В електрическа система, синхронни двигатели са най-широко използваните стационарни 3-фазни променливотокови двигатели, които преобразуват електрическата енергия в механична. Този тип двигател работи със синхронна скорост, която е постоянна и е синхронна с честотата на захранване, а периодът на въртене е равен на интегралния номер. на променливотокови цикли. Това означава, че скоростта на двигателя е равна на въртящото се магнитно поле. Този тип двигатели се използват главно в енергийни системи за подобряване на фактора на мощността. Има невъзбудени и постояннотокови възбудени синхронни двигатели, които работят според магнитната мощност на двигателя. Релукционните двигатели, хистерезисните двигатели и двигателите с постоянни магнити са невъзбудени синхронни двигатели. Тази статия е свързана с работата на синхронен двигател с постоянен магнит.

Какво е синхронен двигател с постоянен магнит?

Синхронните двигатели с постоянни магнити са един от видовете синхронни двигатели с променлив ток, при които полето се възбужда от постоянни магнити, които генерират синусоидална обратно ЕМП. Съдържа ротор и статор, същите като тези на асинхронен двигател , но постоянен магнит се използва като ротор за създаване на магнитно поле. Следователно няма нужда да се навива полево навиване ротора . Известен е също като 3-фазен безчетков двигател с постоянна синусоида. The диаграма на синхронния двигател с постоянен магнит е показано по-долу.

Синхронен двигател с постоянен магнит

Теория на синхронния двигател с постоянен магнит

Синхронните двигатели с постоянен магнит са много ефективни, без четки, много бързи, безопасни и осигуряват висока динамична производителност в сравнение с конвенционалните двигатели. Той произвежда плавен въртящ момент, нисък шум и се използва главно за високоскоростни приложения като роботика . Това е 3-фазен синхронен двигател с променлив ток, който работи със синхронна скорост с приложения източник на променлив ток.

Вместо да се използва намотка за ротора, са монтирани постоянни магнити, които създават въртящо се магнитно поле. Тъй като няма източник на източник на постоянен ток, те видове двигатели са много прости и с по-ниски разходи. Той съдържа статор с монтирани 3 намотки върху него и ротор с постоянен магнит, монтиран за създаване на полеви стълбове. 3-фазното захранване с променлив ток се дава на статора, за да започне да работи.

Принцип на работа

The принцип на работа на синхронния двигател с постоянен магнит е подобен на синхронния двигател. Зависи от въртящото се магнитно поле, което генерира електродвижеща сила със синхронна скорост. Когато намотката на статора се захранва чрез подаване на 3-фазно захранване, между въздушните междини се създава въртящо се магнитно поле.

Това създава въртящ момент, когато полюсите на роторното поле задържат въртящото се магнитно поле със синхронна скорост и роторът се върти непрекъснато. Тъй като тези двигатели не са самозадвижващи се двигатели, е необходимо да се осигури захранване с променлива честота.

EMF и уравнение на въртящия момент

В синхронната машина средната ЕМП, индуцирана за фаза, се нарича динамична индукция на ЕМП в синхронен двигател, потокът, отрязан от всеки проводник за оборот, е Pϕ Вебер
Тогава времето, необходимо за завършване на един оборот, е 60 / N сек

Средната индуцирана ЕМП на проводник може да бъде изчислена чрез използване

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

Където Tph = Zph / 2

“проект за слънчева печка за гимназия ”

Следователно средната ЕМП за фаза е,

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

Където Tph = не. На завои, свързани последователно на фаза

ϕ = поток / полюс в weber

P = не. На стълбове

“теми за информационни технологии за представяне ”

F = честота в Hz

Zph = не. От проводници, свързани последователно на фаза. = Zph / 3

Уравнението на ЕМП зависи от намотките и проводниците на статора. За този двигател се взема предвид и коефициентът на разпределение Kd и коефициентът на стъпка Kp.

Следователно, E = 4 x ϕ x f x Tph xKd x Kp

Уравнението на въртящия момент на синхронния двигател с постоянен магнит е дадено като,

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Директно управление на въртящия момент на синхронния двигател с постоянен магнит

За управление на синхронния двигател с постоянен магнит използваме различни видове системи за контрол . В зависимост от задачата се използва необходимата техника за контрол. Различните методи за управление на синхронния двигател с постоянен магнит са,

Категория на синусоидите

Скалар
Вектор: Полево ориентиран контрол (FOC) (със и без сензор за положение)
Директен контрол на въртящия момент

Трапецовидна категория

Отворен цикъл
Затворен контур (със и без датчик за положение)

Технологията за директен контрол на въртящия момент на този двигател е много проста схема за управление с ефективни динамични характеристики и добър обхват на управление. Не се изисква датчик за положение на ротора. Основният недостатък на използването на този метод на управление е, че той създава висок въртящ момент и текуща пулсация.

