Wat is een synchrone motor met permanente magneet en zijn werking

In een elektrisch systeem, synchrone motoren zijn de meest gebruikte stationaire 3-fase AC-motoren, die elektrische energie omzetten in mechanische energie. Dit type motor werkt met een synchrone snelheid, die constant is en synchroon is met de voedingsfrequentie en de rotatieperiode is gelijk aan de integrale nr. van AC-cycli. Dat betekent dat de snelheid van de motor gelijk is aan het roterende magnetische veld. Dit type motor wordt voornamelijk gebruikt in voedingssystemen om de arbeidsfactor te verbeteren. Er zijn niet-geëxciteerde en DC-geëxciteerde synchrone motoren, die werken volgens het magnetische vermogen van de motor. Reluctantiemotoren, hysteresismotoren en permanentmagneetmotoren zijn de niet-geëxciteerde synchrone motoren. Dit artikel gaat helemaal over de werking van een synchrone motor met permanente magneet.

Wat is een synchrone motor met permanente magneet?

De synchrone motoren met permanente magneet zijn een van de soorten synchrone AC-motoren, waarbij het veld wordt aangeslagen door permanente magneten die een sinusvormige tegen-EMF genereren. Het bevat dezelfde rotor en stator als die van een inductiemotor , maar een permanente magneet wordt gebruikt als een rotor om een ​​magnetisch veld te creëren. Daarom is het niet nodig om de veldwikkeling op te wikkelen de rotor ​Het is ook bekend als een 3-fasen borstelloze permanente sinusmotor. De synchroon motordiagram met permanente magneet wordt hieronder weergegeven.

Synchrone motor met permanente magneet

Permanente magneet synchrone motorentheorie

De synchrone motoren met permanente magneet zijn zeer efficiënt, borstelloos, zeer snel, veilig en leveren hoge dynamische prestaties in vergelijking met conventionele motoren. Het produceert een soepel koppel, laag geluidsniveau en wordt voornamelijk gebruikt voor toepassingen met hoge snelheid, zoals robotica ​Het is een 3-fasige AC-synchrone motor die op synchrone snelheid draait met de toegepaste AC-bron.

In plaats van een wikkeling voor de rotor te gebruiken, worden permanente magneten gemonteerd om een ​​roterend magnetisch veld te creëren. Omdat er geen DC-bron is, zijn deze soorten motoren zijn heel eenvoudig en goedkoper. Het bevat een stator met 3 windingen erop geïnstalleerd en een rotor met een permanente magneet die is gemonteerd om veldpolen te creëren. De driefasige wisselstroomvoeding wordt aan de stator gegeven om te beginnen met werken.

Werkend principe

De werkingsprincipe van de synchrone motor met permanente magneet is vergelijkbaar met de synchrone motor. Het hangt af van het roterende magnetische veld dat elektromotorische kracht genereert met synchrone snelheid. Wanneer de statorwikkeling wordt bekrachtigd door de 3-fasen voeding te geven, ontstaat er een roterend magnetisch veld tussen de luchtspleten.

Dit produceert het koppel wanneer de rotorveldpolen het roterende magnetische veld met synchrone snelheid vasthouden en de rotor continu roteert. Aangezien deze motoren geen zelfstartende motoren zijn, is het noodzakelijk om een ​​voeding met variabele frequentie te leveren.

EMF en koppelvergelijking

In een synchrone machine wordt de gemiddelde EMF die per fase wordt geïnduceerd dynamisch genoemd, induceert EMF in een synchrone motor, de flux die door elke geleider per omwenteling wordt afgesneden, is Pϕ Weber
Dan is de tijd die nodig is om een ​​omwenteling te voltooien 60 / N sec

De gemiddelde EMF geïnduceerd per geleider kan worden berekend met behulp van

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

Waar Tph = Zph / 2

Daarom is de gemiddelde EMF per fase,

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

Waar Tph = nee. Aantal windingen in serie geschakeld per fase

ϕ = flux / pool in weber

P = nee. Van palen

F = frequentie in Hz

Zph = nee. Van in serie geschakelde geleiders per fase. = Zph / 3

De EMF-vergelijking hangt af van de spoelen en de geleiders op de stator. Voor deze motor wordt ook rekening gehouden met verdelingsfactor Kd en pitchfactor Kp.

Vandaar, E = 4 x ϕ X f x Tph xKd x Kp

De koppelvergelijking van een synchrone motor met permanente magneet wordt gegeven als,

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Directe koppelregeling van synchrone motor met permanente magneet

Om de synchrone motor met permanente magneet te besturen, gebruiken we verschillende soorten controlesystemen ​Afhankelijk van de taak wordt de nodige besturingstechniek gebruikt. De verschillende besturingsmethoden van synchrone motoren met permanente magneten zijn,

Sinusoïdale categorie

• Scalair
• Vector: Veldgeoriënteerde besturing (FOC) (met en zonder positiesensor)
• Directe koppelregeling

Trapeziumvormige categorie

• Open lus
• Closed-loop (met en zonder positiesensor)

De directe koppelregelingstechnologie van deze motor is een zeer eenvoudig regelcircuit met effectieve dynamische prestaties en een goed regelbereik. Er is geen positiesensor voor de rotor nodig. Het belangrijkste nadeel van het gebruik van deze regelmethode is dat deze een hoog koppel en een stroomrimpel produceert.

