Ce este un motor sincron cu magnet permanent și funcționarea acestuia

Într-un sistem electric, motoare sincrone sunt cele mai utilizate motoare de curent alternativ trifazate în stare stabilă, care transformă energia electrică în energie mecanică. Acest tip de motor funcționează la viteză sincronă, care este constantă și este sincronă cu frecvența de alimentare, iar perioada de rotație este egală cu numărul integral. de cicluri de curent alternativ. Asta înseamnă că viteza motorului este egală cu câmpul magnetic rotativ. Acest tip de motor este utilizat în principal în sisteme de alimentare pentru a îmbunătăți factorul de putere. Există motoare sincrone neexcitate și excitate DC, care funcționează în funcție de puterea magnetică a motorului. Motoarele de reticență, motoarele de histerezis și motoarele cu magnet permanent sunt motoarele sincrone neexcitate. Acest articol se referă la funcționarea unui motor sincron cu magnet permanent.

Ce este un motor sincron cu magnet permanent?

Motoarele sincrone cu magnet permanent sunt unul dintre tipurile de motoare sincrone de curent alternativ, unde câmpul este excitat de magneți permanenți care generează EMF spate sinusoidal. Conține un rotor și un stator identic cu cel al unui motor de inducție , dar un magnet permanent este folosit ca rotor pentru a crea un câmp magnetic. Prin urmare, nu este nevoie să înfășurați câmpul înfășurat rotorul . Este, de asemenea, cunoscut sub numele de motor cu undă sinusoidală permanentă fără perii cu 3 faze. diagrama motorului sincron cu magnet permanent este prezentat mai jos.

Motor sincron cu magnet permanent

Teoria motorului sincron cu magnet permanent

Motoarele sincrone cu magnet permanent sunt foarte eficiente, fără perii, foarte rapide, sigure și oferă performanțe dinamice ridicate în comparație cu motoarele convenționale. Produce un cuplu lin, zgomot redus și este utilizat în principal pentru aplicații de mare viteză, cum ar fi robotică . Este un motor sincron trifazat care funcționează la viteză sincronă cu sursa de curent alternativ aplicată.

În loc să folosească înfășurarea pentru rotor, magneții permanenți sunt montați pentru a crea un câmp magnetic rotativ. Deoarece nu există o sursă de curent continuu, acestea tipuri de motoare sunt foarte simple și costuri mai mici. Conține un stator cu 3 înfășurări instalate pe acesta și un rotor cu magnet permanent montat pentru a crea stâlpi de câmp. Alimentarea trifazată de curent alternativ este dată statorului pentru a începe să funcționeze.

Principiul de funcționare

principiul de funcționare a motorului sincron cu magnet permanent este similar cu motorul sincron. Depinde de câmpul magnetic rotativ care generează forța electromotivă la viteză sincronă. Când înfășurarea statorului este alimentată prin alimentarea cu 3 faze, se creează un câmp magnetic rotativ între golurile de aer.

Acest lucru produce cuplul atunci când polii câmpului rotorului țin câmpul magnetic rotativ la viteză sincronă și rotorul se rotește continuu. Deoarece aceste motoare nu sunt motoare cu pornire automată, este necesar să se furnizeze o sursă de alimentare cu frecvență variabilă.

EMF și ecuația cuplului

Într-o mașină sincronă, EMF mediu indus pe fază se numește dinamic induce EMF într-un motor sincron, fluxul tăiat de fiecare conductor pe rotație este Pϕ Weber
Apoi, timpul necesar pentru a finaliza o revoluție este de 60 / N sec

CEM mediu indus de un conductor poate fi calculat folosind

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

Unde Tph = Zph / 2

Prin urmare, CEM mediu pe fază este,

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

Unde Tph = nu. De ture conectate în serie pe fază

ϕ = flux / pol în weber

P = nu. De poli

F = frecvența în Hz

Zph = nu. Din conductoare conectate în serie pe fază. = Zph / 3

Ecuația EMF depinde de bobine și de conductorii de pe stator. Pentru acest motor, se iau în calcul și factorul de distribuție Kd și factorul de înălțime Kp.

Prin urmare, E = 4 x ϕ x f x Tph xKd x Kp

Ecuația cuplului unui motor sincron cu magnet permanent este dată ca,

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Control direct al cuplului motorului sincron cu magnet permanent

Pentru a controla motorul sincron cu magnet permanent, folosim diferite tipuri de sistem de control . În funcție de sarcină, se folosește tehnica de control necesară. Diferitele metode de control ale motorului sincron cu magnet permanent sunt,

Categorie sinusoidală

• Scalar
• Vector: Control orientat pe câmp (FOC) (cu și fără senzor de poziție)
• Control direct al cuplului

Categorie trapezoidală

• Buclă deschisă
• Buclă închisă (cu și fără senzor de poziție)

Tehnologia de control al cuplului direct al acestui motor este un circuit de control foarte simplu, cu performanțe dinamice eficiente și o gamă de control bună. Nu necesită senzor de poziție pentru rotor. Principalul dezavantaj al utilizării acestei metode de control este că produce un cuplu ridicat și o ondulare curentă.

