Przemysłowe wnętrza Trójfazowy silnik z magnesami trwałymi 75 kW 100 kW Silnik synchroniczny IPM

Dlaczego warto wybrać silniki prądu przemiennego z magnesami trwałymi?
 
Silniki prądu przemiennego z magnesami trwałymi (PMAC) oferują kilka zalet w porównaniu z innymi typami silników, w tym:
 
Wysoka wydajność: Silniki PMAC są bardzo wydajne ze względu na brak strat miedzianych wirnika i zmniejszone straty uzwojenia.Mogą osiągnąć sprawność do 97%, co skutkuje znaczną oszczędnością energii.
 
Wysoka gęstość mocy: Silniki PMAC mają wyższą gęstość mocy w porównaniu z innymi typami silników, co oznacza, że ​​mogą wytwarzać więcej mocy na jednostkę wielkości i wagi.Dzięki temu idealnie nadają się do zastosowań, w których przestrzeń jest ograniczona.
 
Wysoka gęstość momentu obrotowego: Silniki PMAC mają wysoką gęstość momentu obrotowego, co oznacza, że ​​mogą wytwarzać większy moment obrotowy na jednostkę wielkości i wagi.Dzięki temu idealnie nadają się do zastosowań, w których wymagany jest wysoki moment obrotowy.
 
Ograniczona konserwacja: ponieważ silniki PMAC nie mają szczotek, wymagają mniej konserwacji i mają dłuższą żywotność niż inne typy silników.
 
Ulepszona kontrola: Silniki PMAC mają lepszą kontrolę prędkości i momentu obrotowego w porównaniu z innymi typami silników, co czyni je idealnymi do zastosowań, w których wymagana jest precyzyjna kontrola.
 
Przyjazny dla środowiska: Silniki PMAC są bardziej przyjazne dla środowiska niż inne typy silników, ponieważ wykorzystują metale ziem rzadkich, które są łatwiejsze do recyklingu i wytwarzają mniej odpadów w porównaniu z innymi typami silników.
 
Ogólnie rzecz biorąc, zalety silników PMAC sprawiają, że są one doskonałym wyborem do szerokiego zakresu zastosowań, w tym pojazdów elektrycznych, maszyn przemysłowych i systemów energii odnawialnej.
 
 
Silniki prądu przemiennego z magnesami trwałymi (PMAC) mają szeroki zakres zastosowań, w tym:
 

Zasada działania

Zasada działania silnika synchronicznego z magnesami trwałymi jest podobna do silnika synchronicznego.Zależy to od wirującego pola magnetycznego, które generuje siłę elektromotoryczną przy prędkości synchronicznej.Gdy uzwojenie stojana jest zasilane energią trójfazową, między szczelinami powietrznymi powstaje wirujące pole magnetyczne.
 
Powoduje to wytwarzanie momentu obrotowego, gdy bieguny pola wirnika utrzymują wirujące pole magnetyczne z prędkością synchroniczną, a wirnik obraca się w sposób ciągły.Ponieważ silniki te nie są silnikami samoczynnymi, konieczne jest zapewnienie zasilania o zmiennej częstotliwości.
 
Równanie pola elektromagnetycznego i momentu obrotowego

W maszynie synchronicznej średnia siła elektromotoryczna indukowana na fazę jest nazywana polem elektromagnetycznym indukowanym dynamicznie w silniku synchronicznym, strumień wycinany przez każdy przewodnik na obrót wynosi Pϕ Webera
Wtedy czas potrzebny na wykonanie jednego obrotu wynosi 60/N sek
 
Średnią EMF indukowaną na przewodnik można obliczyć za pomocą
 
( PϕN / 60 ) x Zph = ( PϕN / 60 ) x 2Tph
 
Gdzie Tph = Zph / 2
 
Dlatego średni EMF na fazę wynosi,
 
= 4 x ϕ x Tph x PN/120 = 4ϕfTph
Gdzie Tph = nie.Zwojów połączonych szeregowo na fazę
 
ϕ = strumień/biegun w Weberze
 
P = nie.biegunów
 
F= częstotliwość w Hz
 
Zph= nie.Z przewodów połączonych szeregowo na fazę.= Zph/3
 
Równanie EMF zależy od cewek i przewodników na stojanie.W przypadku tego silnika uwzględniono również współczynnik dystrybucji Kd i współczynnik skoku Kp.
 
