Hvad er en permanent magnet synkron motor og dens arbejde

I et elektrisk system, synkrone motorer er de mest anvendte steady-state 3-fasede vekselstrømsmotorer, der omdanner elektrisk energi til mekanisk energi. Denne type motor fungerer ved synkron hastighed, som er konstant, og den er synkron med forsyningsfrekvensen, og rotationsperioden er lig med integralnr. af vekselstrømscyklusser. Det betyder, at motorens hastighed er lig med det roterende magnetfelt. Denne type motor bruges hovedsageligt i kraftsystemer for at forbedre effektfaktoren. Der er ikke-ophidsede og jævnstrøms synkronmotorer, der fungerer i henhold til motorens magnetiske effekt. Modstandsmotorer, hysteresemotorer og permanente magnetmotorer er de ikke-ophidsede synkronmotorer. Denne artikel handler om arbejdet med en synkronmotor med permanent magnet.

Hvad er en permanent magnet synkron motor?

De permanente magnet-synkronmotorer er en af ​​typerne af AC-synkronmotorer, hvor feltet ophidses af permanente magneter, der genererer sinusformet EMF tilbage. Den indeholder en rotor og stator, der er den samme som en induktionsmotor , men en permanent magnet bruges som en rotor til at skabe et magnetfelt. Derfor er der ikke behov for at vikle feltvikling på rotoren . Det er også kendt som en 3-faset børsteløs permanent sinusbølgemotor. Det permanentmagnet synkronmotordiagram er vist nedenfor.

Permanent magnet synkron motor

Permanent magnet synkron motorteori

De permanente magnetsynkronmotorer er meget effektive, børsteløse, meget hurtige, sikre og giver høj dynamisk ydeevne sammenlignet med de konventionelle motorer. Det producerer glat drejningsmoment, lav støj og bruges hovedsageligt til applikationer med høj hastighed som f.eks robotik . Det er en 3-faset AC-synkronmotor, der kører med synkron hastighed med den anvendte AC-kilde.

I stedet for at bruge vikling til rotoren monteres permanente magneter for at skabe et roterende magnetfelt. Da der ikke er nogen forsyning med jævnstrømskilde, disse typer motorer er meget enkle og billigere. Den indeholder en stator med 3 viklinger installeret på den og en rotor med en permanent magnet monteret for at skabe feltstænger. 3-faset vekselstrømsforsyning gives til statoren for at begynde at arbejde.

Arbejdsprincip

Det permanent magnet synkronmotorisk arbejdsprincip svarer til den synkronmotor. Det afhænger af det roterende magnetfelt, der genererer elektromotorisk kraft ved synkron hastighed. Når statorviklingen aktiveres ved at give 3-fasetilførslen, oprettes et roterende magnetfelt mellem luftspalterne.

Dette frembringer momentet, når rotorfeltpolerne holder det roterende magnetfelt med synkron hastighed, og rotoren roterer kontinuerligt. Da disse motorer ikke er selvstartende motorer, er det nødvendigt at levere en strømforsyning med variabel frekvens.

EMF og momentligning

I en synkron maskine kaldes den gennemsnitlige EMF-inducerede pr. Fase dynamisk inducerer EMF i en synkronmotor, fluxafskæringen af ​​hver leder pr. Omdrejning er Pϕ Weber
Derefter er det tid at gennemføre en revolution 60 / N sek

Den gennemsnitlige EMF induceret pr. Leder kan beregnes ved hjælp af

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

Hvor Tph = Zph / 2

Derfor er den gennemsnitlige EMF pr. Fase,

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

Hvor Tph = nej. Af sving forbundet i serie pr. Fase

ϕ = flux / pol i weber

P = nej. Af stænger

F = frekvens i Hz

Zph = nej. Af ledere forbundet i serie pr. Fase. = Zph / 3

EMF-ligningen afhænger af spolerne og lederne på statoren. For denne motor overvejes også fordelingsfaktor Kd og stigningsfaktor Kp.

Derfor E = 4 x ϕ x f x Tph xKd x Kp

Momentligningen for en permanentmagnet synkronmotor er angivet som,

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Direkte drejningsmomentstyring af permanent magnet synkron motor

For at styre den permanente magnet-synkronmotor bruger vi forskellige typer kontrolsystemer . Afhængig af opgaven anvendes den nødvendige styringsteknik. De forskellige styringsmetoder for permanentmagnet synkronmotor er,

Sinusformet kategori

• Skalar
• Vektor: Fokusorienteret kontrol (FOC) (med og uden positionssensor)
• Direkte drejningsmomentkontrol

Trapesformet kategori

• Åben sløjfe
• Lukket sløjfe (med og uden positionssensor)

Direkte drejningsmomentstyringsteknologi for denne motor er et meget simpelt kontrolkredsløb med effektiv dynamisk ydelse og godt kontrolområde. Det kræver ikke nogen positionssensor til rotoren. Den største ulempe ved at bruge denne kontrolmetode er, at den producerer højt drejningsmoment og en aktuel krusning.