Bouw

De permanente magneet synchrone motorconstructie is vergelijkbaar met de basissynchrone motor, maar het enige verschil is met de rotor. De rotor heeft geen veldwikkeling, maar de permanente magneten worden gebruikt om veldpolen te maken. De permanente magneten die in de PMSM worden gebruikt, zijn gemaakt van samarium-kobalt en medium, ijzer en boor vanwege hun hogere permeabiliteit.

De meest gebruikte permanente magneet is neodymium-boor-ijzer vanwege zijn effectieve kosten en gemakkelijke beschikbaarheid. Bij dit type zijn de permanente magneten op de rotor gemonteerd. Op basis van de montage van de permanente magneet op de rotor, is de constructie van een synchrone motor met permanente magneet verdeeld in twee typen. Zij zijn,

Opbouw PMSM

Bij deze constructie is de magneet op het oppervlak van de rotor gemonteerd. Het is geschikt voor hogesnelheidstoepassingen, aangezien het niet robuust is. Het zorgt voor een uniforme luchtspleet omdat de doorlaatbaarheid van de permanente magneet en de luchtspleet hetzelfde is. Geen reluctantiekoppel, hoge dynamische prestaties en geschikt voor apparaten met hoge snelheid zoals robotica en gereedschapsaandrijvingen.

Opbouwmontage

Begraven PMSM of interieur PMSM

Bij dit type constructie is de permanente magneet in de rotor ingebed zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Het is geschikt voor hogesnelheidstoepassingen en wordt robuust. Het reluctantiekoppel is te wijten aan de opvallendheid van de motor.

Begraven PMSM

Werking van synchrone motor met permanente magneet

De werking van de synchrone motor met permanente magneet is zeer eenvoudig, snel en effectief in vergelijking met conventionele motoren. De werking van PMSM is afhankelijk van het roterende magnetische veld van de stator en het constante magnetische veld van de rotor. De permanente magneten worden gebruikt als de rotor om een ​​constante magnetische flux te creëren, werken en vergrendelen met synchrone snelheid. Dit soort motoren lijkt op borstelloze DC-motoren.

De fasorgroepen worden gevormd door de wikkelingen van de stator met elkaar te verbinden. Deze fasorgroepen zijn samengevoegd om verschillende verbindingen te vormen, zoals een ster, delta, dubbele en enkele fasen. Om harmonische spanningen te verminderen, moeten de wikkelingen kort met elkaar worden gewikkeld.

Wanneer de 3-fasen AC-voeding aan de stator wordt gegeven, creëert deze een roterend magnetisch veld en wordt het constante magnetische veld geïnduceerd door de permanente magneet van de rotor. Deze rotor werkt synchroon met de synchrone snelheid. De hele werking van de PMSM hangt af van de luchtspleet tussen de stator en rotor zonder belasting.

Als de luchtspleet groot is, worden de luchtverplaatsingsverliezen van de motor verminderd. De veldpolen gecreëerd door de permanente magneet zijn saillant. De synchrone permanentmagneetmotoren zijn geen zelfstartende motoren. Het is dus noodzakelijk om de variabele frequentie van de stator elektronisch te regelen.

Synchrone motor met permanente magneet versus BLDC

De verschillen tussen permanente magneet synchrone motor (PMSM) en BLDC ( borstelloze gelijkstroommotoren ) omvatten de volgende.

Voordelen

De voordelen van synchrone motor met permanente magneet omvatten,

• biedt een hoger rendement bij hoge snelheden
• verkrijgbaar in kleine maten in verschillende verpakkingen
• onderhoud en installatie is heel eenvoudig dan een inductiemotor
• in staat om het volledige koppel bij lage snelheden te behouden.
• hoog rendement en betrouwbaarheid
• geeft soepel koppel en dynamische prestaties

Nadelen

De nadelen van synchrone motoren met permanente magneet zijn,

• Dit type motoren is erg duur in vergelijking met inductiemotoren
• Op de een of andere manier moeilijk op te starten omdat het geen zelfstartende motoren zijn.

Toepassingen

De toepassingen van synchrone motoren met permanente magneet zijn,

• Airconditioners
• Koelkasten
• AC-compressoren
• Wasmachines met directe aandrijving
• Automotive elektrische stuurbekrachtiging
• Werktuigmachines
• Grote vermogenssystemen om de leidende en achterblijvende arbeidsfactor te verbeteren
• Controle van de tractie
• Gegevensopslageenheden.
• Servo-aandrijvingen
• Industriële toepassingen zoals robotica, ruimtevaart en nog veel meer.

Dit gaat dus allemaal over een overzicht van de synchrone permanentmagneetmotor - definitie, werking, werkingsprincipe, diagram, constructie, voordelen, nadelen, toepassingen, emf en koppelvergelijking. Hier is een vraag voor u: ”Wat is het doel van het gebruik van een permanente magneet in synchrone motoren?