IP54 มอเตอร์ไฟฟ้าความเร็วต่ำแรงบิดสูงขนาดเล็ก 6KV 10KV ประสิทธิภาพสูง

หลักการทำงาน

หลักการทำงานของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรจะคล้ายกับมอเตอร์ซิงโครนัสขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กหมุนที่สร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ความเร็วซิงโครนัสเมื่อขดลวดสเตเตอร์ได้รับพลังงานโดยการจ่ายไฟ 3 เฟส สนามแม่เหล็กหมุนจะถูกสร้างขึ้นระหว่างช่องว่างอากาศ

สิ่งนี้สร้างแรงบิดเมื่อขั้วสนามของโรเตอร์จับสนามแม่เหล็กหมุนด้วยความเร็วซิงโครนัสและโรเตอร์หมุนอย่างต่อเนื่องเนื่องจากมอเตอร์เหล่านี้ไม่ใช่มอเตอร์ที่สตาร์ทเอง จึงจำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟแบบปรับความถี่ได้

EMF และสมการแรงบิด

ในเครื่องซิงโครนัส EMF เฉลี่ยที่เหนี่ยวนำต่อเฟสเรียกว่าไดนามิกเหนี่ยวนำ EMF ในมอเตอร์ซิงโครนัส ฟลักซ์ที่ตัดโดยตัวนำแต่ละตัวต่อรอบคือ Pϕ Weber

จากนั้นเวลาที่ใช้ในการหมุนหนึ่งรอบให้เสร็จสมบูรณ์คือ 60/N วินาที

EMF เฉลี่ยที่เหนี่ยวนำต่อตัวนำสามารถคำนวณได้โดยใช้

( PϕN / 60 ) x Zph = ( PϕN / 60 ) x 2Tph

โดยที่ Tph = Zph / 2

ดังนั้น EMF เฉลี่ยต่อเฟสคือ

= 4 x ϕ x Tph x PN/120 = 4ϕfTph

โดยที่ Tph = ไม่ของรอบที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมต่อเฟส

ϕ = ฟลักซ์/ขั้วในเวเบอร์

พ=ไม่ของเสา

F = ความถี่เป็น Hz

Zph = ไม่ของตัวนำที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมต่อเฟส.= Zph/3

สมการ EMF ขึ้นอยู่กับขดลวดและตัวนำบนสเตเตอร์สำหรับมอเตอร์นี้ จะพิจารณาปัจจัยการกระจาย Kd และปัจจัยระยะพิทช์ Kp ด้วย

ดังนั้น E = 4 x ϕ xfx Tph xKd x Kp

สมการแรงบิดของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรจะได้รับดังนี้

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

ทำไมต้องเลือกมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบแม่เหล็กถาวร?

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับชนิดแม่เหล็กถาวร (PMAC) มีข้อดีหลายประการเหนือมอเตอร์ประเภทอื่นๆ ได้แก่:

ประสิทธิภาพสูง: มอเตอร์ PMAC มีประสิทธิภาพสูงเนื่องจากไม่มีการสูญเสียทองแดงของโรเตอร์และการสูญเสียขดลวดที่ลดลงสามารถบรรลุประสิทธิภาพได้สูงถึง 97% ส่งผลให้ประหยัดพลังงานได้อย่างมาก

ความหนาแน่นของพลังงานสูง: มอเตอร์ PMAC มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าเมื่อเทียบกับมอเตอร์ประเภทอื่น ซึ่งหมายความว่าสามารถผลิตพลังงานได้มากขึ้นต่อหน่วยของขนาดและน้ำหนักทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในพื้นที่จำกัด

ความหนาแน่นของแรงบิดสูง: มอเตอร์ PMAC มีความหนาแน่นของแรงบิดสูง ซึ่งหมายความว่าสามารถผลิตแรงบิดต่อหน่วยขนาดและน้ำหนักได้มากขึ้นทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการแรงบิดสูง

ลดการบำรุงรักษา: เนื่องจากมอเตอร์ PMAC ไม่มีแปรง จึงต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่าและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่ามอเตอร์ประเภทอื่นๆ

การควบคุมที่ได้รับการปรับปรุง: มอเตอร์ PMAC มีการควบคุมความเร็วและแรงบิดที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับมอเตอร์ประเภทอื่น ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมที่แม่นยำ

เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม: มอเตอร์ PMAC เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่ามอเตอร์ประเภทอื่นๆ เนื่องจากใช้โลหะหายาก ซึ่งรีไซเคิลได้ง่ายกว่าและก่อให้เกิดของเสียน้อยกว่าเมื่อเทียบกับมอเตอร์ประเภทอื่นๆ

โดยรวมแล้ว ข้อดีของมอเตอร์ PMAC ทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงยานยนต์ไฟฟ้า เครื่องจักรอุตสาหกรรม และระบบพลังงานหมุนเวียน

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับชนิดแม่เหล็กถาวร (PMAC) มีการใช้งานที่หลากหลาย ได้แก่ :

