موتور الکتریکی 185 کیلووات 3000 دور در دقیقه 380 ولت مغناطیس دائم برای پمپ آب

چه برنامه هایی از موتورهای PMSM استفاده می کنند؟

‌

صنایعی که از موتورهای PMSM استفاده می کنند عبارتند از: متالورژی، سرامیک، لاستیک، نفت، نساجی و بسیاری دیگر.موتورهای PMSM را می توان برای کارکرد با سرعت سنکرون از منبع ولتاژ و فرکانس ثابت و همچنین برنامه های کاربردی درایو سرعت متغیر (VSD) طراحی کرد.به دلیل راندمان بالا و چگالی قدرت و گشتاور، آنها به طور کلی در کاربردهای با گشتاور بالا مانند میکسرها، آسیاب ها، پمپ ها، فن ها، دمنده ها، نوار نقاله ها و کاربردهای صنعتی که به طور سنتی موتورهای القایی یافت می شوند، انتخابی برتر هستند.

مزایای موتورهای آهنربایی دائمی خاکی کمیاب

راندمان بالا: منحنی راندمان موتور ناهمزمان معمولاً سریعتر زیر 60 درصد بار نامی سقوط می کند و راندمان در بار سبک بسیار کم است.منحنی بازده موتور آهنربای دائم خاکی کمیاب بالا و مسطح است و در ناحیه با راندمان بالا در 20٪ تا 120٪ بار نامی قرار دارد.

ضریب توان بالا: مقدار اندازه گیری شده ضریب قدرت موتور سنکرون آهنربای دائم خاکی کمیاب نزدیک به مقدار حدی 1.0 است.منحنی ضریب توان به اندازه منحنی بازده بالا و مسطح است.ضریب توان بالاست.جبران توان راکتیو ولتاژ پایین مورد نیاز نیست و از ظرفیت سیستم توزیع برق به طور کامل استفاده می شود.

جریان استاتور کم است: روتور جریان تحریکی ندارد، توان راکتیو کاهش می یابد و جریان استاتور به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.در مقایسه با موتور ناهمزمان با همان ظرفیت، مقدار جریان استاتور را می توان 30٪ تا 50٪ کاهش داد.در عین حال، به دلیل کاهش شدید جریان استاتور، افزایش دمای موتور کاهش می یابد و گریس یاتاقان و عمر بلبرینگ افزایش می یابد.

گشتاور خارج از مرحله و گشتاور کششی بالا: موتورهای سنکرون آهنربای دائمی خاکی کمیاب دارای گشتاور بیرون از مرحله و گشتاور کششی بالاتری هستند که باعث می شود موتور ظرفیت بار بیشتری داشته باشد و به آرامی به همگام سازی کشیده شود.

معایب موتورهای آهنربایی دائمی خاکی کمیاب

هزینه بالا: در مقایسه با موتور ناهمزمان با همان مشخصات، شکاف هوا بین استاتور و روتور کوچکتر است و دقت پردازش هر جزء بالا است.ساختار روتور پیچیده تر است و قیمت مواد فولادی مغناطیسی خاکی کمیاب بالا است.بنابراین، هزینه ساخت موتور بالا است، که برای موتورهای ناهمزمان حدود 2 برابر رایج است.

ضربه بزرگ در شروع با قدرت کامل: هنگام شروع با فشار کامل، سرعت سنکرون را می توان در زمان بسیار کوتاهی ترسیم کرد.شوک مکانیکی بزرگ است.جریان شروع بیش از 10 برابر جریان نامی است.تأثیر بر سیستم منبع تغذیه زیاد است و به ظرفیت زیادی از سیستم منبع تغذیه نیاز دارد.

آهنربای خاکی کمیاب به راحتی مغناطیس زدایی می شود: هنگامی که ماده آهنربای دائمی در معرض ارتعاش، دمای بالا و جریان اضافه بار قرار می گیرد، نفوذپذیری مغناطیسی آن ممکن است کاهش یابد یا پدیده مغناطیس زدایی رخ دهد که عملکرد موتور آهنربای دائم را کاهش می دهد.

ساختارهای موتور PM
سازه های موتور PM را می توان به دو دسته داخلی و سطحی تقسیم کرد.هر دسته دارای زیرمجموعه دسته بندی های خود است.یک موتور PM سطحی می‌تواند آهن‌رباهای خود را روی سطح روتور یا داخل آن قرار دهد تا استحکام طراحی را افزایش دهد.موقعیت و طراحی موتور آهنربای دائم داخلی می تواند بسیار متفاوت باشد.آهنرباهای موتور IPM را می توان به صورت یک بلوک بزرگ قرار داد و یا در حین نزدیک شدن به هسته به صورت تکان خورده قرار گرفت.روش دیگر این است که آنها را در یک الگوی اسپری جاسازی کنید.

