Hva er en Permanent Magnet Synchronous Motor & Its Working

I et elektrisk system, synkronmotorer er de mest brukte steady-state 3-fase vekselstrømsmotorer, som konverterer elektrisk energi til mekanisk energi. Denne typen motor opererer med synkron hastighet, som er konstant, og den er synkron med forsyningsfrekvensen, og rotasjonsperioden er lik integralnr. av vekselstrømssykluser. Det betyr at motorens hastighet er lik det roterende magnetfeltet. Denne typen motor brukes hovedsakelig i kraftsystemer for å forbedre kraftfaktoren. Det er ikke-glødende og DC-glade synkronmotorer, som fungerer i henhold til motorens magnetiske kraft. Motstandsmotorer, hysteresemotorer og permanentmagnetmotorer er ikke-begeistrede synkronmotorer. Denne artikkelen handler om arbeidet med en synkronmotor med permanent magnet.

Hva er en permanent magnet synkron motor?

Synkronmotorer med permanentmagnet er en av typene synkronmotorer med vekselstrøm, der feltet blir begeistret av permanente magneter som genererer sinusformet EMF. Den inneholder en rotor og stator som den for en induksjonsmotor , men en permanent magnet brukes som en rotor for å skape et magnetfelt. Derfor er det ikke nødvendig å vikle feltvikling på rotoren . Det er også kjent som en 3-fase børsteløs permanent sinusmotor. De permanentmagnet synkronmotordiagram er vist nedenfor.

Permanent magnet synkron motor

Permanent magnet synkron motorteori

De permanente magnet-synkronmotorene er veldig effektive, børsteløse, veldig raske, sikre og gir høy dynamisk ytelse sammenlignet med konvensjonelle motorer. Den gir jevnt dreiemoment, lite støy og brukes hovedsakelig til høyhastighets applikasjoner som robotikk . Det er en 3-fase vekselstrømssynkronmotor som går med synkron hastighet med den påførte vekselstrømskilden.

I stedet for å bruke vikling til rotoren, er permanente magneter montert for å skape et roterende magnetfelt. Siden det ikke er tilgang på likestrømskilde, er disse typer motorer er veldig enkle og billigere. Den inneholder en stator med tre viklinger installert på den og en rotor med en permanent magnet montert for å lage feltstolper. 3-faset inngangsforsyning blir gitt til statoren for å begynne å jobbe.

Arbeidsprinsipp

De permanent magnet synkron motor arbeidsprinsipp ligner på den synkrone motoren. Det avhenger av det roterende magnetfeltet som genererer elektromotorisk kraft med synkron hastighet. Når statorviklingen aktiveres ved å gi 3-fasetilførselen, opprettes et roterende magnetfelt mellom luftspaltene.

Dette produserer dreiemomentet når rotorfeltstolpene holder det roterende magnetfeltet med synkron hastighet og rotoren roterer kontinuerlig. Siden disse motorene ikke er selvstartende motorer, er det nødvendig å sørge for en strømforsyning med variabel frekvens.

EMF og Torque Equation

I en synkron maskin kalles den gjennomsnittlige EMF-induserte per fase dynamisk induserer EMF i en synkronmotor, strømmen kuttet av hver leder per omdreining er Pϕ Weber
Så tiden det tar å fullføre en revolusjon er 60 / N sek

Gjennomsnittlig EMF indusert per leder kan beregnes ved hjelp av

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

Hvor Tph = Zph / 2

Derfor er gjennomsnittlig EMF per fase,

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

Hvor Tph = nei. Av svinger koblet i serie per fase

ϕ = fluss / pol i weber

P = nei. Av stolper

F = frekvens i Hz

Zph = nei. Av ledere koblet i serie per fase. = Zph / 3

EMF-ligningen avhenger av spolene og lederne på statoren. For denne motoren vurderes også fordelingsfaktor Kd og stigningsfaktor Kp.

Derfor, E = 4 x ϕ x f x Tph xKd x Kp

Dreiemomentligningen til en synkronmotor med permanentmagnet er gitt som,

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Direkte dreiemomentkontroll av permanent magnet synkron motor

For å kontrollere den permanente magneten synkronmotor bruker vi forskjellige typer kontrollsystemer . Avhengig av oppgaven brukes den nødvendige kontrollteknikken. De forskjellige kontrollmetodene for permanentmagnettsynkronmotor er,

Sinusformet kategori

• Skalar
• Vektor: Feltorientert kontroll (FOC) (med og uten posisjonssensor)
• Direkte dreiemomentkontroll

Trapesformet kategori

• Åpen løkke
• Lukket sløyfe (med og uten posisjonssensor)

Direkte dreiemomentkontrollteknologi til denne motoren er en veldig enkel kontrollkrets med effektiv dynamisk ytelse og godt kontrollområde. Det krever ingen posisjonssensor for rotoren. Den største ulempen ved å bruke denne kontrollmetoden er at den gir høyt dreiemoment og en strømring.

