یک موتور AC سنکرون آهنربای دائمی بدون تلفات تحریک چیست؟

توسعه صنعت و پویایی بازار:
با افزایش تقاضا برای موتورهای با راندمان بالا و صرفه جویی در انرژی، سهم موتورهای سنکرون آهنربای دائم در بازار موتور به تدریج گسترش یافته و چشم انداز توسعه صنایع مرتبط مورد توجه قرار گرفته است. به عنوان مثال، در اتوماسیون صنعتی، لوازم خانگی، حمل و نقل ریلی و سایر زمینه ها، استفاده از موتورهای سنکرون مغناطیس دائم بیشتر و گسترده تر است که باعث توسعه و ارتقاء صنعت شده است.
اهمیت منابع خاکی کمیاب در ساخت موتور سنکرون مغناطیس دائم به طور فزاینده ای برجسته شده است، چین به عنوان کشوری غنی از منابع خاکی کمیاب، دارای مزایای خاصی در توسعه صنعت موتور سنکرون آهنربای دائم است و توسعه صنایع مرتبط باعث شده است. نیز جلب توجه کرد.

 

تعریف و اصل
موتور سنکرون آهنربای دائمی (PMSM) یک موتور سنکرون است که یک میدان مغناطیسی دوار همزمان تولید می کند که توسط یک آهنربای دائمی تحریک می شود. سیم پیچ استاتور آن یک میدان مغناطیسی دوار پس از جریان متناوب سه فاز ایجاد می کند و روتور از آهنرباهای دائمی تشکیل شده است که با تکیه بر میدان مغناطیسی تولید شده توسط آهنربای دائمی با میدان مغناطیسی دوار استاتور تعامل می کند، به طوری که روتور موتور به طور همزمان با میدان مغناطیسی در حال چرخش استاتور می چرخد.
اصل عملکرد آن بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی و اصل برهمکنش میدان مغناطیسی است. یک گشتاور الکترومغناطیسی بین میدان مغناطیسی دوار ایجاد شده توسط جریان استاتور و میدان مغناطیسی دائمی روتور وجود دارد. گشتاور روتور موتور را به چرخش سوق می دهد و سرعت روتور کاملاً با سرعت میدان مغناطیسی چرخان استاتور هماهنگ است.

 

ویژگی های ساختاری
ساختار استاتور شبیه به موتور ناهمزمان سه فاز معمولی است که از هسته استاتور و سیم پیچ استاتور تشکیل شده است. هسته استاتور معمولاً از ورق فولادی سیلیکونی ساخته می شود که برای کاهش تلفات هسته لمینت شده است. سیم پیچی استاتور یک سیم پیچ سه فاز است که طبق قوانین خاصی در شکاف استاتور تعبیه شده است و برای تولید میدان مغناطیسی دوار با عبور جریان AC سه فاز استفاده می شود.
ساختار روتور بخش کلیدی موتور سنکرون آهنربای دائم است. یک آهنربای دائمی روی روتور نصب می شود و ماده آهنربای دائمی معمولاً NdFeb (Nd-Fe-B) و سایر مواد آهنربای دائمی با کارایی بالا است. با توجه به روش های مختلف نصب آهنرباهای دائمی روی روتور، می توان آن را به روتور آهنربای دائم سطحی و روتور آهنربای دائم داخلی تقسیم کرد. آهنربای دائمی روتور آهنربای دائم نوع سطح روی سطح هسته روتور نصب شده است که در ساختار و فرآیند ساده است، اما آهنربای دائمی به راحتی توسط میدان مغناطیسی خارجی تداخل پیدا می کند. آهنربای دائمی روتور آهنربای دائم داخلی در هسته داخلی روتور تعبیه شده است، ساختار آن نسبتا پیچیده است، اما دارای مشخصات مدار مغناطیسی و خواص مکانیکی بهتری است.

مزیت
راندمان بالا: به دلیل استفاده از تحریک آهنربای دائمی، نیازی به جریان تحریک اضافی نیست، که تلفات تحریک را کاهش می دهد و در مقایسه با موتورهای ناهمزمان سنتی، در شرایط کاری یکسان بازده بالاتری دارد. این می تواند به طور قابل توجهی مصرف انرژی را کاهش دهد و در هزینه های انرژی برای تجهیزات عملیاتی طولانی مدت صرفه جویی کند.
ضریب توان بالا: ضریب توان موتور سنکرون آهنربای دائم می تواند نزدیک به 1 باشد، به این معنی که وقتی شبکه برق تامین می شود، توان راکتیو جذب شده توسط موتور از شبکه بسیار کم است و بار توان راکتیو شبکه را کاهش می دهد. و بهبود کیفیت منبع تغذیه شبکه.
سرعت پاسخ سریع: پاسخ گشتاور آن سریع است و می تواند به سرعت سرعت و گشتاور را با توجه به سیگنال کنترل تنظیم کند، که برای مواردی که نیاز به کنترل با دقت بالا دارند، مانند خطوط تولید خودکار صنعتی، ربات ها و سایر زمینه ها مناسب است.
ساختار فشرده: از آنجایی که نیازی به سیم‌پیچ‌های تحریک و دستگاه‌های تحریک مربوطه وجود ندارد، ساختار کلی موتور فشرده‌تر و کوچک‌تر است که در برخی تجهیزات با نیاز فضایی بالا مزایای زیادی دارد.

