Шта је синхрони мотор са трајним магнетима и његов рад

У електричном систему, синхрони мотори су најчешће коришћени стационарни трофазни мотори наизменичне струје, који претварају електричну енергију у механичку. Овај тип мотора ради синхроном брзином, која је константна и синхроно је са фреквенцијом напајања, а период ротације је једнак интегралу бр. циклуса наизменичне струје. То значи да је брзина мотора једнака обртном магнетном пољу. Ова врста мотора се углавном користи у електроенергетски системи за побољшање фактора снаге. Постоје неузбуђени и једносмерни побуђени синхрони мотори, који раде у складу са магнетном снагом мотора. Релукцијски мотори, мотори за хистерезу и мотори са трајним магнетима су неузбуђени синхрони мотори. Овај чланак говори о раду синхроног мотора са перманентним магнетом.

Шта је синхрони мотор са трајним магнетима?

Синхрони мотори са трајним магнетима су један од типова синхроних мотора наизменичне струје, где поље узбуђују трајни магнети који генеришу синусоидални ЕМФ. Садржи ротор и статор исти као и индукциони мотор , али трајни магнет се користи као ротор за стварање магнетног поља. Отуда нема потребе за навијањем поља намотавањем ротор . Познат је и као трофазни мотор са синусним таласом без четкица. Тхе дијаграм синхроног мотора са трајним магнетима приказано је доле.

Синхрони мотор са трајним магнетима

Теорија синхроних мотора трајних магнета

Синхрони мотори са перманентним магнетима су врло ефикасни, без четкица, врло брзи, сигурни и дају високе динамичке перформансе у поређењу са конвенционалним моторима. Производи глатки обртни моменат, низак ниво буке и углавном се користи за велике брзине попут роботика . То је трофазни синхрони мотор наизменичне струје који ради синхроном брзином са примењеним извором наизменичне струје.

Уместо да се користи намотај за ротор, монтирају се трајни магнети који стварају ротирајуће магнетно поље. Како нема извора једносмерне струје, ови врсте мотора су врло једноставни и јефтинији. Садржи статор са уграђена 3 намотаја и ротор са трајним магнетом постављеним за стварање пољских стубова. Трофазно улазно напајање наизменичном струјом даје се статору да почне да ради.

Принцип рада

Тхе принцип рада синхроног мотора са перманентним магнетом је сличан синхроном мотору. Зависи од обртног магнетног поља које генерише електромоторну силу синхроном брзином. Када се намотај статора напаја трофазним напајањем, између ваздушних празнина ствара се ротирајуће магнетно поље.

То ствара обртни моменат када полови поља ротора синхроном брзином држе обртно магнетно поље и ротор се непрекидно окреће. Како ови мотори нису самопокретачки мотори, неопходно је обезбедити напајање променљиве фреквенције.

ЕМФ и једначина обртног момента

У синхроној машини, просечни ЕМФ индукован по фази назива се динамички индукује ЕМФ у синхроном мотору, флукс пресечен од сваког проводника по окрету је Пϕ Вебер
Тада је потребно време за завршетак једног обртаја 60 / Н сек

Просечни индуковани ЕМФ по проводнику може се израчунати коришћењем

(ПϕН / 60) к Зпх = (ПϕН / 60) к 2Тпх

Где Тпх = Зпх / 2

Према томе, просечни ЕМФ по фази је,

= 4 к ϕ к Тпх к ПН / 120 = 4ϕфТпх

Где је Тпх = бр. Окрета повезаних у серију по фази

ϕ = флукс / пол код вебера

П = не. Од стубова

Ф = фреквенција у Хз

Зпх = бр. Од проводника спојених у серију по фази. = Зпх / 3

Једначина ЕМФ зависи од завојница и проводника на статору. За овај мотор се такође узима у обзир фактор расподеле Кд и фактор нагиба Кп.

Стога, Е = 4 к ϕ к ф к Тпх кКд к Кп

Једначина обртног момента синхроног мотора са перманентним магнетом дата је као,

Т = (3 к Епх к Ипх к синβ) / ωм

Директна контрола обртног момента синхроног мотора са трајним магнетима

За управљање синхроним мотором са перманентним магнетом користимо различите типове контролни системи . У зависности од задатка користи се потребна техника управљања. Различите методе управљања синхроним мотором са трајним магнетима су,

Синусоидна категорија

• Скалар
• Вектор: Теренско оријентисана контрола (ФОЦ) (са и без сензора положаја)
• Директна контрола обртног момента

Трапезоидна категорија

• Отворена петља
• Затворена петља (са и без сензора положаја)

Технологија директног управљања обртним моментом овог мотора је врло једноставно контролно коло са ефикасним динамичким перформансама и добрим дометом управљања. Не захтева сензор положаја за ротор. Главни недостатак употребе ове методе управљања је тај што производи велики обртни моменат и таласање струје.