Constructie

construcția motorului sincron cu magnet permanent este similar cu motorul sincron de bază, dar singura diferență este cu rotorul. Rotorul nu are nicio înfășurare de câmp, dar magneții permanenți sunt folosiți pentru a crea poli de câmp. Magneții permanenți utilizați în PMSM sunt compuși din samariu-cobalt și mediu, fier și bor datorită permeabilității lor mai mari.

Cel mai utilizat magnet permanent este neodim-bor-fier datorită costului său efectiv și ușurinței de disponibilitate. În acest tip, magneții permanenți sunt montați pe rotor. Pe baza montării magnetului permanent pe rotor, construcția unui motor sincron cu magnet permanent este împărțită în două tipuri. Sunt,

PMSM montat la suprafață

În această construcție, magnetul este montat pe suprafața rotorului. Este potrivit pentru aplicații de mare viteză, deoarece nu este robust. Oferă un spațiu de aer uniform, deoarece permeabilitatea magnetului permanent și a spațiului de aer este aceeași. Fără cuplu de reticență, performanță dinamică ridicată și adecvat pentru dispozitive de mare viteză, cum ar fi robotica și unitățile de scule.

Suprafață montată

PMSM îngropat sau PMSM interior

În acest tip de construcție, magnetul permanent este încorporat în rotor așa cum se arată în figura de mai jos. Este potrivit pentru aplicații de mare viteză și obține robustețe. Cuplul de reticență se datorează sensibilității motorului.

PMSM îngropat

Funcționarea motorului sincron cu magnet permanent

Funcționarea motorului sincron cu magnet permanent este foarte simplă, rapidă și eficientă în comparație cu motoarele convenționale. Funcționarea PMSM depinde de câmpul magnetic rotativ al statorului și de câmpul magnetic constant al rotorului. Magneții permanenți sunt folosiți ca rotor pentru a crea flux magnetic constant, funcționează și se blochează la viteză sincronă. Aceste tipuri de motoare sunt similare cu motoarele DC fără perii.

Grupurile fazorale se formează prin unirea înfășurărilor statorului între ele. Aceste grupuri fazorale sunt unite pentru a forma conexiuni diferite, cum ar fi o stea, Delta, faze duble și simple. Pentru a reduce tensiunile armonice, înfășurările ar trebui să fie înfășurate la scurt timp între ele.

Când sursa de curent alternativ trifazată este dată statorului, acesta creează un câmp magnetic rotativ și câmpul magnetic constant este indus datorită magnetului permanent al rotorului. Acest rotor funcționează în sincronism cu viteza sincronă. Întreaga funcționare a PMSM depinde de spațiul de aer dintre stator și rotor fără sarcină.

Dacă decalajul de aer este mare, atunci pierderile de vânt ale motorului vor fi reduse. Polii de câmp creați de magnetul permanent sunt evidențiați. Motoarele sincrone cu magnet permanent nu sunt motoare cu pornire automată. Deci, este necesar să controlați frecvența variabilă a statorului electronic.

Motor sincron cu magnet permanent vs BLDC

Diferențele dintre motorul sincron cu magnet permanent (PMSM) și BLDC ( motoare de curent continuu fără perii ) include următoarele.

Avantaje

avantajele motorului sincron cu magnet permanent include,

• oferă o eficiență mai mare la viteze mari
• disponibil în dimensiuni mici la diferite pachete
• întreținerea și instalarea sunt foarte ușoare decât un motor cu inducție
• capabil să mențină cuplul complet la viteze mici.
• eficiență și fiabilitate ridicate
• oferă cuplu lin și performanță dinamică

Dezavantaje

Dezavantajele motoarelor sincrone cu magnet permanent sunt,

• Acest tip de motoare sunt foarte scumpe în comparație cu motoarele cu inducție
• Oarecum dificil de pornit, deoarece nu sunt motoare cu pornire automată.

Aplicații

Aplicațiile motoarelor sincrone cu magnet permanent sunt,

• Aer conditionat
• Frigidere
• Compresoare de curent alternativ
• Mașini de spălat, care sunt cu acționare directă
• Servodirecție electrică auto
• Masini-unelte
• Sisteme mari de putere pentru a îmbunătăți factorul de putere de conducere și întârziat
• Controlul tracțiunii
• Unități de stocare a datelor.
• Unități servo
• Aplicații industriale precum robotica, industria aerospațială și multe altele.

Astfel, totul este vorba o prezentare generală a motorului sincron cu magnet permanent - definiție, funcționare, principiu de funcționare, diagramă, construcție, avantaje, dezavantaje, aplicații, CEM și ecuația cuplului. Iată o întrebare pentru dvs. „Care este scopul utilizării unui magnet permanent în motoarele sincrone?