IP54 Mały silnik elektryczny o niskim momencie obrotowym i niskiej prędkości 6KV 10KV Wysoka wydajność

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 indukującym dynamikę 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

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:

Maszyny przemysłowe: Silniki PMAC są wykorzystywane w różnych zastosowaniach maszyn przemysłowych, takich jak pompy, sprężarki, wentylatory i obrabiarki.Oferują wysoką wydajność, dużą gęstość mocy i precyzyjną kontrolę, co czyni je idealnymi do tych zastosowań.

Robotyka: Silniki PMAC są stosowane w robotyce i automatyce, gdzie oferują wysoką gęstość momentu obrotowego, precyzyjną kontrolę i wysoką wydajność.Są często stosowane w ramionach robotów, chwytakach i innych systemach sterowania ruchem.

Systemy HVAC: Silniki PMAC są stosowane w systemach grzewczych, wentylacyjnych i klimatyzacyjnych (HVAC), gdzie zapewniają wysoką wydajność, precyzyjne sterowanie i niski poziom hałasu.Są one często stosowane w wentylatorach i pompach w tych systemach.

Systemy energii odnawialnej: Silniki PMAC są stosowane w systemach energii odnawialnej, takich jak turbiny wiatrowe i urządzenia śledzące energię słoneczną, gdzie oferują wysoką wydajność, dużą gęstość mocy i precyzyjne sterowanie.Są często stosowane w generatorach i systemach śledzenia w tych systemach.

Sprzęt medyczny: Silniki PMAC są stosowane w sprzęcie medycznym, takim jak urządzenia do rezonansu magnetycznego, gdzie zapewniają wysoką gęstość momentu obrotowego, precyzyjną kontrolę i niski poziom hałasu.Są one często stosowane w silnikach napędzających ruchome części tych maszyn.

SPM kontra IPM

Silnik PM można podzielić na dwie główne kategorie: silniki z magnesami trwałymi powierzchniowymi (SPM) i silniki z magnesami trwałymi wewnętrznymi (IPM).Żaden typ konstrukcji silnika nie zawiera prętów wirnika.Oba typy generują strumień magnetyczny przez magnesy trwałe przymocowane do lub wewnątrz wirnika.

Silniki SPM mają magnesy przymocowane do zewnętrznej powierzchni wirnika.Z powodu tego mechanicznego mocowania ich wytrzymałość mechaniczna jest słabsza niż w przypadku silników IPM.Osłabiona wytrzymałość mechaniczna ogranicza maksymalną bezpieczną prędkość mechaniczną silnika.Ponadto silniki te wykazują bardzo ograniczoną istotność magnetyczną (Ld ≈ Lq).

Wartości indukcyjności mierzone na zaciskach wirnika są stałe niezależnie od położenia wirnika.Ze względu na bliski jedności współczynnik istotności, konstrukcje silników SPM polegają w znacznym stopniu, jeśli nie całkowicie, na składowej momentu magnetycznego w celu wytworzenia momentu obrotowego.

Silniki IPM mają magnes stały osadzony w samym wirniku.W przeciwieństwie do swoich odpowiedników SPM, lokalizacja magnesów trwałych sprawia, że ​​silniki IPM są bardzo solidne mechanicznie i nadają się do pracy z bardzo dużymi prędkościami.Silniki te charakteryzują się również stosunkowo wysokim współczynnikiem istotności magnetycznej (Lq > Ld).Ze względu na swoją istotność magnetyczną silnik IPM ma zdolność generowania momentu obrotowego, wykorzystując zarówno komponenty magnetyczne, jak i reluktancyjne momentu obrotowego silnika.

Samoczynne wykrywanie a działanie w pętli zamkniętej

Ostatnie postępy w technologii napędów umożliwiają standardowym napędom prądu przemiennego „samoczynne wykrywanie” i śledzenie położenia magnesu silnika.System z zamkniętą pętlą zazwyczaj wykorzystuje kanał z-pulse do optymalizacji wydajności.Dzięki pewnym procedurom przemiennik zna dokładną pozycję magnesu silnika, śledząc kanały A/B i korygując błędy w kanale Z.Znajomość dokładnego położenia magnesu pozwala na uzyskanie optymalnego momentu obrotowego, co skutkuje optymalną wydajnością.