Конструкција

Тхе синхрона конструкција мотора са перманентним магнетима је сличан основном синхроном мотору, али једина разлика је у ротору. Ротор нема намотаје поља, али трајни магнети се користе за стварање пољских стубова. Стални магнети који се користе у ПМСМ се састоје од самаријума-кобалта и медија, гвожђа и бора због њихове веће пропусности.

Стални магнет који се најчешће користи је неодимијум-бор-гвожђе због његове ефикасне цене и лакоће доступности. Код овог типа трајни магнети су постављени на ротор. На основу монтирања трајног магнета на ротор, конструкција синхроног мотора са перманентним магнетом је подељена у две врсте. Су,

Надземни ПМСМ

У овој конструкцији магнет је постављен на површину ротора. Погодан је за велике брзине, јер није робустан. Обезбеђује уједначен ваздушни размак, јер је пропустљивост трајног магнета и ваздушног размака иста. Нема окретног момента, високе динамичке перформансе и погодан је за брзе уређаје попут роботике и погонских алата.

Површински монтиран

Сахрањен ПМСМ или унутрашњи ПМСМ

У овој врсти конструкције, трајни магнет је уграђен у ротор као што је приказано на доњој слици. Погодан је за велике брзине и добија робусност. Обртни моменат нерад је због издржљивости мотора.

Сахрањен ПМСМ

Рад синхроног мотора са трајним магнетима

Рад синхроног мотора са перманентним магнетом је врло једноставан, брз и ефикасан у поређењу са конвенционалним моторима. Рад ПМСМ-а зависи од обртног магнетног поља статора и константног магнетног поља ротора. Стални магнети се користе као ротор за стварање константног магнетног флукса, раде и закључавају се синхроном брзином. Ове врсте мотора су сличне једносмерним моторима без четкица.

Фазорске групе се формирају међусобним спајањем намотаја статора. Ове фазорске групе су удружене да би створиле различите везе попут звезде, Делта, двоструке и појединачне фазе. Да би се смањили хармонични напони, намотаји треба кратко намотати једни с другима.

Када се статору додели 3-фазно напајање наизменичном струјом, он ствара ротирајуће магнетно поље и константно магнетно поље се индукује услед постојаног магнета ротора. Овај ротор ради синхроно са синхроном брзином. Читав рад ПМСМ-а зависи од ваздушног размака између статора и ротора без оптерећења.

Ако је ваздушни размак велик, тада ће се смањити губици ветра у мотору. Истакнути су полови поља створени перманентним магнетом. Синхрони мотори са перманентним магнетима нису самопокретачки мотори. Дакле, неопходно је електронски контролисати променљиву фреквенцију статора.

Синхрони мотор са трајним магнетима вс БЛДЦ

Разлике између синхроног мотора са трајним магнетима (ПМСМ) и БЛДЦ ( мотори једносмерне струје без четкица ) укључи следеће.

Предности

Тхе предности синхроног мотора са перманентним магнетом укључују,

• пружа већу ефикасност при великим брзинама
• доступан у малим величинама у различитим паковањима
• Одржавање и уградња је врло једноставно од асинхроног мотора
• способан да одржи пуни обртни моменат при малим брзинама.
• висока ефикасност и поузданост
• даје глатки обртни моменат и динамичке перформансе

Мане

Мане синхроних мотора са перманентним магнетима су,

• Ова врста мотора је веома скупа у поређењу са индукционим моторима
• Некако је тешко покренути систем јер они нису самопокретачки мотори.

Апликације

Примене синхроних мотора са перманентним магнетима су,

• Клима уређаји
• Фрижидери
• АЦ компресори
• Машине за прање веша са директним погоном
• Аутомобилски електрични серво управљач
• Алатне машине
• Велики системи напајања за побољшање водећег и заосталог фактора снаге
• Контрола вуче
• Јединице за складиштење података.
• Серво погони
• Индустријске апликације попут роботике, ваздухопловства и многих других.

Дакле, ово је све о томе преглед синхроног мотора са перманентним магнетом - дефиниција, рад, принцип рада, дијаграм, конструкција, предности, недостаци, примена, емф и једначина обртног момента. Ево питања за вас: „Која је сврха употребе трајног магнета у синхроним моторима?