd eloszlási tényezőt és a Kp hangmagasság-tényezőt is figyelembe vesszük.

Ennélfogva, E = 4 x ϕ x f x Tph xKd x Kp

Az állandó mágneses szinkron motor nyomatékegyenlete a következő,

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Az állandó mágneses szinkron motor közvetlen nyomatékszabályozása

Az állandó mágneses szinkron motor vezérléséhez különböző típusú motorokat használunk ellenőrzési rendszerek . A feladattól függően a szükséges kontrolling technikát alkalmazzák. Az állandó mágneses szinkron motor különböző szabályozási módszerei:

Szinuszos kategória

• Skalár
• Vektor: Terepi irányítás (FOC) (helyzetérzékelővel és anélkül)
• Közvetlen nyomatékszabályozás

Trapéz alakú kategória

• Nyílt hurok
• Zárt hurkú (helyzetérzékelővel és anélkül)

Ennek a motornak a közvetlen nyomatékszabályozási technológiája egy nagyon egyszerű vezérlő áramkör, hatékony dinamikus teljesítménnyel és jó szabályozási tartománysal. Nem igényel semmilyen helyzetérzékelőt a rotorhoz. A vezérlési módszer alkalmazásának fő hátránya, hogy nagy nyomatékot és áram hullámot produkál.

Építkezés

A állandó mágneses szinkron motor felépítése hasonló az alapvető szinkron motorhoz, de az egyetlen különbség a rotoron van. A rotornak nincs semmiféle tekercselése, de az állandó mágneseket terepi oszlopok létrehozására használják. A PMSM-ben használt állandó mágnesek nagyobb permeabilitása miatt szamárium-kobaltból és közegből, vasból és bórból állnak.

A legelterjedtebb állandó mágnes a neodímium-bór-vas, tényleges költsége és könnyű hozzáférhetősége miatt. Ebben a típusban az állandó mágnesek a rotorra vannak felszerelve. Az állandó mágnes rotorra történő felszerelése alapján az állandó mágneses szinkron motor felépítése két típusra oszlik. Ők,

Felületre szerelt PMSM

Ebben a konstrukcióban a mágnes a rotor felületére van szerelve. Nagy sebességű alkalmazásokhoz alkalmas, mivel nem robusztus. Egyenletes légrést biztosít, mivel az állandó mágnes és a légrés permeabilitása megegyezik. Nincs vonakodási nyomaték, nagy dinamikus teljesítmény, és alkalmas nagy sebességű eszközökhöz, például robotikához és szerszámhajtásokhoz.

Felületre szerelve

Eltemetett PMSM vagy belső PMSM

Az ilyen típusú konstrukcióban az állandó mágnes be van ágyazva a rotorba, az alábbi ábra szerint. Nagy sebességű alkalmazásokhoz alkalmas és robusztus. A vonakodási nyomaték a motor ékességének köszönhető.

Eltemetve PMSM

Állandó mágneses szinkron motor működése

Az állandó mágneses szinkron motor működése nagyon egyszerű, gyors és hatékony a hagyományos motorokhoz képest. A PMSM működése az állórész forgó mágneses terétől és a rotor állandó mágneses mezőjétől függ. Az állandó mágneseket rotorként használják állandó mágneses fluxus létrehozására, szinkron sebességgel történő működésre és reteszelésre. Az ilyen típusú motorok hasonlóak a kefe nélküli egyenáramú motorokhoz.

A fáziscsoportok az állórész tekercseinek egymáshoz kapcsolásával jönnek létre. Ezeket a fáziscsoportokat összekapcsolva különböző kapcsolatokat hoznak létre, például csillag, Delta, kettős és egyfázisúak. A harmonikus feszültség csökkentése érdekében a tekercseket rövidesen fel kell tekerni egymással.

Amikor a háromfázisú váltakozó áramú tápellátás az állórészhez jut, forgó mágneses teret hoz létre, és az állandó mágneses mező a forgórész állandó mágnesének köszönhetően indukálódik. Ez a rotor szinkronban működik a szinkron sebességgel. A PMSM teljes működése az állórész és a rotor közötti terhelés nélküli légréstől függ.

Ha a légrés nagy, akkor a motor szélsebessége csökken. Az állandó mágnes által létrehozott mezőoszlopok szembetűnőek. Az állandó mágneses szinkron motorok nem önindító motorok. Tehát elektronikusan kell szabályozni az állórész változó frekvenciáját.

Állandó mágnes szinkron motor vs BLDC

Az állandó mágneses szinkron motor (PMSM) és a BLDC ( kefe nélküli egyenáramú motorok ) a következőket tartalmazzák.

Előnyök

A az állandó mágneses szinkron motor előnyei tartalmazza,

• nagyobb sebesség mellett nagyobb hatékonyságot biztosít
• kis méretben, különböző csomagolásban kapható
• a karbantartás és a telepítés nagyon egyszerű, mint az indukciós motor
• képes a teljes nyomaték fenntartására kis sebességnél.
• magas hatékonyság és megbízhatóság
• sima nyomatékot és dinamikus teljesítményt nyújt

Hátrányok

Az állandó mágneses szinkron motorok hátrányai a következők:

• Az ilyen típusú motorok nagyon drágák, összehasonlítva az indukciós motorokkal
• Valahogy nehéz beindítani, mert nem önindító motorok.

Alkalmazások

Az állandó mágneses szinkron motorok alkalmazásai:

• Légkondícionálók
• Hűtőszekrények
• AC kompresszorok
• Közvetlen hajtású mosógépek
• Gépjármű elektromos szervokormány
• Szerszámgépek
• Nagy teljesítményű rendszerek a vezető és a lemaradó teljesítménytényező javítására
• A tapadás ellenőrzése
• Adattároló egységek.
• Szervó hajt
• Ipari alkalmazások, például robotika, repülőgépipar és még sok más.

Így erről van szó az állandó mágneses szinkron motor áttekintése - meghatározás, működés, működési elv, diagram, felépítés, előnyök, hátrányok, alkalmazások, emf és nyomatékegyenlet. Itt van egy kérdés: „Mi a célja az állandó mágnes használatának a szinkron motorokban?