جریان راه اندازی کم موتور سه فاز AC موتور PMSM برای نوار نقاله

تفاوت بین موتور آهنربای دائمی و موتور ناهمزمان

01. ساختار روتور

موتور ناهمزمان: روتور از یک هسته آهنی و یک سیم پیچ، عمدتاً روتورهای قفس سنجابی و سیم پیچی تشکیل شده است.روتور قفس سنجابی با میله های آلومینیومی ریخته گری می شود.میدان مغناطیسی نوار آلومینیومی که استاتور را برش می دهد، روتور را به حرکت در می آورد.

موتور PMSM: آهنرباهای دائمی در قطب های مغناطیسی روتور تعبیه شده اند و توسط میدان مغناطیسی چرخشی ایجاد شده در استاتور مطابق با اصل قطب های مغناطیسی همان فاز که دافعه های متفاوتی را جذب می کنند به چرخش در می آیند.

02. کارایی

موتورهای ناهمزمان: نیاز به جذب جریان از تحریک شبکه و در نتیجه مقدار معینی اتلاف انرژی، جریان راکتیو موتور و ضریب توان کم دارند.

موتور PMSM: میدان مغناطیسی توسط آهنرباهای دائمی تامین می شود، روتور به جریان هیجان انگیز نیاز ندارد و راندمان موتور بهبود می یابد.

03. حجم و وزن

استفاده از مواد آهنربای دائم با کارایی بالا باعث می شود که میدان مغناطیسی شکاف هوا موتورهای سنکرون آهنربای دائم بزرگتر از موتورهای ناهمزمان باشد.اندازه و وزن در مقایسه با موتورهای آسنکرون کاهش یافته است.این یک یا دو اندازه فریم کمتر از موتورهای آسنکرون خواهد بود.

04. جریان راه اندازی موتور

موتور آسنکرون: مستقیماً توسط برق فرکانس برق راه اندازی می شود و جریان راه اندازی زیاد است که می تواند به 5 تا 7 برابر جریان نامی برسد که در یک لحظه تأثیر زیادی بر روی شبکه برق می گذارد.جریان راه‌اندازی زیاد باعث می‌شود که افت ولتاژ مقاومت در برابر نشتی سیم‌پیچ استاتور افزایش یابد و گشتاور راه‌اندازی کم است، بنابراین راه‌اندازی سنگین نمی‌تواند به دست آید.حتی اگر از اینورتر استفاده شود، فقط می تواند در محدوده جریان خروجی نامی شروع به کار کند.

موتور PMSM: توسط یک کنترلر اختصاصی هدایت می شود که فاقد الزامات خروجی نامی کاهنده است.جریان راه اندازی واقعی کم است، جریان به تدریج با توجه به بار افزایش می یابد و گشتاور راه اندازی زیاد است.

05. ضریب قدرت

موتورهای آسنکرون دارای ضریب توان پایینی هستند، آنها باید مقدار زیادی جریان راکتیو را از شبکه برق جذب کنند، جریان راه اندازی زیاد موتورهای آسنکرون باعث تأثیر کوتاه مدت بر روی شبکه برق می شود و استفاده طولانی مدت باعث آسیب خاصی می شود. به تجهیزات شبکه برق و ترانسفورماتورها.اضافه کردن واحدهای جبران توان و انجام جبران توان راکتیو برای اطمینان از کیفیت شبکه برق و افزایش هزینه استفاده از تجهیزات ضروری است.

در روتور موتور سنکرون آهنربای دائم جریان القایی وجود ندارد و ضریب توان موتور بالاست که باعث بهبود ضریب کیفیت شبکه برق و بی نیازی از نصب جبران کننده می شود.

06. تعمیر و نگهداری

ساختار موتور ناهمزمان + کاهنده ارتعاش، گرما، نرخ شکست بالا، مصرف زیاد روان کننده و هزینه نگهداری دستی بالا را ایجاد می کند.باعث تلفات قطعی خاصی خواهد شد.

موتور سنکرون آهنربای دائم سه فاز، تجهیزات را مستقیماً هدایت می کند.از آنجایی که کاهنده حذف می شود، سرعت خروجی موتور کم است، نویز مکانیکی کم است، لرزش مکانیکی کم است و میزان شکست کم است.کل سیستم درایو تقریباً بدون نیاز به تعمیر و نگهداری است.

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.

ویژگی های موتور IPM (مگنت دائمی داخلی).

گشتاور بالا و راندمان بالا
گشتاور بالا و خروجی بالا با استفاده از گشتاور رلوکتانس علاوه بر گشتاور مغناطیسی به دست می آید.

عملیات صرفه جویی در انرژی
در مقایسه با موتورهای SPM معمولی تا 30 درصد انرژی کمتری مصرف می کند.

چرخش با سرعت بالا
می تواند با کنترل دو نوع گشتاور با استفاده از کنترل برداری به چرخش موتور با سرعت بالا پاسخ دهد.

ایمنی
از آنجایی که آهنربای دائمی تعبیه شده است، ایمنی مکانیکی بهبود یافته است، زیرا برخلاف SPM، آهنربا به دلیل نیروی گریز از مرکز جدا نمی شود.

چرا باید یک موتور IPM را به جای SPM انتخاب کنید؟

1. گشتاور بالا با استفاده از گشتاور رلوکتانس علاوه بر گشتاور مغناطیسی به دست می آید.

