Kaj je sinhroni AC motor s trajnim magnetom brez izgube vzbujanja?

razvoj industrije in tržna dinamika:
Z naraščajočim povpraševanjem po visoko učinkovitih in energetsko varčnih motorjih se je delež sinhronih motorjev s trajnimi magneti na trgu motorjev postopoma povečal, razvojne možnosti sorodnih industrij pa so bile deležne pozornosti. Na primer, v industrijski avtomatizaciji, gospodinjskih aparatih, železniškem tranzitu in drugih področjih je uporaba sinhronskih motorjev s trajnimi magneti vedno bolj obsežna, kar je spodbudilo razvoj in nadgradnjo industrije.
Pomen redkih zemeljskih virov pri proizvodnji sinhronskih motorjev s trajnimi magneti postaja vse bolj pomemben, Kitajska kot država, bogata z redkimi zemeljskimi viri, ima določene prednosti pri razvoju industrije sinhronskih motorjev s trajnimi magneti, razvoj sorodnih industrij pa ima pritegnila tudi pozornost.

 

Opredelitev in načelo
Sinhroni motor s trajnim magnetom (PMSM) je sinhronski motor, ki ustvarja sinhrono vrtljivo magnetno polje, ki ga vzbuja trajni magnet. Njegovo navitje statorja bo ustvarilo vrtljivo magnetno polje po trifaznem izmeničnem toku, rotor pa je sestavljen iz trajnih magnetov, ki se zanašajo na magnetno polje, ki ga ustvarja trajni magnet, da komunicira z vrtljivim magnetnim poljem statorja, tako da rotor motorja se vrti sinhrono z vrtljivim magnetnim poljem statorja.
Njegov princip delovanja temelji na zakonu elektromagnetne indukcije in principu interakcije magnetnega polja. Med vrtljivim magnetnim poljem, ki ga ustvarja tok statorja, in trajnim magnetnim poljem rotorja obstaja elektromagnetni navor. Navor poganja rotor motorja k vrtenju, hitrost rotorja pa je strogo sinhronizirana s hitrostjo vrtilnega magnetnega polja statorja.

 

Strukturne značilnosti
Struktura statorja je podobna zgradbi navadnega trifaznega asinhronskega motorja, ki je sestavljen iz statorskega jedra in statorskega navitja. Jedro statorja je običajno izdelano iz silicijeve jeklene pločevine, laminirane za zmanjšanje izgube jedra. Statorsko navitje je trifazno navitje, ki je vgrajeno v statorsko režo po določenih pravilih in se uporablja za ustvarjanje vrtljivega magnetnega polja s prehajanjem trifaznega izmeničnega toka.
Struktura rotorja je ključni del sinhronskega motorja s trajnim magnetom. Trajni magnet je nameščen na rotorju, material trajnega magneta pa je običajno NdFeb (Nd-Fe-B) in drugi visoko zmogljivi trajni magnetni materiali. Glede na različne načine vgradnje trajnih magnetov na rotor, ga lahko razdelimo na površinski trajni magnetni rotor in vgrajeni trajni magnetni rotor. Trajni magnet rotorja s trajnim magnetom površinskega tipa je nameščen na površini jedra rotorja, ki je po strukturi in postopku preprost, vendar zunanje magnetno polje zlahka moti trajni magnet; Trajni magnet vgrajenega rotorja s trajnim magnetom je vdelan v notranje jedro rotorja, njegova struktura je relativno zapletena, vendar ima boljše lastnosti magnetnega vezja in mehanske lastnosti.

prednost
Visok izkoristek: zaradi uporabe trajnega magnetnega vzbujanja ni potreben dodaten vzbujevalni tok, kar zmanjšuje izgubo vzbujanja, v primerjavi s tradicionalnimi asinhronimi motorji pa ima večjo učinkovitost pri enakih delovnih pogojih. To lahko znatno zmanjša porabo energije in prihrani stroške energije za dolgotrajno delovanje opreme.
Faktor visoke moči: faktor moči sinhronskega motorja s trajnim magnetom je lahko blizu 1, kar pomeni, da je pri napajanju iz električnega omrežja reaktivna moč, ki jo motor absorbira iz omrežja, zelo majhna, kar zmanjša breme jalove moči omrežja in izboljšanje kakovosti oskrbe z električno energijo v omrežju.
Hitra odzivna hitrost: njegov odziv na navor je hiter in lahko hitro prilagodi hitrost in navor glede na krmilni signal, kar je primerno za priložnosti, ki zahtevajo visoko natančno krmiljenje, kot so industrijske avtomatizirane proizvodne linije, roboti in druga področja.
Kompaktna struktura: ker ni potrebe po vzbujevalnih navitjih in sorodnih vzbujevalnih napravah, je celotna struktura motorja bolj kompaktna in manjša, kar ima velike prednosti pri nekateri opremi z velikimi prostorskimi zahtevami.