Stąd E = 4 x ϕ xfx Tph xKd x Kp
 
Równanie momentu obrotowego silnika synchronicznego z magnesami trwałymi jest podane jako
 
T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm
 

Budowa silnika IPM (wewnętrzny magnes trwały).

Konwencjonalny silnik SPM (surface permanent magnet) ma konstrukcję, w której magnes trwały jest przymocowany do powierzchni wirnika.Wykorzystuje tylko moment magnetyczny z magnesu.Z drugiej strony silnik IPM oprócz momentu magnetycznego wykorzystuje reluktancję wynikającą z oporu magnetycznego poprzez osadzenie magnesu stałego w samym wirniku.

SPM vs IPM Struktura wirnika silnika

Właściwości silnika IPM (wewnętrzny magnes trwały).

Wysoki moment obrotowy i wysoka wydajność
Wysoki moment obrotowy i wysoką moc wyjściową uzyskuje się dzięki zastosowaniu momentu reluktancyjnego oprócz momentu magnetycznego.

Energooszczędna praca
Zużywa do 30% mniej energii w porównaniu do konwencjonalnych silników SPM.

Szybki obrót
Może reagować na szybkie obroty silnika, kontrolując dwa rodzaje momentu obrotowego za pomocą sterowania wektorowego.

Bezpieczeństwo
Ponieważ magnes stały jest osadzony, bezpieczeństwo mechaniczne jest większe, ponieważ w przeciwieństwie do SPM magnes nie odłącza się pod wpływem siły odśrodkowej.

Funkcje sterowania wektorowego

Podczas gdy w konwencjonalnym systemie (układ przewodzenia 120 stopni) prąd wywierany jest na silnik w postaci fali prostokątnej, sterowanie wektorowe wywiera wrażenie na napięcie, które zmienia się w falę sinusoidalną w kierunku położenia wirnika (kąta magnesu), dzięki czemu możliwe staje się kontrolować prąd silnika.

Działanie silnika synchronicznego z magnesami trwałymi:
Działanie silnika synchronicznego z magnesami trwałymi jest bardzo proste, szybkie i efektywne w porównaniu z silnikami konwencjonalnymi.Działanie PMSM zależy od wirującego pola magnetycznego stojana i stałego pola magnetycznego wirnika.Magnesy trwałe służą jako wirnik do wytwarzania stałego strumienia magnetycznego oraz działają i blokują się z prędkością synchroniczną.Te typy silników są podobne do bezszczotkowych silników prądu stałego.
 
Grupy wskazów powstają poprzez połączenie ze sobą uzwojeń stojana.Te grupy wskazów są połączone ze sobą, tworząc różne połączenia, takie jak gwiazda, delta oraz podwójne i pojedyncze fazy.Aby zredukować napięcia harmoniczne, uzwojenia powinny być krótko nawinięte względem siebie.
 
Kiedy trójfazowe zasilanie prądem przemiennym jest dostarczane do stojana, wytwarza on wirujące pole magnetyczne, a stałe pole magnetyczne jest indukowane przez magnes stały wirnika.Wirnik ten pracuje synchronicznie z prędkością synchroniczną.Cała praca PMSM zależy od szczeliny powietrznej między stojanem a wirnikiem bez obciążenia.
 
Jeśli szczelina powietrzna jest duża, straty powietrza silnika zostaną zmniejszone.Bieguny pola utworzone przez magnes stały są wyraźne.Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi nie są silnikami samoczynnymi.Dlatego konieczne jest elektroniczne sterowanie zmienną częstotliwością stojana.
 