เครื่องจักรอุตสาหกรรม: มอเตอร์ PMAC ใช้ในเครื่องจักรอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น ปั๊ม คอมเพรสเซอร์ พัดลม และเครื่องมือกลมีประสิทธิภาพสูง ความหนาแน่นของพลังงานสูง และการควบคุมที่แม่นยำ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเหล่านี้

วิทยาการหุ่นยนต์: มอเตอร์ PMAC ใช้ในวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ ซึ่งมีความหนาแน่นของแรงบิดสูง การควบคุมที่แม่นยำ และประสิทธิภาพสูงมักใช้ในแขนหุ่นยนต์ กริปเปอร์ และระบบควบคุมการเคลื่อนไหวอื่นๆ

ระบบ HVAC: มอเตอร์ PMAC ใช้ในระบบทำความร้อน การระบายอากาศ และการปรับอากาศ (HVAC) ซึ่งให้ประสิทธิภาพสูง การควบคุมที่แม่นยำ และระดับเสียงรบกวนต่ำมักใช้ในพัดลมและปั๊มในระบบเหล่านี้

ระบบพลังงานหมุนเวียน: มอเตอร์ PMAC ถูกใช้ในระบบพลังงานหมุนเวียน เช่น กังหันลมและเครื่องติดตามแสงอาทิตย์ ซึ่งให้ประสิทธิภาพสูง ความหนาแน่นของพลังงานสูง และการควบคุมที่แม่นยำมักใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบติดตามในระบบเหล่านี้

อุปกรณ์ทางการแพทย์: มอเตอร์ PMAC ใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น เครื่อง MRI ซึ่งมีความหนาแน่นของแรงบิดสูง การควบคุมที่แม่นยำ และระดับเสียงรบกวนต่ำมักใช้ในมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวในเครื่องจักรเหล่านี้

SPM กับ IPM

มอเตอร์ PM สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: มอเตอร์แม่เหล็กถาวรพื้นผิว (SPM) และมอเตอร์แม่เหล็กถาวรภายใน (IPM)การออกแบบมอเตอร์ทั้งสองประเภทไม่มีแท่งโรเตอร์ทั้งสองประเภทสร้างฟลักซ์แม่เหล็กโดยแม่เหล็กถาวรที่ติดอยู่กับหรือด้านในของโรเตอร์

มอเตอร์ SPM มีแม่เหล็กติดอยู่ที่ด้านนอกของพื้นผิวโรเตอร์เนื่องจากการติดตั้งเชิงกลนี้ ความแข็งแรงเชิงกลจึงอ่อนแอกว่ามอเตอร์ IPMความแข็งแรงเชิงกลที่อ่อนลงจะจำกัดความเร็วเชิงกลที่ปลอดภัยสูงสุดของมอเตอร์นอกจากนี้ มอเตอร์เหล่านี้ยังมีความเค็มแม่เหล็กที่จำกัดมาก (Ld ≈ Lq)

ค่าความเหนี่ยวนำที่วัดได้ที่ขั้วโรเตอร์นั้นสอดคล้องกันโดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งของโรเตอร์เนื่องจากอัตราส่วนความเด่นที่ใกล้เคียงกัน การออกแบบมอเตอร์ SPM จึงอาศัยองค์ประกอบแรงบิดแม่เหล็กอย่างมาก หากไม่สมบูรณ์ เพื่อสร้างแรงบิด

มอเตอร์ IPM มีแม่เหล็กถาวรฝังอยู่ในตัวโรเตอร์ตำแหน่งของแม่เหล็กถาวรทำให้มอเตอร์ IPM มีเสียงกลไกดีมาก และเหมาะสำหรับการทำงานที่ความเร็วสูงมาก ไม่เหมือนกับ SPMมอเตอร์เหล่านี้ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนความเค็มแม่เหล็กที่ค่อนข้างสูง (Lq > Ld)เนื่องจากความเค็มแม่เหล็ก มอเตอร์ IPM มีความสามารถในการสร้างแรงบิดโดยใช้ประโยชน์จากทั้งส่วนประกอบแม่เหล็กและแรงบิดแบบไม่ฝืนของมอเตอร์

การตรวจจับตัวเองกับการทำงานแบบวงปิด

ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีไดรฟ์ช่วยให้ไดรฟ์ ac มาตรฐานสามารถ "ตรวจจับตัวเอง" และติดตามตำแหน่งแม่เหล็กของมอเตอร์ได้โดยทั่วไปแล้วระบบวงปิดจะใช้ช่องสัญญาณ z-pulse เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานผ่านกิจวัตรบางอย่าง ไดรฟ์รู้ตำแหน่งที่แน่นอนของแม่เหล็กมอเตอร์โดยการติดตามช่อง A/B และแก้ไขข้อผิดพลาดด้วยช่อง zการรู้ตำแหน่งที่แน่นอนของแม่เหล็กช่วยให้สามารถผลิตแรงบิดได้อย่างเหมาะสม ส่งผลให้มีประสิทธิภาพสูงสุด

