В электрической системе синхронные двигатели это наиболее широко используемые стационарные трехфазные двигатели переменного тока, которые преобразуют электрическую энергию в механическую. Этот тип двигателя работает с синхронной скоростью, которая является постоянной и синхронной с частотой питания, а период вращения равен интегральному номеру. циклов переменного тока. Это означает, что скорость двигателя равна вращающемуся магнитному полю. Этот тип двигателя в основном используется в энергосистемы для улучшения коэффициента мощности. Существуют синхронные двигатели без возбуждения и синхронные двигатели с возбуждением постоянным током, которые работают в соответствии с магнитной мощностью двигателя. Реактивные двигатели, двигатели с гистерезисом и двигатели с постоянными магнитами - это синхронные двигатели без возбуждения. Эта статья посвящена работе синхронного двигателя с постоянными магнитами.

Что такое синхронный двигатель с постоянными магнитами?

Синхронные двигатели с постоянными магнитами являются одним из типов синхронных двигателей переменного тока, в которых поле возбуждается постоянными магнитами, которые генерируют синусоидальную обратную ЭДС. Он содержит ротор и статор, такие же, как у Индукционный двигатель , но постоянный магнит используется в качестве ротора для создания магнитного поля. Следовательно, нет необходимости наматывать обмотку возбуждения. ротор . Он также известен как трехфазный бесщеточный двигатель с постоянной синусоидой. В схема синхронного двигателя с постоянными магнитами показано ниже.

Синхронный двигатель с постоянным магнитом

Теория синхронного двигателя с постоянным магнитом

Синхронные двигатели с постоянными магнитами очень эффективны, бесщеточные, очень быстрые, безопасные и обеспечивают высокие динамические характеристики по сравнению с обычными двигателями. Он обеспечивает плавный крутящий момент, низкий уровень шума и в основном используется для высокоскоростных приложений, таких как робототехника . Это трехфазный синхронный двигатель переменного тока, который работает с синхронной скоростью с подключенным источником переменного тока.

Вместо использования обмотки для ротора установлены постоянные магниты для создания вращающегося магнитного поля. Поскольку нет источника постоянного тока, эти типы двигателей очень просты и дешевле. Он содержит статор с 3 установленными на нем обмотками и ротор с постоянным магнитом, установленным для создания полюсов поля. 3-фазный входной источник переменного тока подается на статор для начала работы.

Принцип работы

В Принцип работы синхронного двигателя с постоянными магнитами аналогичен синхронному двигателю. Это зависит от вращающегося магнитного поля, которое генерирует электродвижущую силу с синхронной скоростью. Когда на обмотку статора подается трехфазное питание, между воздушными зазорами создается вращающееся магнитное поле.

Это создает крутящий момент, когда полюса поля ротора удерживают вращающееся магнитное поле с синхронной скоростью, а ротор непрерывно вращается. Поскольку эти двигатели не являются самозапускающимися двигателями, необходимо обеспечить источник питания с регулируемой частотой.

ЭДС и уравнение крутящего момента

В синхронной машине средняя ЭДС, индуцированная на фазу, называется динамической индуктивной ЭДС в синхронном двигателе, магнитный поток, отсекаемый каждым проводником за оборот, равен Pϕ Weber
Тогда время, необходимое для совершения одного оборота, составляет 60 / Н сек.

Среднюю ЭДС, наведенную на проводник, можно рассчитать, используя

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

Где Tph = Zph / 2

“разные типы антенн ppt ”

Следовательно, средняя ЭДС на фазу составляет

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

Где Tph = no. Число последовательно соединенных витков на фазу

ϕ = поток / полюс по Веберу

P = нет. Полюсов

“таблица преобразования десятичных чисел в двоичные ”

F = частота в Гц

Zph = нет. Проводов, соединенных последовательно по фазе. = Zph / 3

Уравнение ЭДС зависит от катушек и проводников статора. Для этого двигателя также учитываются коэффициент распределения Kd и коэффициент шага Kp.

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

Уравнение крутящего момента синхронного двигателя с постоянными магнитами имеет следующий вид:

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Прямое управление крутящим моментом синхронного двигателя с постоянным магнитом

Для управления синхронным двигателем с постоянными магнитами мы используем различные типы Системы управления . В зависимости от поставленной задачи используется необходимая техника управления. Различные методы управления синхронным двигателем с постоянными магнитами:

Категория синусоид

Скалярный
Векторное: управление с ориентацией на поле (FOC) (с датчиком положения и без него)
Прямое управление крутящим моментом

Категория трапеции

Открытый цикл
Замкнутый контур (с датчиком положения и без него)

Технология прямого управления крутящим моментом этого двигателя представляет собой очень простую схему управления с эффективными динамическими характеристиками и хорошим диапазоном регулирования. Датчик положения ротора не требуется. Основным недостатком этого метода управления является то, что он создает высокий крутящий момент и пульсации тока.

