มอเตอร์แม่เหล็กโลกหายากน้ำหนักเบา มอเตอร์ซิงโครนัส 6 ขั้วขนาดเล็ก

คุณลักษณะเฉพาะของ PMACMs ซึ่งเป็นแม่เหล็กถาวรภายในโรเตอร์ จะถูกควบคุมโดยสนามแม่เหล็กหมุน (RMF) ของขดลวดสเตเตอร์ และถูกผลักเข้าสู่การเคลื่อนที่แบบหมุนนี่คือการเบี่ยงเบนจากโรเตอร์อื่นๆ ซึ่งต้องเหนี่ยวนำหรือสร้างแรงแม่เหล็กในตัวเรือนโรเตอร์ ทำให้ต้องใช้กระแสมากขึ้นซึ่งหมายความว่าโดยทั่วไปแล้ว PMACM มีประสิทธิภาพมากกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำ เนื่องจากสนามแม่เหล็กของโรเตอร์เป็นแบบถาวรและไม่จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานเพื่อใช้ในการสร้างนอกจากนี้ยังหมายความว่าพวกเขาต้องใช้ไดรฟ์แบบปรับความถี่ได้ (VFD หรือไดรฟ์ PM) ในการทำงาน ซึ่งเป็นระบบควบคุมที่ทำให้แรงบิดที่ผลิตโดยมอเตอร์เหล่านี้เรียบขึ้นด้วยการเปิดและปิดกระแสไฟฟ้าไปที่ขดลวดสเตเตอร์ในบางช่วงของการหมุนโรเตอร์ ไดรฟ์ PM จะควบคุมแรงบิดและกระแสไปพร้อม ๆ กัน และใช้ข้อมูลนี้ในการคำนวณตำแหน่งของโรเตอร์ และความเร็วของเอาต์พุตเพลาพวกเขาเป็นเครื่องซิงโครนัสเนื่องจากความเร็วรอบของพวกเขาตรงกับความเร็วของ RMFเครื่องจักรเหล่านี้ค่อนข้างใหม่และยังคงได้รับการปรับให้เหมาะสม ดังนั้น การทำงานเฉพาะของ PMACM ใด ๆ ในตอนนี้ จึงมีลักษณะเฉพาะสำหรับแต่ละการออกแบบ

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 และระยะพิทช์แฟกเตอร์ 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

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

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรมีลักษณะดังต่อไปนี้:

1. ประสิทธิภาพที่ได้รับการจัดอันดับสูงกว่ามอเตอร์แบบอะซิงโครนัสปกติ 2% ถึง 5%

2. ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อโหลดเพิ่มขึ้นเมื่อโหลดเปลี่ยนแปลงภายในช่วง 25% ถึง 120% จะรักษาประสิทธิภาพสูงช่วงการทำงานที่มีประสิทธิภาพสูงนั้นสูงกว่ามอเตอร์แบบอะซิงโครนัสทั่วไปมากโหลดเบา โหลดแปรผัน และเต็มโหลด ล้วนมีผลในการประหยัดพลังงานอย่างมาก

3. ตัวประกอบกำลังสูงถึง 0.95 และสูงกว่า ไม่จำเป็นต้องมีการชดเชยปฏิกิริยา

4. ตัวประกอบกำลังได้รับการปรับปรุงอย่างมากเมื่อเทียบกับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส กระแสไฟที่ใช้จะลดลงมากกว่า 10%เนื่องจากการลดลงของกระแสไฟฟ้าในการทำงานและการสูญเสียของระบบ จึงสามารถบรรลุผลการประหยัดพลังงานได้ประมาณ 1%

5. การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิต่ำ, ความหนาแน่นของพลังงานสูง: ต่ำกว่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟส 20K, อุณหภูมิการออกแบบที่เพิ่มขึ้นจะเท่ากันและสามารถทำให้เป็นปริมาตรที่เล็กลง, ประหยัดวัสดุที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

6. แรงบิดเริ่มต้นสูงและความจุเกินพิกัดสูง: ตามความต้องการสามารถออกแบบให้มีแรงบิดเริ่มต้นสูง (3-5 เท่า) และความจุเกินพิกัดสูง

7. ใช้ระบบควบคุมความเร็วความถี่ตัวแปรซึ่งตอบสนองไดนามิกได้ดีกว่าและดีกว่ามอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

8. ขนาดการติดตั้งเหมือนกับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน และการออกแบบและการเลือกนั้นสะดวกมาก

9. เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของตัวประกอบกำลัง พลังภาพของหม้อแปลงระบบจ่ายไฟจึงลดลงอย่างมาก ซึ่งช่วยปรับปรุงความสามารถในการจ่ายไฟของหม้อแปลง และยังสามารถลดต้นทุนของสายเคเบิลระบบได้อย่างมาก (โครงการใหม่)

ปัญหาเล็กๆ น้อยๆ ที่มักมองข้ามเกี่ยวกับมอเตอร์:

1. ทำไมจึงใช้มอเตอร์ทั่วไปในพื้นที่ราบสูงไม่ได้?