Polje uporabe
Industrijsko področje: pogosto se uporablja v opremi za industrijsko avtomatizacijo, kot so CNC obdelovalni stroji, tekstilni stroji, tiskarski stroji itd. Na primer, v CNC obdelovalnih strojih lahko sinhronski motorji s trajnim magnetom natančno nadzorujejo hitrost in položaj orodja, s čimer izboljšajo obdelavo. natančnost.
Področje prometa: sinhroni motorji s trajnimi magneti se pogosto uporabljajo kot pogonski motorji v električnih vozilih, električnih vlakih in drugih transportnih vozilih. Sinhroni motor s trajnim magnetom v električnem vozilu ima prednosti visoke učinkovitosti, varčevanja z energijo in dobrih lastnosti navora, kar lahko izboljša doseg vožnje in moč električnega vozila.
Gospodinjski aparati: Uporablja se tudi v klimatskih napravah, hladilnikih, pralnih strojih in drugih gospodinjskih aparatih. Na primer, uporaba sinhronih motorjev s trajnimi magneti za kompresorje klimatskih naprav lahko izboljša razmerje energetske učinkovitosti klimatskih naprav in zmanjša hrup pri delovanju.
Drugič, razumevanje in dejansko stanje "brez izgube"

 

Idealno brez izgube
Če se v idealnih okoliščinah zanemari izguba železa (izguba zaradi histereze in izguba vrtinčnega toka v železnem jedru) in mehanska izguba (izguba zaradi trenja ležaja, izguba odpornosti proti vetru itd.) v motorju, učinkovitost pretvorbe energije sinhronega trajnega magneta motorja je lahko blizu 100%, ker ni izgube vzbujanja, to je tako imenovana "brez izgube". To temelji na teoretični predpostavki, da se pod to predpostavko električna energija, dovedena v navitje statorja, skoraj v celoti pretvori v mehansko izhodno energijo.
Stanje dejanske izgube
Izguba železa: V dejanskem delovanju bo silicijeva jeklena pločevina v statorskem jedru povzročila izgubo zaradi histereze in izgubo zaradi vrtinčnega toka pod delovanjem izmeničnega magnetnega polja. Izguba zaradi histereze je posledica lastnosti histereze materiala jedra, zaradi česar se magnetna domena znotraj jedra obrne in porabi energijo, ko se spremeni magnetno polje. Izguba zaradi vrtinčnega toka je posledica vrtinčnega toka, ki ga inducira izmenično magnetno polje v jedru, ki ustvarja toploto na uporu jedra in porablja energijo.
Mehanska izguba: rotor motorja v procesu vrtenja, ležaj bo povzročil izgubo zaradi trenja, medtem ko bo vrtenje motorja in okoliški zrak relativno gibanje povzročilo izgubo odpornosti proti vetru. Te mehanske izgube zmanjšajo učinkovitost motorja.
Strateška izguba: vključno z izgubo, ki jo povzroči medsebojno delovanje harmoničnega magnetnega polja visokega reda v statorju in rotorju, ter dodatno izgubo, ki jo povzročijo proizvodni proces in drugi dejavniki. Čeprav je učinkovitost sinhronskih motorjev s trajnimi magneti razmeroma visoka, teh dejanskih izgub ni mogoče prezreti.
Tretjič, značilnosti AC motorja so povezane
Prilagodljivost AC napajanja
Sinhroni motor s trajnim magnetom je neke vrste motor na izmenični tok, ki ga je mogoče neposredno priključiti na trifazno napajanje z izmeničnim tokom. V praktičnih aplikacijah je treba ustrezen AC napajalnik uskladiti z nazivno napetostjo in nazivno frekvenco motorja. Različni scenariji uporabe bodo morda morali ustrezno prilagoditi napajanje z izmeničnim tokom, na primer v nekaterih industrijskih primerih, ko so nihanja napetosti električnega omrežja velika, bo morda treba uporabiti regulator napetosti, da se zagotovi normalno delovanje motorja.
Primerjava z drugimi AC motorji
V primerjavi z asinhronimi motorji, kot smo že omenili, imajo sinhroni motorji s trajnimi magneti večjo učinkovitost, faktor moči in druge prednosti. Asinhroni motor ima preprosto strukturo, nizko ceno in visoko zanesljivost ter se pogosto uporablja v nekaterih primerih, kjer zahteve glede učinkovitosti niso posebej visoke in so stroški bolj občutljivi.
V primerjavi s sinhronim reluktančnim motorjem ima sinhronski motor s trajnimi magneti večjo gostoto navora in lahko odda večji navor pri enaki prostornini in moči. Sinhroni reluktančni motor je v glavnem odvisen od delovanja upornega navora, njegova učinkovitost in zmogljivost pa v nekaterih vidikih nista tako dobri kot sinhronski motor s trajnim magnetom.