Строительство

В конструкция синхронного двигателя с постоянными магнитами аналогичен базовому синхронному двигателю, но отличается только ротором. Ротор не имеет обмотки возбуждения, но постоянные магниты используются для создания полюсов возбуждения. Постоянные магниты, используемые в PMSM, состоят из самарий-кобальта и среды, железа и бора из-за их более высокой проницаемости.

Наиболее широко используемый постоянный магнит - неодим-бор-железо из-за его эффективной стоимости и простоты доступности. В этом типе постоянные магниты установлены на роторе. По конструкции постоянного магнита на роторе конструкция синхронного двигателя с постоянным магнитом делится на два типа. Они есть,

Накладной ПМСМ

В этой конструкции магнит установлен на поверхности ротора. Он подходит для высокоскоростных приложений, поскольку не является надежным. Он обеспечивает равномерный воздушный зазор, поскольку проницаемость постоянного магнита и воздушного зазора одинаковы. Отсутствие реактивного момента, высокие динамические характеристики, подходит для высокоскоростных устройств, таких как робототехника и приводы инструментов.

Поверхностный монтаж

Скрытый PMSM или внутренний PMSM

“Есть ли разные типы кабелей Ethernet? ”

В конструкции этого типа постоянный магнит встроен в ротор, как показано на рисунке ниже. Он подходит для высокоскоростных приложений и отличается повышенной надежностью. Возврат крутящего момента происходит из-за выступа мотора.

Похоронен ПМСМ

Работа синхронного двигателя с постоянным магнитом

Синхронный двигатель с постоянными магнитами работает очень просто, быстро и эффективно по сравнению с обычными двигателями. Работа PMSM зависит от вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора. Постоянные магниты используются в качестве ротора для создания постоянного магнитного потока, работают и блокируются с синхронной скоростью. Эти типы двигателей похожи на бесщеточные двигатели постоянного тока.

Группы векторов образуются путем соединения обмоток статора друг с другом. Эти векторные группы соединяются вместе для образования различных соединений, таких как звезда, треугольник, двойные и одиночные фазы. Для уменьшения гармонических напряжений обмотки следует коротко намотать друг на друга.

Когда на статор подается трехфазный переменный ток, он создает вращающееся магнитное поле, а постоянное магнитное поле индуцируется постоянным магнитом ротора. Этот ротор работает синхронно с синхронной скоростью. Вся работа PMSM зависит от воздушного зазора между статором и ротором без нагрузки.

Если воздушный зазор большой, то потери двигателя уменьшаются. Полюса поля, создаваемые постоянным магнитом, очень заметны. Синхронные двигатели с постоянными магнитами не являются самозапускающимися двигателями. Итак, необходимо управлять переменной частотой статора электронным способом.

Синхронный двигатель с постоянным магнитом и BLDC

Различия между синхронным двигателем с постоянными магнитами (PMSM) и BLDC ( бесщеточные двигатели постоянного тока ) включая следующее.

Синхронный двигатель с постоянным магнитом	BLDC
Это бесщеточные синхронные двигатели переменного тока.	Это бесщеточные двигатели постоянного тока
Пульсации крутящего момента отсутствуют	Присутствует рябь крутящего момента
Производительность высокая	Производительность низкая
Более эффективным	Менее эффективными
Используется в промышленных приложениях, автомобилях, серводвигателях, робототехнике, приводах поездов и т. Д.	Используется в электронных системах рулевого управления, системах HVAC, приводах гибридных поездов (электрических) и т. Д.
Низкий уровень шума	Издает сильный шум.

Преимущества

В преимущества синхронного двигателя с постоянными магнитами включают,

обеспечивает более высокую эффективность на высоких скоростях
доступны в небольших размерах в разных упаковках
обслуживание и установка намного проще, чем асинхронный двигатель
способен поддерживать полный крутящий момент на низких оборотах.
высокая эффективность и надежность
обеспечивает плавный крутящий момент и динамические характеристики

Недостатки

Недостатки синхронных двигателей с постоянными магнитами:

Эти двигатели очень дороги по сравнению с асинхронными двигателями.
Как-то сложно запустить, потому что это не самозапускающиеся двигатели.

Приложения

Применения синхронных двигателей с постоянными магнитами:

Кондиционеры
Холодильники
Компрессоры переменного тока
Стиральные машины с прямым приводом
Автомобильный электроусилитель руля
Станки
Большие системы питания для улучшения опережающего и запаздывающего коэффициентов мощности
Контроль тяги
Единицы хранения данных.
Сервоприводы
Промышленные приложения, такие как робототехника, аэрокосмическая промышленность и многие другие.

Таким образом, это все о Обзор синхронного двигателя с постоянными магнитами - определение, работа, принцип работы, схема, конструкция, преимущества, недостатки, применение, ЭДС и уравнение крутящего момента. Вот вам вопрос: «Какова цель использования постоянного магнита в синхронных двигателях?»