2-موتورهای IPM در مقایسه با موتورهای الکتریکی معمولی تا 30 درصد انرژی کمتری مصرف می کنند.

3. ایمنی مکانیکی بهبود یافته است زیرا برخلاف SPM، آهنربا به دلیل نیروی گریز از مرکز جدا نمی شود.

4. می تواند با کنترل دو نوع گشتاور با استفاده از کنترل برداری به چرخش موتور با سرعت بالا پاسخ دهد.

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.

میله و گیره موتور

قطب های یک موتور به سادگی نقاط مغناطیسی شمال به جنوب روی استاتور و روتور هستند.در PMACM ها، این قطب ها در روتور دائمی هستند و برای ایجاد چرخش در استاتور سوئیچ می شوند.پدیده ای به نام چرخش موتور می تواند رخ دهد که در آن غلبه مداوم بر جاذبه و دافعه آهنرباهای دائمی باعث تکان های ناخواسته در طول چرخش روتور می شود.گیرکردن معمولاً با راه‌اندازی موتور اتفاق می‌افتد و می‌تواند باعث لرزش، صدا و چرخش ناهموار شود.افزایش تعداد قطب ها در PMACM به کاهش این مشکل و همچنین اثر امواج گشتاور کمک می کند.بنابراین PMACM ها معمولاً قطب های بیشتری نسبت به موتورهای القایی دارند، که نشان می دهد برای دستیابی به سرعت چرخش مشابه به فرکانس ورودی بالاتری نیاز دارند.

راه‌های زیادی برای راه‌اندازی یک موتور سنکرون مغناطیس دائمی وجود دارد، از جمله راه‌اندازی مستقیم، راه‌اندازی فشرده‌سازی خود کوپلینگ، استارت رفع فشار Y-Δ، استارت نرم، استارت اینورتر و غیره. پس تفاوت آنها چیست؟

1. هنگامی که ظرفیت شبکه و بار اجازه شروع مستقیم ولتاژ کامل را می دهد، می توان شروع مستقیم ولتاژ کامل را در نظر گرفت.از مزایای آن می توان به عملکرد و کنترل راحت، تعمیر و نگهداری ساده و اقتصاد بالا اشاره کرد.عمدتاً برای راه اندازی موتورهای با قدرت کوچک استفاده می شود.

2. گیربکس اتوماتیک شروع به استفاده از چند لمسی گیربکس اتوماتیک برای کاهش فشار می کند که نه تنها می تواند نیاز بارهای مختلف را برآورده کند بلکه گشتاور راه اندازی نیز بزرگتر خواهد بود.این یک روش راه اندازی فشرده سازی است و اغلب برای راه اندازی موتورهای با ظرفیت بالا استفاده می شود.

3. Y-Δ شروع به اجرای عادی می کند.موتور ناهمزمان قفس سنجاب پیچ خورده و به استاتور دلتا متصل می شود.اگر استاتور هنگام راه‌اندازی به یک ستاره پیچیده شود و پس از راه‌اندازی به مثلث متصل شود، می‌توان جریان راه‌اندازی را کاهش داد و تاثیر آن بر شبکه برق را کاهش داد.این حالت راه اندازی به عنوان شروع کاهش فشار ستاره-مثلث یا شروع ستاره-مثلث (شروع مثلث Y) نامیده می شود.برای راه اندازی بدون بار یا بار سبک مناسب است.در مقایسه با هر استارتر رفع فشار دیگری، ساده ترین ساختار را دارد و همچنین هزینه کمتری دارد.علاوه بر این، حالت راه اندازی ستاره-مثلث مزیت دیگری نیز دارد، یعنی می توان موتور سنکرون آهنربای دائمی را در حالت متصل به ستاره زمانی که بار سبک است، کار کرد.در این زمان، گشتاور و بار نامی را می توان با هم تطبیق داد، در نتیجه راندمان موتور و صرفه جویی در مصرف برق را بهبود می بخشد.

4. استارت نرم از اصل تنظیم ولتاژ تغییر فاز یکسو کننده کنترل شده با سیلیکون برای تحقق شروع تنظیم ولتاژ موتور استفاده می کند.این عمدتا برای راه اندازی کنترل موتورهای سنکرون آهنربای دائمی با اثر شروع خوب و هزینه بالا استفاده می شود.

5. مبدل فرکانس یک دستگاه کنترل موتور با بالاترین محتوای فنی، کاملترین عملکردهای کنترلی و بهترین اثر کنترلی در زمینه کنترل موتور مدرن است.سرعت و گشتاور موتور سنکرون آهنربای دائم را با تغییر فرکانس شبکه برق تنظیم می کند و عمدتاً در زمینه هایی استفاده می شود که به الزامات بالایی برای تنظیم سرعت و کنترل سرعت بالا نیاز دارند.

شروع رفع فشار، یک شروع معمولی ستاره مثلث، نقطه ضعف آن این است که گشتاور راه اندازی کوچک است، فقط برای شروع بدون بار یا بار سبک مناسب است.مزیت این است که ارزان است.شروع نرم، می توانید زمان شروع و گشتاور اولیه تجهیزات راه اندازی را تنظیم کنید، شروع نرم و توقف نرم را درک کنید و می توانید جریان راه اندازی را محدود کنید، قیمت متوسط ​​است.تبدیل فرکانس شروع می شود، با توجه به زمان تنظیم شده به آرامی شروع می شود، و اجازه دهید تجهیزات در فرکانس تنظیم شده کار کنند، قیمت بالا است.