Строителство

The синхронен двигател с постоянен магнит е подобен на основния синхронен двигател, но единствената разлика е с ротора. Роторът няма никакви полеви намотки, но постоянните магнити се използват за създаване на полеви стълбове. Постоянните магнити, използвани в PMSM, се състоят от самарий-кобалт и среда, желязо и бор поради тяхната по-висока пропускливост.

Най-широко използваният постоянен магнит е неодим-бор-желязо поради неговата ефективна цена и лекота на достъпност. При този тип постоянните магнити са монтирани на ротора. Въз основа на монтирането на постоянния магнит върху ротора, конструкцията на синхронен двигател с постоянен магнит е разделена на два вида. Те са,

Повърхностно монтиран PMSM

При тази конструкция магнитът е монтиран на повърхността на ротора. Подходящ е за високоскоростни приложения, тъй като не е здрав. Той осигурява еднаква въздушна междина, тъй като пропускливостта на постоянния магнит и въздушната междина е еднаква. Без въртящ момент на нежелание, висока динамична производителност и подходящ за високоскоростни устройства като роботика и задвижвания на инструменти.

Повърхностно монтиран

Погребан PMSM или вътрешен PMSM

При този тип конструкция постоянният магнит е вграден в ротора, както е показано на фигурата по-долу. Подходящ е за високоскоростни приложения и получава здравина. Моментът на нежелание се дължи на забележимостта на двигателя.

Погребан PMSM

Работа на синхронен двигател с постоянен магнит

Работата на синхронния двигател с постоянен магнит е много проста, бърза и ефективна в сравнение с конвенционалните двигатели. Работата на PMSM зависи от въртящото се магнитно поле на статора и постоянното магнитно поле на ротора. Постоянните магнити се използват като ротор за създаване на постоянен магнитен поток, работи и се заключва със синхронна скорост. Този тип двигатели са подобни на безчеткови постояннотокови двигатели.

Фазорните групи се формират чрез свързване на намотките на статора помежду си. Тези фазорни групи са обединени, за да образуват различни връзки като звезда, делта, двойни и единични фази. За да се намалят хармоничните напрежения, намотките трябва да се навиват кратко помежду си.

Когато 3-фазното захранване с променлив ток се дава на статора, той създава въртящо се магнитно поле и постоянното магнитно поле се индуцира поради постоянния магнит на ротора. Този ротор работи в синхрон със синхронната скорост. Цялата работа на PMSM зависи от въздушната междина между статора и ротора без товар.

Ако въздушната междина е голяма, тогава загубите на вятъра на двигателя ще бъдат намалени. Полевите стълбове, създадени от постоянния магнит, са забележими. Синхронните двигатели с постоянен магнит не са самозадвижващи се двигатели. Така че е необходимо да се контролира електронната променлива честота на статора.

Синхронен двигател с постоянен магнит срещу BLDC

Разликите между синхронния двигател с постоянен магнит (PMSM) и BLDC ( безчеткови постояннотокови двигатели ) включват следното.

Синхронен двигател с постоянен магнит	BLDC
Това са безчеткови синхронни двигатели с променлив ток	Това са безчеткови постояннотокови двигатели
Пулсациите на въртящия момент отсъстват	Налице са пулсации на въртящия момент
Ефективността на изпълнението е висока	Ефективността на изпълнението е ниска
По-ефикасно	По-малко ефективни
Използва се в индустриални приложения, автомобили, серво мотори, роботика, влакови задвижвания и др	Използва се в електронни системи за управление на кормилното управление, HVAC системи, хибридни задвижвания на влакове (електрически) и др
Произвежда ниско ниво на шум	Произвежда висок шум.

Предимства

The предимства на синхронния двигател с постоянен магнит включва,

“за какво се използват помпите ”

осигурява по-висока ефективност при високи скорости
предлага се в малки размери в различни опаковки
поддръжката и инсталирането е много лесно от асинхронния двигател
способен да поддържа пълен въртящ момент при ниски скорости.
висока ефективност и надеждност
дава плавен въртящ момент и динамични характеристики

Недостатъци

Недостатъците на синхронните двигатели с постоянен магнит са,

Този тип двигатели са много скъпи в сравнение с асинхронните двигатели
Някак трудно стартиране, защото те не са самозадвижващи се двигатели.

Приложения

Приложенията за синхронни двигатели с постоянен магнит са,

Климатици
Хладилници
AC компресори
Перални, които са с директно задвижване
Автомобилно електрическо сервоуправление
Машинни инструменти
Големи енергийни системи за подобряване на водещия и изоставащ фактор на мощността
Контрол на сцеплението
Единици за съхранение на данни.
Серво задвижвания
Индустриални приложения като роботика, космическа и много други.

По този начин става въпрос за всичко преглед на синхронния двигател с постоянен магнит - дефиниция, работа, принцип на работа, схема, конструкция, предимства, недостатъци, приложения, emf и уравнение на въртящия момент. Ето един въпрос към вас: „Каква е целта на използването на постоянен магнит в синхронни двигатели?