فیلد برنامه
زمینه صنعتی: به طور گسترده در تجهیزات اتوماسیون صنعتی مانند ماشین ابزار CNC، ماشین آلات نساجی، ماشین آلات چاپ و غیره استفاده می شود. به عنوان مثال، در ماشین ابزار CNC، موتورهای سنکرون مغناطیس دائم می توانند سرعت و موقعیت ابزار را دقیقاً کنترل کنند و ماشین کاری را بهبود بخشند. دقت
میدان حمل و نقل: موتورهای سنکرون آهنربای دائم به طور گسترده ای به عنوان موتورهای محرک در وسایل نقلیه الکتریکی، قطارهای الکتریکی و سایر وسایل نقلیه استفاده می شوند. موتور سنکرون آهنربای دائم در خودروی الکتریکی دارای مزایای راندمان بالا، صرفه جویی در انرژی و ویژگی های گشتاور خوب است که می تواند محدوده رانندگی و عملکرد قدرت خودروی الکتریکی را بهبود بخشد.
لوازم خانگی: همچنین در کولر، یخچال، ماشین لباسشویی و سایر لوازم خانگی استفاده می شود. به عنوان مثال، استفاده از موتورهای سنکرون آهنربای دائم برای کمپرسورهای تهویه مطبوع می تواند نسبت بازده انرژی کولرگازی را بهبود بخشد و صدای کارکرد را کاهش دهد.
دوم، درک و وضعیت واقعی "بدون ضرر"

 

در حالت ایده آل بدون ضرر
در شرایط ایده آل، اگر تلفات آهن (از دست دادن هیسترزیس و تلفات جریان گردابی در هسته آهنی) و تلفات مکانیکی (اتلاف اصطکاک یاتاقان، افت مقاومت باد و غیره) در موتور نادیده گرفته شود، راندمان تبدیل انرژی مغناطیس دائم سنکرون موتور می تواند نزدیک به 100٪ باشد زیرا هیچ تلفات تحریکی وجود ندارد، یعنی به اصطلاح "بدون تلفات". این مبتنی بر این فرض تئوری است که تحت این فرض، انرژی الکتریکی ورودی به سیم‌پیچ استاتور تقریباً به طور کامل به انرژی مکانیکی خروجی تبدیل می‌شود.
شرایط از دست دادن واقعی
اتلاف آهن: در عملیات واقعی، ورق فولادی سیلیکونی در هسته استاتور افت هیسترزیس و تلفات جریان گردابی را تحت اثر میدان مغناطیسی متناوب ایجاد می کند. از دست دادن پسماند به دلیل ویژگی‌های پسماند ماده هسته است، که باعث می‌شود حوزه مغناطیسی درون هسته برگردد و با تغییر میدان مغناطیسی انرژی مصرف کند. از دست دادن جریان گردابی ناشی از جریان گردابی ناشی از میدان مغناطیسی متناوب در هسته است که در مقاومت هسته گرما ایجاد می کند و انرژی مصرف می کند.
از دست دادن مکانیکی: روتور موتور در فرآیند چرخش، یاتاقان اتلاف اصطکاک ایجاد می کند، در حالی که چرخش موتور و هوای اطراف حرکت نسبی وجود دارد، از دست دادن مقاومت باد تولید می کند. این تلفات مکانیکی باعث کاهش راندمان موتور می شود.
اتلاف سرگردان: شامل تلفات ناشی از برهمکنش میدان های مغناطیسی هارمونیک مرتبه بالا در استاتور و روتور و تلفات اضافی ناشی از فرآیند ساخت و سایر عوامل. اگرچه راندمان موتورهای سنکرون آهنربای دائم نسبتاً بالا است، اما نمی توان این تلفات واقعی را نادیده گرفت.
سوم، ویژگی های موتور AC مرتبط است
سازگاری منبع تغذیه AC
موتور سنکرون آهنربای دائم نوعی موتور AC است که می توان آن را مستقیماً به منبع تغذیه سه فاز AC متصل کرد. در کاربردهای عملی، لازم است منبع تغذیه متناوب متناظر با توجه به ولتاژ نامی و فرکانس نامی موتور مطابقت داده شود. سناریوهای کاربردی مختلف ممکن است نیاز به تنظیمات مناسب در منبع تغذیه AC داشته باشند، مانند برخی موارد صنعتی، زمانی که نوسانات ولتاژ شبکه برق زیاد است، ممکن است لازم باشد از یک تنظیم کننده ولتاژ برای اطمینان از عملکرد طبیعی موتور استفاده شود.
مقایسه با سایر موتورهای AC
در مقایسه با موتورهای ناهمزمان، همانطور که قبلا ذکر شد، موتورهای سنکرون آهنربای دائم دارای راندمان، ضریب توان و مزایای دیگر هستند. موتور ناهمزمان ساختار ساده، هزینه کم و قابلیت اطمینان بالا دارد و در مواردی که نیاز به راندمان بالا نیست و هزینه آن حساس تر است، به طور گسترده استفاده می شود.
در مقایسه با موتور رلوکتانس سنکرون، موتور سنکرون آهنربای دائم چگالی گشتاور بالاتری دارد و می تواند گشتاور بیشتری را تحت همان حجم و قدرت تولید کند. موتور رلوکتانس سنکرون عمدتاً به عملیات گشتاور رلوکتانس بستگی دارد، راندمان و عملکرد آن از برخی جنبه ها به خوبی موتور سنکرون آهنربای دائمی نیست.