تغییرات اندوکتانس موتور PM با بار
فقط شار زیادی را می توان به یک قطعه آهن وصل کرد تا گشتاور تولید کند.در نهایت، آهن اشباع می شود و دیگر اجازه اتصال شار را نمی دهد.نتیجه کاهش در اندوکتانس مسیر طی شده توسط یک میدان شار است.در یک ماشین PM، مقادیر اندوکتانس محور d و q با افزایش جریان بار کاهش می یابد.

اندوکتانس های محور d و q یک موتور SPM تقریباً یکسان هستند.از آنجایی که آهنربا خارج از روتور است، اندوکتانس محور q به همان میزان القای محور d کاهش می یابد.با این حال، اندوکتانس یک موتور IPM به طور متفاوتی کاهش می یابد.باز هم، اندوکتانس محور d به طور طبیعی کمتر است زیرا آهنربا در مسیر شار قرار دارد و خاصیت القایی ایجاد نمی کند.بنابراین، آهن کمتری برای اشباع در محور d وجود دارد که منجر به کاهش قابل توجهی در شار نسبت به محور q می شود.

تضعیف / تشدید شار موتورهای PM
شار در یک موتور آهنربای دائمی توسط آهنرباها ایجاد می شود.میدان شار مسیر خاصی را دنبال می کند که می تواند تقویت یا مخالفت شود.تقویت یا تشدید میدان شار به موتور اجازه می دهد تا به طور موقت تولید گشتاور را افزایش دهد.مخالفت با میدان شار، میدان مغناطیسی موجود موتور را نفی می کند.کاهش میدان مغناطیسی تولید گشتاور را محدود می کند، اما ولتاژ back-emf را کاهش می دهد.کاهش ولتاژ back-emf ولتاژ را آزاد می کند تا موتور را برای کار در سرعت های خروجی بالاتر سوق دهد.هر دو نوع کار نیاز به جریان موتور اضافی دارند.جهت جریان موتور در سراسر محور d که توسط کنترل کننده موتور ارائه می شود، اثر مورد نظر را تعیین می کند.

IPM در مقابل SPM

یک موتور آهنربای دائم (همچنین PM نامیده می شود) را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: آهنربا دائمی داخلی (IPM) و آهنربا دائمی سطحی (SPM).هر دو نوع شار مغناطیسی توسط آهنرباهای دائمی متصل به روتور یا داخل آن ایجاد می کنند.

SPM

آهنربای دائمی سطحی

نوعی موتور که در آن آهنرباهای دائمی به محیط روتور متصل می شوند.

موتورهای SPM دارای آهنرباهایی هستند که به سطح بیرونی روتور چسبانده شده اند، استحکام مکانیکی آنها بسیار ضعیف تر از IPM است.قدرت مکانیکی ضعیف، حداکثر سرعت مکانیکی مطمئن موتور را محدود می کند.علاوه بر این، این موتورها برجستگی مغناطیسی بسیار محدودی (Ld ≈ Lq) از خود نشان می دهند.مقادیر اندوکتانس اندازه گیری شده در پایانه های روتور بدون توجه به موقعیت روتور سازگار است.به دلیل نسبت برجستگی تقریباً یکسانی، طراحی موتورهای SPM به طور قابل توجهی، اگر نه به طور کامل، برای تولید گشتاور به جزء گشتاور مغناطیسی متکی هستند.

IPM

مگنت دائمی داخلی

نوعی از موتور که دارای روتور تعبیه شده با آهنرباهای دائمی است IPM نامیده می شود.

موتورهای IPM دارای آهنربای دائمی در خود روتور هستند.بر خلاف همتایان SPM خود، محل آهنرباهای دائمی باعث می شود که موتورهای IPM از نظر مکانیکی بسیار سالم و مناسب برای کار در سرعت های بسیار بالا باشند.این موتورها همچنین با نسبت برجستگی مغناطیسی نسبتاً بالا (Lq > Ld) تعریف می شوند.موتورهای IPM به دلیل خاصیت مغناطیسی خود، توانایی تولید گشتاور را با بهره گیری از اجزای گشتاور مغناطیسی و رلوکتانسی موتور دارند.