Fırçasız AC 3 Fazlı PMSM Motor Değişken Frekanslı Senkron Motor

Sabit Mıknatıslı Motor ile Asenkron Motor Arasındaki Farklar

01. Rotor Yapısı

Asenkron motor: Rotor, bir demir çekirdek ve bir sargıdan oluşur, esas olarak sincap kafesli ve tel sargılı rotorlardır.Bir sincap kafesli rotor, alüminyum çubuklarla dökülmüştür.Statoru kesen alüminyum çubuğun manyetik alanı rotoru çalıştırır.

PMSM Motoru: Kalıcı mıknatıslar, rotorun manyetik kutuplarına gömülüdür ve aynı fazın manyetik kutuplarının farklı itmeleri çekmesi ilkesine göre statorda üretilen dönen manyetik alan tarafından döndürülmek üzere tahrik edilir.

02. Verimlilik

Asenkron motorlar: Belirli bir miktarda enerji kaybı, motor reaktif akımı ve düşük güç faktörü ile sonuçlanan şebeke uyarımından akımı emme ihtiyacı.

PMSM Motor: Manyetik alan kalıcı mıknatıslar tarafından sağlanır, rotorun heyecan verici akıma ihtiyacı yoktur ve motor verimliliği artırılır.

03. Hacim ve Ağırlık

Yüksek performanslı sabit mıknatıslı malzemelerin kullanılması, sabit mıknatıslı senkron motorların hava boşluğu manyetik alanını asenkron motorlardan daha büyük hale getirir.Asenkron motorlara kıyasla boyut ve ağırlık azaltılmıştır.Asenkron motorlardan bir veya iki kasa daha küçük olacaktır.

04. Motor Başlangıç ​​Akımı

Asenkron motor: Doğrudan güç frekansı elektriği ile başlatılır ve başlangıç ​​akımı büyüktür, bu da anma akımının 5 ila 7 katına ulaşabilir, bu da elektrik şebekesi üzerinde anında büyük bir etkiye sahiptir.Büyük başlatma akımı, stator sargısının kaçak direnci voltaj düşüşünün artmasına neden olur ve başlatma torku küçüktür, bu nedenle ağır hizmet başlatma elde edilemez.Sürücü kullanılsa bile, yalnızca nominal çıkış akımı aralığında çalışabilir.

PMSM Motoru: Redüktörün nominal çıkış gereksinimlerinden yoksun olan özel bir kontrolör tarafından çalıştırılır.Gerçek başlangıç ​​akımı küçüktür, akım yüke göre kademeli olarak artar ve başlangıç ​​torku büyüktür.

05. Güç Faktörü

Asenkron motorların güç faktörü düşüktür, elektrik şebekesinden büyük miktarda reaktif akım emmeleri gerekir, asenkron motorların büyük başlangıç ​​akımı elektrik şebekesi üzerinde kısa süreli bir etkiye neden olur ve uzun süreli kullanım belirli hasarlara neden olur. elektrik şebekesi ekipmanına ve transformatörlere.Güç şebekesinin kalitesini sağlamak ve ekipman kullanım maliyetini artırmak için güç kompanzasyon birimleri eklemek ve reaktif güç kompanzasyonu yapmak gereklidir.

Kalıcı mıknatıslı senkron motorun rotorunda indüklenen akım yoktur ve motorun güç faktörü yüksektir, bu da güç şebekesinin kalite faktörünü artırır ve bir kompansatör takma ihtiyacını ortadan kaldırır.

06. Bakım

Asenkron motor + redüktör yapısı, titreşim, ısı, yüksek arıza oranı, büyük yağ tüketimi ve yüksek manuel bakım maliyeti üretecektir;belirli aksama süresi kayıplarına neden olacaktır.

Üç fazlı Kalıcı mıknatıslı senkron motor, ekipmanı doğrudan çalıştırır.Redüktör ortadan kaldırıldığı için motor çıkış hızı düşüktür, mekanik gürültü düşüktür, mekanik titreşim küçüktür ve arıza oranı düşüktür.Tahrik sisteminin tamamı neredeyse bakım gerektirmez.

EMF ve Tork Denklemi

Senkron bir makinede, faz başına indüklenen ortalama EMF, senkron motorda dinamik indüklenen EMF olarak adlandırılır, her bir iletken tarafından devir başına kesilen akı Pϕ Weber

O halde bir devri tamamlamak için geçen süre 60/N sn'dir.