Konstruksjon

De permanent magnet synkron motor konstruksjon ligner den grunnleggende synkronmotoren, men den eneste forskjellen er med rotoren. Rotoren har ingen feltvikling, men permanente magneter brukes til å lage feltstolper. De permanente magneter som brukes i PMSM består av samarium-kobolt og medium, jern og bor på grunn av deres høyere permeabilitet.

Den mest brukte permanente magneten er neodym-bor-jern på grunn av sin effektive pris og lette tilgjengelighet. I denne typen er de permanente magneter montert på rotoren. Basert på monteringen av permanentmagneten på rotoren er konstruksjonen av en permanentmagnettsynkronmotor delt inn i to typer. De er,

Utenpåliggende PMSM

I denne konstruksjonen er magneten montert på rotorens overflate. Den er egnet for applikasjoner med høy hastighet, da den ikke er robust. Det gir et jevnt luftspalte fordi permeabiliteten til permanentmagneten og luftspalten er den samme. Ingen motvilje dreiemoment, høy dynamisk ytelse, og egnet for høyhastighets enheter som robotikk og verktøystasjoner.

Overflatemontert

Begravet PMSM eller Interiør PMSM

I denne typen konstruksjon er permanentmagneten innebygd i rotoren som vist i figuren nedenfor. Den er egnet for applikasjoner med høy hastighet og får robusthet. Motløshetsmoment skyldes motorens storhet.

Begravet PMSM

Arbeid av permanent magnet synkron motor

Arbeidet til den permanente magneten synkronmotor er veldig enkel, rask og effektiv sammenlignet med konvensjonelle motorer. Arbeidet til PMSM avhenger av det roterende magnetfeltet til statoren og det konstante magnetfeltet til rotoren. De permanente magneter brukes som rotor for å skape konstant magnetisk strømning, fungerer og låses med synkron hastighet. Disse typer motorer ligner på børsteløse DC-motorer.

Fasorgruppene dannes ved å forbinde statorens viklinger med hverandre. Disse fasorgruppene er slått sammen for å danne forskjellige forbindelser som en stjerne, delta, dobbel og enkel fase. For å redusere harmoniske spenninger, bør viklingene vikles kort sammen med hverandre.

Når 3-faset vekselstrømforsyning blir gitt til statoren, skaper den et roterende magnetfelt og det konstante magnetfeltet induseres på grunn av rotorens permanente magnet. Denne rotoren fungerer synkront med den synkrone hastigheten. Hele arbeidet med PMSM avhenger av luftspalten mellom statoren og rotoren uten belastning.

Hvis luftspalten er stor, vil tapet av motoren reduseres. Feltstolpene som er laget av permanentmagneten er fremtredende. De permanentmagnetiske synkronmotorene er ikke selvstartende motorer. Så det er nødvendig å kontrollere statorens variable frekvens elektronisk.

Permanent magnet synkron motor mot BLDC

Forskjellene mellom permanentmagnettsynkronmotor (PMSM) og BLDC ( børsteløse DC-motorer ) Inkluder følgende.

Fordeler

De fordelene med permanentmagnet synkronmotor inkludere,

• gir høyere effektivitet ved høye hastigheter
• tilgjengelig i små størrelser på forskjellige pakker
• vedlikehold og installasjon er veldig enkelt enn en induksjonsmotor
• i stand til å opprettholde fullt dreiemoment ved lave hastigheter.
• høy effektivitet og pålitelighet
• gir jevnt dreiemoment og dynamisk ytelse

Ulemper

Ulempene med synkronmotorer med permanentmagnet er,

• Denne typen motorer er veldig dyre sammenlignet med induksjonsmotorer
• På en eller annen måte vanskelig å starte fordi de ikke er selvstartende motorer.

applikasjoner

De permanentmagnetiske synkronmotorapplikasjonene er,

• Klimaanlegg
• Kjøleskap
• AC-kompressorer
• Vaskemaskiner som er direktedrevne
• Elektrisk servostyring i bil
• Maskinverktøy
• Store kraftsystemer for å forbedre ledende og forsinket kraftfaktor
• Kontroll av trekkraft
• Datalagringsenheter.
• Servostasjoner
• Industrielle applikasjoner som robotikk, romfart og mange flere.

Dermed handler dette om en oversikt over synkronmotoren for permanentmagnet - definisjon, arbeid, arbeidsprinsipp, diagram, konstruksjon, fordeler, ulemper, applikasjoner, emf og dreiemomentligning. Her er et spørsmål til deg, ”Hva er hensikten med å bruke en permanent magnet i synkronmotorer?