Konstruktion

Det permanent magnet synkron motor konstruktion svarer til den grundlæggende synkronmotor, men den eneste forskel er med rotoren. Rotoren har ingen feltvikling, men de permanente magneter bruges til at skabe feltstænger. De permanente magneter, der anvendes i PMSM, består af samarium-cobalt og medium, jern og bor på grund af deres højere permeabilitet.

Den mest anvendte permanente magnet er neodym-bor-jern på grund af dens effektive pris og lette tilgængelighed. I denne type er de permanente magneter monteret på rotoren. Baseret på monteringen af ​​permanentmagneten på rotoren er konstruktionen af ​​en synkronmotor med permanentmagnet opdelt i to typer. De er,

Overflademonteret PMSM

I denne konstruktion er magneten monteret på overfladen af ​​rotoren. Den er velegnet til applikationer med høj hastighed, da den ikke er robust. Det giver en ensartet luftspalte, fordi permeabiliteten for den permanente magnet og luftspalten er den samme. Intet modvillighedsmoment, høj dynamisk ydelse og velegnet til højhastighedsenheder som robotteknologi og værktøjsdrev.

Overflademonteret

Begravet PMSM eller indvendig PMSM

I denne type konstruktion er den permanente magnet indlejret i rotoren som vist i nedenstående figur. Den er velegnet til applikationer med høj hastighed og får robusthed. Modstandsdygtighed skyldes motorens vigtighed.

Begravet PMSM

Arbejde med permanent magnet synkron motor

Funktionen af ​​den permanente magnet-synkronmotor er meget enkel, hurtig og effektiv sammenlignet med konventionelle motorer. Arbejdet med PMSM afhænger af statorens roterende magnetfelt og rotorens konstante magnetfelt. De permanente magneter bruges som rotor til at skabe konstant magnetisk flux, fungerer og låser med synkron hastighed. Disse typer motorer ligner børsteløse DC-motorer.

Fasorgrupperne dannes ved at forbinde statorens viklinger med hinanden. Disse fasegrupper er forbundet sammen for at danne forskellige forbindelser som en stjerne, delta, dobbelt- og enkeltfase. For at reducere harmoniske spændinger bør viklingerne vikles kort sammen med hinanden.

Når 3-faset AC-forsyning gives til statoren, skaber det et roterende magnetfelt, og det konstante magnetfelt induceres på grund af rotorens permanente magnet. Denne rotor fungerer synkroniseret med den synkrone hastighed. Hele PMSM's arbejde afhænger af luftspalten mellem stator og rotor uden belastning.

Hvis luftspalten er stor, reduceres motorens vindtab. Feltpolerne skabt af den permanente magnet er fremtrædende. De permanente magneter synkronmotorer er ikke selvstartende motorer. Så det er nødvendigt at kontrollere statorens variable frekvens elektronisk.

Permanent magnet synkron motor vs BLDC

Forskellene mellem permanentmagnet-synkronmotor (PMSM) og BLDC ( børsteløse jævnstrømsmotorer ) inkluderer følgende.

Fordele

Det fordele ved synkronmotor med permanent magnet omfatte,

• giver højere effektivitet ved høje hastigheder
• fås i små størrelser i forskellige pakker
• vedligeholdelse og installation er meget let end en induktionsmotor
• i stand til at opretholde fuldt drejningsmoment ved lave hastigheder.
• høj effektivitet og pålidelighed
• giver jævnt moment og dynamisk ydelse

Ulemper

Ulemperne ved synkronmotorer med permanentmagnet er,

• Denne type motorer er meget dyre sammenlignet med induktionsmotorer
• På en eller anden måde vanskeligt at starte, fordi de ikke er selvstartende motorer.

Ansøgninger

De permanente magnetsynkronmotorapplikationer er,

• Klimaanlæg
• Køleskabe
• AC kompressorer
• Vaskemaskiner, som er direkte drevne
• Elektrisk servostyring til biler
• Maskine værktøj
• Store kraftsystemer til forbedring af førende og forsinket effektfaktor
• Kontrol af trækkraft
• Datalagringsenheder.
• Servodrev
• Industrielle applikationer som robotteknologi, rumfart og mange flere.

Således handler det hele om en oversigt over den permanente magnet synkronmotor - definition, arbejde, arbejdsprincip, diagram, konstruktion, fordele, ulemper, applikationer, emf og momentligning. Her er et spørgsmål til dig, ”Hvad er formålet med at bruge en permanent magnet i synkronmotorer?