İletken başına indüklenen ortalama EMF şu şekilde hesaplanabilir:

( PϕN / 60 ) x Zph = ( PϕN / 60 ) x 2Tph

Burada Tph = Zph / 2

Bu nedenle, faz başına ortalama EMF,

= 4 x ϕ x Tph x PN/120 = 4ϕfTph

Tph = hayır.Faz başına seri bağlı dönüş sayısı

ϕ = Weber'de akı/kutup

P= hayır.direklerin

F= Hz olarak frekans

Zph= hayır.Faz başına seri bağlı iletkenlerin sayısı.= Zph/3

EMF denklemi statordaki bobinlere ve iletkenlere bağlıdır.Bu motor için dağıtım faktörü Kd ve hatve faktörü Kp de dikkate alınır.

Dolayısıyla, E = 4 x ϕ xfx Tph xKd x Kp

Sabit mıknatıslı senkron motorun tork denklemi şu şekilde verilir:

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Kalıcı mıknatıslı AC (PMAC) motorlar, aşağıdakileri içeren geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir:

Endüstriyel Makineler: PMAC motorları, pompalar, kompresörler, fanlar ve takım tezgahları gibi çeşitli endüstriyel makine uygulamalarında kullanılır.Yüksek verimlilik, yüksek güç yoğunluğu ve hassas kontrol sunarak bu uygulamalar için idealdirler.

Robotik: PMAC motorları, yüksek tork yoğunluğu, hassas kontrol ve yüksek verimlilik sundukları robotik ve otomasyon uygulamalarında kullanılır.Genellikle robotik kollarda, kıskaçlarda ve diğer hareket kontrol sistemlerinde kullanılırlar.

HVAC Sistemleri: PMAC motorları, yüksek verimlilik, hassas kontrol ve düşük gürültü seviyeleri sundukları ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme (HVAC) sistemlerinde kullanılır.Bu sistemlerde genellikle fan ve pompalarda kullanılırlar.

Yenilenebilir Enerji Sistemleri: PMAC motorları, yüksek verimlilik, yüksek güç yoğunluğu ve hassas kontrol sundukları rüzgar türbinleri ve güneş izleyicileri gibi yenilenebilir enerji sistemlerinde kullanılır.Bu sistemlerde jeneratör ve takip sistemlerinde sıklıkla kullanılmaktadır.

Tıbbi Ekipman: PMAC motorları, yüksek tork yoğunluğu, hassas kontrol ve düşük gürültü seviyeleri sundukları MRI makineleri gibi tıbbi ekipmanlarda kullanılır.Bu makinelerde hareketli parçaları tahrik eden motorlarda sıklıkla kullanılırlar.

IPM'ye Karşı SPM

Sabit mıknatıslı bir motor (PM olarak da adlandırılır) iki ana kategoriye ayrılabilir: Dahili Daimi Mıknatıs (IPM) ve Yüzey Daimi Mıknatısı (SPM).Her iki tip de rotorun içine veya içine yapıştırılmış kalıcı mıknatıslar tarafından manyetik akı üretir.

SPM

YÜZEY KALICI Mıknatıs

Rotor çevresine kalıcı mıknatısların tutturulduğu bir motor tipi.

SPM motorlarının rotor yüzeyinin dışına yapıştırılmış mıknatısları vardır, mekanik güçleri IPM motorlarından çok daha zayıftır.Zayıflamış mekanik güç, motorun maksimum güvenli mekanik hızını sınırlar.Ek olarak, bu motorlar çok sınırlı manyetik belirginlik (Ld ≈ Lq) sergiler.Rotor terminallerinde ölçülen endüktans değerleri, rotor konumundan bağımsız olarak tutarlıdır.Bire yakın belirginlik oranı nedeniyle, SPM motor tasarımları, tork üretmek için tamamen olmasa da önemli ölçüde manyetik tork bileşenine güvenir.

IPM

İÇ KALICI Mıknatıs

Kalıcı mıknatıslarla gömülü bir rotoru olan bir motor tipine IPM denir.

IPM motorlarında, rotorun kendisine gömülü kalıcı bir mıknatıs bulunur.SPM muadillerinin aksine, kalıcı mıknatısların konumu, IPM motorlarını mekanik olarak çok sağlam ve çok yüksek hızlarda çalışmaya uygun hale getirir.Bu motorlar ayrıca nispeten yüksek manyetik çıkıntı oranlarıyla (Lq > Ld) tanımlanır.Manyetik belirginlikleri nedeniyle, bir IPM motor, motorun hem manyetik hem de relüktans tork bileşenlerinden yararlanarak tork üretme yeteneğine sahiptir.