Zalety:

Zalety silnika synchronicznego z magnesami trwałymi obejmują,

Zapewnia wyższą wydajność przy dużych prędkościach

Dostępne w małych rozmiarach w różnych opakowaniach

Konserwacja i instalacja są bardzo łatwe niż w przypadku silnika indukcyjnego

Zdolne do utrzymania pełnego momentu obrotowego przy niskich prędkościach

Wysoka wydajność i niezawodność

Zapewnia płynny moment obrotowy i dynamiczną wydajność

Niedogodności:

Wady silników synchronicznych z magnesami trwałymi to:

Tego typu silniki są bardzo drogie w porównaniu z silnikami indukcyjnymi

Jakoś trudno je uruchomić bo nie są to silniki samorozruchowe.

Jakie czynniki należy wziąć pod uwagę przy wyborze silnika z magnesami trwałymi?

① Rozważ swoje wymagania dotyczące aplikacji

Pierwszym krokiem przy wyborze silnika z magnesem neodymowym jest rozważenie wymagań aplikacji.Jakiej mocy wyjściowej potrzebujesz?Jakie wymagania dotyczące prędkości i momentu obrotowego ma Twoja aplikacja?Odpowiedzi na te pytania pomogą zawęzić opcje i wybrać silnik, który będzie działał w konkretnym zastosowaniu.

② Koszt

Oczywiście koszt jest zawsze czynnikiem przy dokonywaniu jakiegokolwiek zakupu — dotyczy to również wyboru silnika.Ceny silników z magnesami trwałymi mogą wahać się od kilkuset dolarów do kilku tysięcy.Przed podjęciem decyzji porównaj ceny różnych dostawców.Ale pamiętaj też, że czasami dostajesz to, za co płacisz.Więc nie wybieraj najtańszej opcji bez uprzedniego zbadania.

③ Rozmiar/waga

Rozmiar i waga silnika zostaną określone na podstawie wymagań dotyczących mocy i zastosowania, w którym będzie on używany.Jeśli przestrzeń jest na wagę złota, musisz wziąć to pod uwagę w procesie podejmowania decyzji.

④ Konserwacja

Silniki z magnesami neodymowymi są na ogół bardzo łatwe w utrzymaniu, ale nadal ważne jest rozważenie, jak łatwe lub trudne będzie wykonywanie rutynowych czynności konserwacyjnych, takich jak wymiana oleju i naprawa hamulców.

⑤ Wymagania dotyczące wydajności

Sprawność to kolejna ważna kwestia przy wyborze silnika z magnesami trwałymi.Silniki o wyższej sprawności zużywają mniej energii, co w dłuższej perspektywie pozwala zaoszczędzić pieniądze.Porównując oceny wydajności, pamiętaj, aby porównać jabłka z jabłkami, patrząc na silniki o tej samej wielkości i podobnej mocy wyjściowej.

⑥ Trwałość

Silniki z magnesami trwałymi są przeznaczone do długotrwałego użytkowania, ale niektóre modele są trwalsze niż inne.Jeśli Twoja aplikacja jest szczególnie wymagająca, musisz upewnić się, że wybierasz silnik, który sprosta rygorom Twojej konkretnej aplikacji.

⑦ Opcje montażu

Jak będzie montowany silnik?Niektóre silniki są dostarczane z wieloma opcjami montażu, podczas gdy inne są ograniczone tylko do jednej lub dwóch możliwości.Musisz upewnić się, że wybrany silnik można zamontować w sposób wymagany dla danego zastosowania

⑧ Wybierz właściwego dostawcę

Na koniec upewnij się, że wybrałeś odpowiedniego dostawcę.Współpraca z renomowanym dostawcą, który ma doświadczenie w projektowaniu i produkcji silników PM, pomoże zapewnić, że otrzymasz produkt wysokiej jakości, który spełni Twoje specyficzne potrzeby.