ระดับความสูงมีผลเสียต่ออุณหภูมิของมอเตอร์ที่เพิ่มขึ้น โคโรนาของมอเตอร์ (มอเตอร์ไฟฟ้าแรงสูง) และการเปลี่ยนของมอเตอร์กระแสตรงควรสังเกตสามด้านต่อไปนี้:

(1) ยิ่งระดับความสูงสูงขึ้น อุณหภูมิของมอเตอร์ก็จะยิ่งสูงขึ้น และกำลังขับที่ลดลงอย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิลดลงเมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้นมากพอที่จะชดเชยอิทธิพลของระดับความสูงที่มีต่ออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น กำลังขับพิกัดของมอเตอร์จะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

(2) ควรใช้มาตรการป้องกันโคโรนาเมื่อใช้มอเตอร์ไฟฟ้าแรงสูงในที่ราบสูง

(3) ความสูงไม่ดีสำหรับการเปลี่ยนมอเตอร์กระแสตรง ดังนั้นให้ใส่ใจกับการเลือกวัสดุแปรงถ่าน

2. เหตุใดมอเตอร์จึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีน้ำหนักเบา

เมื่อมอเตอร์ทำงานที่โหลดเบา จะทำให้เกิด:

(1) ตัวประกอบกำลังของมอเตอร์ต่ำ

(2) ประสิทธิภาพของมอเตอร์ต่ำ

(3) จะทำให้เกิดการสูญเสียอุปกรณ์และการทำงานที่ไม่ประหยัด

3. ทำไมมอเตอร์สตาร์ทในสภาพแวดล้อมที่เย็นไม่ได้?

การใช้มอเตอร์มากเกินไปในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำจะทำให้:

(1) รอยแตกของฉนวนมอเตอร์

(2) จาระบีแบริ่งค้าง;

(3) ผงประสานของข้อต่อลวดเป็นผง

ดังนั้น ควรอุ่นมอเตอร์และเก็บไว้ในสภาพแวดล้อมที่เย็น และควรตรวจสอบขดลวดและตลับลูกปืนก่อนเดินเครื่อง

4. ทำไมมอเตอร์ 60Hz ถึงใช้แหล่งจ่ายไฟ 50Hz ไม่ได้

เมื่อออกแบบมอเตอร์ โดยทั่วไปแผ่นเหล็กซิลิกอนจะทำงานในบริเวณความอิ่มตัวของเส้นโค้งการทำให้เป็นแม่เหล็กเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟคงที่ การลดความถี่จะเพิ่มฟลักซ์แม่เหล็กและกระแสกระตุ้น ส่งผลให้กระแสมอเตอร์และการใช้ทองแดงเพิ่มขึ้น ซึ่งจะนำไปสู่การเพิ่มอุณหภูมิของมอเตอร์ในที่สุดในกรณีที่รุนแรงอาจทำให้มอเตอร์ไหม้ได้เนื่องจากขดลวดร้อนจัด

5.มอเตอร์สตาร์ทอ่อน

การสตาร์ทแบบนุ่มนวลมีผลในการประหยัดพลังงานที่จำกัด แต่สามารถลดผลกระทบของการเริ่มต้นระบบบนกริดพลังงาน และยังสามารถสตาร์ทได้อย่างราบรื่นเพื่อปกป้องชุดมอเตอร์ตามทฤษฎีการอนุรักษ์พลังงาน เนื่องจากการเพิ่มวงจรควบคุมที่ค่อนข้างซับซ้อน การสตาร์ทแบบนุ่มนวลไม่เพียงแต่ไม่ประหยัดพลังงานเท่านั้น แต่ยังเพิ่มการใช้พลังงานอีกด้วยแต่สามารถลดกระแสเริ่มต้นของวงจรและมีบทบาทในการป้องกัน

10. เมื่อโครงการใหม่ถูกสร้างขึ้น ระบบขับเคลื่อนทั้งหมดใช้มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร การลงทุนในโครงการโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับการใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส และโครงการสามารถดำเนินการต่อเพื่อรับผลประโยชน์ด้านการประหยัดพลังงานหลังจากวางโครงการ การดำเนินการ;

ในภาคอุตสาหกรรมทั่วไป การเปลี่ยนมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสประสิทธิภาพสูงแรงดันต่ำ (380/660/1140V) ระบบจะช่วยประหยัดพลังงานได้ 5% ถึง 30% และมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสประสิทธิภาพสูงแบบแรงดันสูง (6kV/10kV) , ระบบบันทึก 2% ถึง 10%