Nadir Toprak Daimi Mıknatıslı Motorların Avantajları

Yüksek verimlilik: Asenkron motorun verimlilik eğrisi genellikle nominal yükün %60'ının altına daha hızlı düşer ve hafif yükte verimlilik çok düşüktür.Nadir toprak sabit mıknatıslı motorun verimlilik eğrisi yüksek ve düzdür ve nominal yükün %20~%120'sinde yüksek verimlilik alanındadır.

Yüksek güç faktörü: Nadir toprak sabit mıknatıslı senkron motorun güç faktörünün ölçülen değeri, 1.0 sınır değerine yakındır.Güç faktörü eğrisi, verimlilik eğrisi kadar yüksek ve düzdür.Güç faktörü yüksektir.Alçak gerilim reaktif güç kompanzasyonu gerekli değildir ve güç dağıtım sistemi kapasitesinin tamamı kullanılır.

Stator akımı küçük: Rotorun uyarma akımı yoktur, reaktif güç azalır ve stator akımı önemli ölçüde azalır.Aynı kapasitedeki asenkron motora göre stator akım değeri %30 ile %50 arasında azaltılabilir.Aynı zamanda, stator akımı büyük ölçüde azaldığından, motor sıcaklık artışı azalır ve yatak gresi ve yatak ömrü uzar.

Yüksek adım dışı tork ve içeri çekme torku: Nadir toprak sabit mıknatıslı senkron motorlar, daha yüksek adım dışı torka ve içeri çekme torkuna sahiptir, bu da motorun daha yüksek yük kapasitesine sahip olmasını ve sorunsuz bir şekilde senkronizasyona çekilebilmesini sağlar.

Nadir Toprak Daimi Mıknatıslı Motorların Dezavantajları

Yüksek maliyet: Aynı spesifikasyona sahip asenkron motorla karşılaştırıldığında, stator ve rotor arasındaki hava boşluğu daha küçüktür ve her bileşenin işleme hassasiyeti yüksektir;rotor yapısı daha karmaşıktır ve nadir toprak manyetik çelik malzemenin fiyatı yüksektir;bu nedenle, asenkron motorlar için yaklaşık 2 kat yaygın olan motor üretim maliyeti yüksektir.

Tam güç çalıştırmada büyük etki: Tam basınçta çalıştırma sırasında senkron hız çok kısa sürede çekilebilir.Mekanik şok büyüktür.Başlangıç ​​akımı, anma akımının 10 katından fazladır.Güç kaynağı sistemi üzerindeki etki büyüktür ve büyük bir güç kaynağı sistemi kapasitesi gerektirir.

Nadir toprak mıknatıs çeliğinin manyetikliğini gidermek kolaydır: Kalıcı mıknatıs malzemesi titreşime, yüksek sıcaklığa ve aşırı yük akımına maruz kaldığında, manyetik geçirgenliği azalabilir veya kalıcı mıknatıs motorunun performansını azaltan bir manyetikliği giderme olayı meydana gelebilir.

Nadir toprak sabit mıknatıslı motorun ömrü ne kadardır?Manyetizma zamanla zayıflayacak mı?

Sabit mıknatıslı motorun hizmet ömrü genellikle 15-20 yıldır ve motorun hizmet ömrü esas olarak kullanıcının bakımına bağlıdır.

Ayrıca, kalıcı mıknatıslı motorun kullanım ortamının kalitesi ve kullanım sırasında motorun aldığı elektrik, manyetizma, ısı, titreşim gibi faktörler ve diğer faktörler sabit mıknatıslı senkron motorun ömrünü etkileyecektir!

Genel mıknatısların bir hizmet ömrü vardır.Belirli bir yıl süreyle kullanıldığında, manyetizma zayıflayacaktır, ancak NdFeB kalıcı mıknatıs malzemelerinin manyetik özellikleri zamanla çok az değişir ve nadir toprak kalıcı mıknatısları, motorun tasarım ömrü içindedir (10-20 yıl).

Manyetik performans zayıflaması %3'ten azdır.Mevcut motor tasarımı ve elektronik kontrol teknolojisi altında, motorun genel performansı üzerinde çok az etkisi vardır.