Osłabienie/wzmocnienie strumienia silników PM

Strumień w silniku z magnesami trwałymi jest generowany przez magnesy.Pole strumienia porusza się po określonej ścieżce, którą można wzmocnić lub przeciwstawić.Wzmocnienie lub zintensyfikowanie pola strumienia pozwoli silnikowi tymczasowo zwiększyć generowany moment obrotowy.Sprzeciwienie się polu strumienia spowoduje zanegowanie istniejącego pola magnetycznego silnika.Zmniejszone pole magnetyczne ograniczy wytwarzanie momentu obrotowego, ale zmniejszy napięcie wstecznej siły elektromotorycznej.Zmniejszone napięcie wstecznej siły elektromotorycznej zwalnia napięcie, aby popychać silnik do pracy z wyższymi prędkościami wyjściowymi.Oba rodzaje pracy wymagają dodatkowego prądu silnika.Kierunek prądu silnika wzdłuż osi d, zapewniany przez sterownik silnika, określa pożądany efekt.

Zalety silników z magnesami trwałymi ziem rzadkich

Wysoka wydajność:Krzywa sprawności silnika asynchronicznego na ogół spada szybciej poniżej 60% obciążenia znamionowego, a sprawność jest bardzo niska przy niewielkim obciążeniu.Krzywa sprawności silnika z magnesami trwałymi ziem rzadkich jest wysoka i płaska i znajduje się w obszarze wysokiej sprawności przy 20% ~ 120% obciążenia znamionowego.

Wysoki współczynnik mocy: Zmierzona wartość współczynnika mocy silnika synchronicznego z magnesami trwałymi ziem rzadkich jest bliska wartości granicznej 1,0.Krzywa współczynnika mocy jest równie wysoka i płaska jak krzywa sprawności.Współczynnik mocy jest wysoki.Kompensacja mocy biernej niskiego napięcia nie jest wymagana, a wydajność systemu dystrybucji energii jest w pełni wykorzystana.

Prąd stojana jest mały:Wirnik nie ma prądu wzbudzenia, moc bierna jest zmniejszona, a prąd stojana jest znacznie zmniejszony.W porównaniu z silnikiem asynchronicznym o tej samej mocy, wartość prądu stojana można zmniejszyć o 30% do 50%.Jednocześnie, ponieważ prąd stojana jest znacznie zmniejszony, wzrost temperatury silnika jest zmniejszony, a smar łożyskowy i żywotność łożyska są wydłużone.

Wysoki moment obrotowy poza stopniem i moment wciągania:Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi ziem rzadkich mają wyższy moment obrotowy poza krokiem i moment wciągania, co sprawia, że ​​silnik ma większą obciążalność i można go płynnie wciągnąć do synchronizacji.

Wady silników z magnesami trwałymi ziem rzadkich

Wysoki koszt: w porównaniu z silnikiem asynchronicznym o tej samej specyfikacji, szczelina powietrzna między stojanem a wirnikiem jest mniejsza, a dokładność przetwarzania każdego elementu jest wysoka;konstrukcja wirnika jest bardziej skomplikowana, a cena materiału ze stali magnetycznej ziem rzadkich jest wysoka;dlatego koszt produkcji silnika jest wysoki, co jest wspólne dla silników asynchronicznych Około 2 razy.

Duży wpływ przy rozruchu z pełną mocą:Podczas rozruchu przy pełnym ciśnieniu prędkość synchroniczną można uzyskać w bardzo krótkim czasie.Wstrząs mechaniczny jest duży.Prąd rozruchowy jest ponad 10 razy większy niż prąd znamionowy.Wpływ na system zasilania jest duży, co wymaga dużej wydajności systemu zasilania.

Stal z magnesami ziem rzadkich jest łatwa do rozmagnesowania:Gdy materiał magnesu trwałego jest poddawany wibracjom, wysokiej temperaturze i prądowi przeciążeniowemu, jego przenikalność magnetyczna może się zmniejszyć lub występuje zjawisko rozmagnesowania, które zmniejsza wydajność silnika z magnesami trwałymi.