ฟลักซ์อ่อนตัวลง/แรงขึ้นของมอเตอร์ PM

ฟลักซ์ในมอเตอร์แม่เหล็กถาวรถูกสร้างขึ้นโดยแม่เหล็กฟิลด์ฟลักซ์เป็นไปตามเส้นทางที่กำหนด ซึ่งสามารถส่งเสริมหรือต่อต้านได้การเพิ่มหรือเพิ่มสนามฟลักซ์จะทำให้มอเตอร์สามารถเพิ่มการผลิตแรงบิดได้ชั่วคราวการต่อต้านสนามฟลักซ์จะลบล้างสนามแม่เหล็กที่มีอยู่ของมอเตอร์สนามแม่เหล็กที่ลดลงจะจำกัดการผลิตแรงบิด แต่ลดแรงดัน back-emfแรงดัน back-emf ที่ลดลงจะช่วยเพิ่มแรงดันให้มอเตอร์ทำงานด้วยความเร็วเอาต์พุตที่สูงขึ้นการทำงานทั้งสองประเภทต้องใช้กระแสมอเตอร์เพิ่มเติมทิศทางของกระแสมอเตอร์ทั่วแกน d ซึ่งกำหนดโดยตัวควบคุมมอเตอร์ จะกำหนดเอฟเฟกต์ที่ต้องการ

ข้อดีของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรชนิดหายาก

ประสิทธิภาพสูง:เส้นโค้งประสิทธิภาพของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสโดยทั่วไปจะลดลงเร็วกว่า 60% ของโหลดที่กำหนด และประสิทธิภาพจะต่ำมากเมื่อโหลดเบาเส้นโค้งประสิทธิภาพของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรชนิดหายากนั้นสูงและแบน และอยู่ในบริเวณประสิทธิภาพสูงที่ 20%~120% ของโหลดที่กำหนด

ตัวประกอบกำลังสูง: ค่าที่วัดได้ของตัวประกอบกำลังของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรชนิดหายากมีค่าใกล้เคียงกับค่าจำกัดที่ 1.0เส้นโค้งตัวประกอบกำลังสูงและแบนเท่ากับเส้นโค้งประสิทธิภาพตัวประกอบกำลังสูงไม่จำเป็นต้องมีการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟแรงดันต่ำ และใช้ความจุของระบบจำหน่ายไฟฟ้าอย่างเต็มที่

กระแสสเตเตอร์มีขนาดเล็ก:โรเตอร์ไม่มีกระแสกระตุ้น กำลังรีแอกทีฟจะลดลง และกระแสสเตเตอร์จะลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีความจุเท่ากัน ค่ากระแสของสเตเตอร์สามารถลดลงได้ 30% ถึง 50%ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากกระแสของสเตเตอร์ลดลงอย่างมาก อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของมอเตอร์จึงลดลง และจาระบีของตลับลูกปืนและอายุการใช้งานของตลับลูกปืนจะยาวขึ้น

แรงบิดนอกสเต็ปสูงและแรงบิดดึงเข้า:มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรชนิดหายากมีแรงบิดนอกสเต็ปและแรงบิดดึงเข้าสูงกว่า ซึ่งทำให้มอเตอร์มีความสามารถในการรับน้ำหนักสูงขึ้นและสามารถดึงเข้าสู่การซิงโครไนซ์ได้อย่างราบรื่น

ข้อเสียของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่หายากของโลก

ค่าใช้จ่ายสูง: เมื่อเทียบกับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีสเปคเดียวกัน ช่องว่างอากาศระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์จะน้อยกว่า และความแม่นยำในการประมวลผลของแต่ละส่วนประกอบก็สูงโครงสร้างโรเตอร์มีความซับซ้อนมากขึ้นและราคาของวัสดุเหล็กแม่เหล็กหายากสูงดังนั้น ต้นทุนการผลิตมอเตอร์จึงสูง ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสประมาณ 2 เท่า

ผลกระทบขนาดใหญ่เมื่อสตาร์ทเต็มกำลัง:เมื่อออกสตาร์ทที่แรงดันเต็มที่ จะสามารถดึงความเร็วซิงโครนัสได้ในเวลาอันสั้นแรงกระแทกทางกลมีขนาดใหญ่กระแสเริ่มต้นมากกว่า 10 เท่าของกระแสไฟที่กำหนดผลกระทบต่อระบบจ่ายไฟมีมากทำให้ต้องใช้ความจุของระบบจ่ายไฟมาก

เหล็กแม่เหล็กโลกที่หายากนั้นง่ายต่อการล้างอำนาจแม่เหล็ก:เมื่อวัสดุแม่เหล็กถาวรอยู่ภายใต้การสั่นสะเทือน อุณหภูมิสูง และกระแสไฟฟ้าเกิน ความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กอาจลดลง หรือเกิดปรากฏการณ์ล้างอำนาจแม่เหล็ก ซึ่งลดประสิทธิภาพของมอเตอร์แม่เหล็กถาวร