IP54 موتور الکتریکی کوچک با گشتاور بالا با سرعت کم 6KV 10KV با راندمان بالا

اصل کار

اصل کار موتور سنکرون آهنربای دائمی مشابه موتور سنکرون است.این بستگی به میدان مغناطیسی دوار دارد که نیروی الکتروموتور در سرعت سنکرون ایجاد می کند.هنگامی که سیم پیچ استاتور با دادن منبع تغذیه 3 فاز انرژی می گیرد، یک میدان مغناطیسی دوار در بین شکاف های هوا ایجاد می شود.

هنگامی که قطب های میدان روتور میدان مغناطیسی دوار را با سرعت سنکرون نگه می دارند و روتور به طور مداوم می چرخد، گشتاور تولید می کند.از آنجایی که این موتورها موتورهای خود راه انداز نیستند، لازم است منبع تغذیه فرکانس متغیر ارائه شود.

معادله EMF و گشتاور

در یک ماشین سنکرون، متوسط ​​EMF القا شده در هر فاز، EMF القاء دینامیکی در موتور سنکرون نامیده می شود، برش شار توسط هر هادی در هر دور Pϕ Weber است.

سپس زمان صرف شده برای تکمیل یک دور 60/N ثانیه است

میانگین EMF القا شده در هر هادی را می توان با استفاده از آن محاسبه کرد

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

جایی که Tph = Zph / 2

بنابراین، میانگین EMF در هر فاز برابر است با

= 4 x ϕ x Tph x PN/120 = 4fTph

جایی که Tph = خیر.از نوبت های متصل به صورت سری در هر فاز

ϕ = شار/قطب در وبر

P= خیراز قطب ها

F= فرکانس بر حسب هرتز

Zph= خیراز هادی هایی که به صورت سری در هر فاز متصل می شوند.= Zph/3

معادله EMF به سیم پیچ ها و هادی های روی استاتور بستگی دارد.برای این موتور ضریب توزیع Kd و ضریب گام Kp نیز در نظر گرفته شده است.

بنابراین، E = 4 x ϕ xfx Tph xKd x Kp

معادله گشتاور یک موتور سنکرون آهنربای دائم به صورت زیر داده شده است:

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

چرا موتورهای ac مغناطیس دائمی را انتخاب کنید؟

موتورهای مغناطیس دائم AC (PMAC) مزایای متعددی نسبت به انواع دیگر موتورها دارند، از جمله:

راندمان بالا: موتورهای PMAC به دلیل عدم تلفات مس روتور و کاهش تلفات سیم پیچ بسیار کارآمد هستند.آنها می توانند بازدهی تا 97٪ را به دست آورند و در نتیجه صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی داشته باشند.

چگالی توان بالا: موتورهای PMAC دارای چگالی توان بالاتری در مقایسه با سایر انواع موتور هستند، به این معنی که می توانند در هر واحد اندازه و وزن، توان بیشتری تولید کنند.این باعث می شود آنها برای برنامه هایی که فضا محدود است ایده آل باشند.

تراکم گشتاور بالا: موتورهای PMAC دارای چگالی گشتاور بالایی هستند، به این معنی که می توانند گشتاور بیشتری در واحد اندازه و وزن تولید کنند.این آنها را برای کاربردهایی که گشتاور بالا مورد نیاز است ایده آل می کند.

تعمیر و نگهداری کاهش یافته: از آنجایی که موتورهای PMAC فاقد برس هستند، نسبت به انواع دیگر موتورها به نگهداری کمتری نیاز دارند و طول عمر بیشتری دارند.

کنترل بهبودیافته: موتورهای PMAC کنترل سرعت و گشتاور بهتری در مقایسه با انواع دیگر موتورها دارند که آنها را برای کاربردهایی که کنترل دقیق مورد نیاز است ایده آل می کند.

دوستدار محیط زیست: موتورهای PMAC نسبت به انواع موتورهای دیگر دوستدار محیط زیست هستند زیرا از فلزات خاکی کمیاب استفاده می کنند که بازیافت آنها راحت تر است و زباله کمتری در مقایسه با سایر انواع موتور تولید می کند.

