Chłodzony cieczą silnik z magnesami trwałymi o strumieniu promieniowym Długa żywotność

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.

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.

Różnice między silnikiem z magnesami trwałymi a silnikiem asynchronicznym

01. Struktura wirnika

Silnik asynchroniczny: Wirnik składa się z żelaznego rdzenia i uzwojenia, głównie wirników klatkowych i drutowych.Wirnik klatkowy jest odlewany z aluminiowych prętów.Pole magnetyczne pręta aluminiowego przecinającego stojan napędza wirnik.

Silnik PMSM: Magnesy trwałe są osadzone w biegunach magnetycznych wirnika i są wprawiane w ruch obrotowy przez wirujące pole magnetyczne generowane w stojanie zgodnie z zasadą, że bieguny magnetyczne tej samej fazy przyciągają różne odpychanie.

02. Wydajność

Silniki asynchroniczne: muszą pobierać prąd ze wzbudzenia sieci, co powoduje pewną utratę energii, prądu biernego silnika i niskiego współczynnika mocy.

Silnik PMSM: Pole magnetyczne jest wytwarzane przez magnesy trwałe, wirnik nie potrzebuje prądu wzbudzającego, a wydajność silnika jest lepsza.

03. Objętość i waga

Zastosowanie wysokowydajnych materiałów z magnesami trwałymi sprawia, że ​​pole magnetyczne szczeliny powietrznej silników synchronicznych z magnesami trwałymi jest większe niż w przypadku silników asynchronicznych.Rozmiar i waga są zmniejszone w porównaniu z silnikami asynchronicznymi.Będzie o jeden lub dwa rozmiary mniejsze niż silniki asynchroniczne.

04. Prąd rozruchowy silnika

Silnik asynchroniczny: jest uruchamiany bezpośrednio przez energię elektryczną o częstotliwości sieciowej, a prąd rozruchowy jest duży, który może osiągnąć 5 do 7 razy prąd znamionowy, co ma ogromny wpływ na sieć energetyczną w jednej chwili.Duży prąd rozruchowy powoduje wzrost spadku napięcia rezystancji upływowej uzwojenia stojana, a moment rozruchowy jest mały, więc nie można uzyskać rozruchu przy dużym obciążeniu.Nawet jeśli używany jest falownik, można go uruchomić tylko w zakresie znamionowego prądu wyjściowego.

Silnik PMSM: jest napędzany przez dedykowany sterownik, który nie spełnia znamionowych wymagań wyjściowych reduktora.Rzeczywisty prąd rozruchowy jest mały, prąd jest stopniowo zwiększany w zależności od obciążenia, a moment rozruchowy jest duży.

05. Współczynnik mocy

Silniki asynchroniczne mają niski współczynnik mocy, muszą pochłaniać dużą ilość prądu biernego z sieci energetycznej, duży prąd rozruchowy silników asynchronicznych spowoduje krótkotrwały wpływ na sieć energetyczną, a długotrwałe użytkowanie spowoduje pewne uszkodzenia do urządzeń sieci elektroenergetycznej i transformatorów.Konieczne jest dodanie jednostek kompensacji mocy i wykonanie kompensacji mocy biernej, aby zapewnić jakość sieci elektroenergetycznej i zwiększyć koszty użytkowania urządzeń.

W wirniku silnika synchronicznego z magnesami trwałymi nie występuje prąd indukowany, a współczynnik mocy silnika jest wysoki, co poprawia współczynnik jakości sieci elektroenergetycznej i eliminuje konieczność instalowania kompensatora.

06. Konserwacja

Konstrukcja silnika asynchronicznego + reduktora będzie generować wibracje, ciepło, wysoką awaryjność, duże zużycie smaru i wysokie koszty konserwacji ręcznej;spowoduje to pewne straty związane z przestojami.

Trójfazowy silnik synchroniczny z magnesami trwałymi bezpośrednio napędza sprzęt.Ponieważ reduktor jest wyeliminowany, prędkość wyjściowa silnika jest niska, hałas mechaniczny jest niski, wibracje mechaniczne są małe, a wskaźnik awaryjności jest niski.Cały układ napędowy jest prawie bezobsługowy.

Dlaczego silniki z magnesami trwałymi są bardziej wydajne?

Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi składa się głównie ze stojana, wirnika i elementów obudowy.Podobnie jak w przypadku zwykłych silników prądu przemiennego, rdzeń stojana jest strukturą laminowaną w celu zmniejszenia strat żelaza spowodowanych prądami wirowymi i efektami histerezy podczas pracy silnika;uzwojenia są również zwykle trójfazowymi strukturami symetrycznymi, ale dobór parametrów jest zupełnie inny.

Część wirnika ma różne formy, w tym wirniki z magnesami trwałymi z rozruchowymi klatkami wiewiórkowymi oraz wbudowane lub montowane powierzchniowo wirniki z czystymi magnesami trwałymi.Rdzeń wirnika może być wykonany w formie litej lub laminowany.Wirnik jest wyposażony w materiał z magnesem trwałym, który jest powszechnie nazywany stalą magnetyczną.

Podczas normalnej pracy silnika z magnesami trwałymi wirnik i pole magnetyczne stojana są w stanie synchronicznym, nie ma indukowanego prądu w części wirnika, nie ma utraty miedzi wirnika, histerezy i utraty prądów wirowych i nie ma należy rozważyć problem utraty wirnika i wytwarzania ciepła.

Ogólnie rzecz biorąc, silnik z magnesami trwałymi jest zasilany przez specjalną przetwornicę częstotliwości i naturalnie ma funkcję miękkiego startu.

Ponadto silnik z magnesami trwałymi jest silnikiem synchronicznym, który ma właściwości regulacji współczynnika mocy silnika synchronicznego poprzez siłę wzbudzenia, dzięki czemu współczynnik mocy można zaprojektować na określoną wartość.

Z punktu widzenia rozruchu, ze względu na fakt, że silnik z magnesami trwałymi jest uruchamiany przez zasilacz o zmiennej częstotliwości lub wspomagającą przetwornicę częstotliwości, proces rozruchu silnika z magnesami trwałymi jest łatwy do zrealizowania;podobnie do rozruchu silnika o zmiennej częstotliwości, pozwala uniknąć wad rozruchu zwykłego silnika asynchronicznego typu klatkowego.

Krótko mówiąc, wydajność i współczynnik mocy silników z magnesami trwałymi może osiągnąć bardzo wysoki poziom, a konstrukcja jest bardzo prosta.

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.