به طور کلی، مزایای موتورهای PMAC آنها را به گزینه ای عالی برای طیف گسترده ای از کاربردها، از جمله وسایل نقلیه الکتریکی، ماشین آلات صنعتی و سیستم های انرژی تجدید پذیر تبدیل می کند.

موتورهای مغناطیس دائم AC (PMAC) طیف وسیعی از کاربردها از جمله:

ماشین آلات صنعتی: موتورهای PMAC در انواع کاربردهای ماشین آلات صنعتی مانند پمپ ها، کمپرسورها، فن ها و ماشین ابزار استفاده می شوند.آنها راندمان بالا، چگالی توان بالا و کنترل دقیق را ارائه می دهند که آنها را برای این کاربردها ایده آل می کند.

رباتیک: موتورهای PMAC در کاربردهای روباتیک و اتوماسیون مورد استفاده قرار می گیرند، جایی که تراکم گشتاور بالا، کنترل دقیق و راندمان بالا را ارائه می دهند.آنها اغلب در بازوهای رباتیک، گیره ها و سایر سیستم های کنترل حرکت استفاده می شوند.

سیستم‌های HVAC: موتورهای PMAC در سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) استفاده می‌شوند، جایی که راندمان بالا، کنترل دقیق و سطح صدای کم را ارائه می‌دهند.آنها اغلب در فن ها و پمپ های این سیستم ها استفاده می شوند.

سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر: موتورهای PMAC در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر مانند توربین‌های بادی و ردیاب‌های خورشیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند، جایی که راندمان بالا، چگالی توان بالا و کنترل دقیق را ارائه می‌دهند.آنها اغلب در ژنراتورها و سیستم های ردیابی در این سیستم ها استفاده می شوند.

تجهیزات پزشکی: موتورهای PMAC در تجهیزات پزشکی مانند دستگاه‌های MRI استفاده می‌شوند، جایی که تراکم گشتاور بالا، کنترل دقیق و سطح صدای کم را ارائه می‌دهند.آنها اغلب در موتورهایی که قطعات متحرک در این ماشین ها را به حرکت در می آورند استفاده می شوند.

SPM در مقابل IPM

موتورهای PM را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: موتورهای آهنربای دائم سطحی (SPM) و موتورهای آهنربای دائم داخلی (IPM).هیچ یک از انواع طراحی موتور شامل میله های روتور نیستند.هر دو نوع شار مغناطیسی توسط آهنرباهای دائمی متصل به روتور یا داخل آن ایجاد می کنند.

موتورهای SPM دارای آهنرباهایی هستند که به قسمت بیرونی سطح روتور چسبانده شده اند.به دلیل این نصب مکانیکی، استحکام مکانیکی آنها ضعیف تر از موتورهای 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.

موتورهای IPM دارای یک آهنربای دائمی هستند که در خود روتور تعبیه شده است.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.

خود حسگر در مقابل عملیات حلقه بسته

پیشرفت‌های اخیر در فن‌آوری درایو به درایوهای ac استاندارد اجازه می‌دهد تا موقعیت آهنربای موتور را "خود تشخیص دهند" و ردیابی کنند.یک سیستم حلقه بسته معمولاً از کانال z-pulse برای بهینه سازی عملکرد استفاده می کند.از طریق روال های خاصی، درایو با ردیابی کانال های A/B و تصحیح خطاها با کانال z، موقعیت دقیق آهنربای موتور را می داند.دانستن موقعیت دقیق آهنربا باعث تولید گشتاور بهینه و در نتیجه بازدهی بهینه 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.

مزایای موتورهای آهنربایی دائمی خاکی کمیاب

بازدهی 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 بالا و گشتاور کششی:موتورهای سنکرون آهنربای دائم خاکی کمیاب دارای گشتاور خارج 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.

تاثیر زیاد در شروع با قدرت کامل:هنگام شروع با فشار کامل، سرعت سنکرون را می توان در مدت 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 آهنربا زدایی آسان است: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.