มอเตอร์ AC สามเฟสอุตสาหกรรม PMSM กระแสเริ่มต้นต่ำสำหรับสายพานลำเลียง

ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์แม่เหล็กถาวรและมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

01. โครงสร้างโรเตอร์

มอเตอร์อะซิงโครนัส: โรเตอร์ประกอบด้วยแกนเหล็กและขดลวด ส่วนใหญ่โรเตอร์กรงกระรอกและลวดพันโรเตอร์กรงกระรอกหล่อด้วยแท่งอะลูมิเนียมสนามแม่เหล็กของแถบอลูมิเนียมที่ตัดสเตเตอร์จะขับเคลื่อนโรเตอร์

มอเตอร์ PMSM: แม่เหล็กถาวรฝังอยู่ในขั้วแม่เหล็กของโรเตอร์ และถูกขับเคลื่อนให้หมุนโดยสนามแม่เหล็กหมุนที่สร้างขึ้นในสเตเตอร์ตามหลักการของขั้วแม่เหล็กในเฟสเดียวกันเพื่อดึงดูดแรงผลักที่แตกต่างกัน

02. ประสิทธิภาพ

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส: จำเป็นต้องดูดซับกระแสจากการกระตุ้นของกริด ส่งผลให้มีการสูญเสียพลังงานจำนวนหนึ่ง กระแสรีแอกทีฟของมอเตอร์ และตัวประกอบกำลังต่ำ

มอเตอร์ PMSM: สนามแม่เหล็กมาจากแม่เหล็กถาวร โรเตอร์ไม่ต้องการกระแสที่น่าตื่นเต้น และปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์

03. ปริมาตรและน้ำหนัก

การใช้วัสดุแม่เหล็กถาวรที่มีประสิทธิภาพสูงทำให้สนามแม่เหล็กช่องว่างอากาศของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรมีขนาดใหญ่กว่าของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสขนาดและน้ำหนักลดลงเมื่อเทียบกับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจะมีขนาดเฟรมต่ำกว่ามอเตอร์แบบอะซิงโครนัสหนึ่งหรือสองขนาด

04. มอเตอร์สตาร์ทปัจจุบัน

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส: เริ่มต้นโดยตรงด้วยไฟฟ้าความถี่ไฟฟ้า และกระแสเริ่มต้นมีขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถเข้าถึง 5 ถึง 7 เท่าของกระแสไฟฟ้าที่กำหนด ซึ่งมีผลกระทบอย่างมากต่อโครงข่ายไฟฟ้าในทันทีกระแสเริ่มต้นขนาดใหญ่ทำให้แรงดันต้านทานการรั่วไหลลดลงของขดลวดสเตเตอร์เพิ่มขึ้น และแรงบิดเริ่มต้นมีขนาดเล็กจึงไม่สามารถสตาร์ทงานหนักได้แม้ว่าจะใช้อินเวอร์เตอร์ แต่ก็สามารถเริ่มทำงานภายในช่วงกระแสไฟขาออกที่กำหนดเท่านั้น

มอเตอร์ PMSM: ขับเคลื่อนโดยตัวควบคุมเฉพาะซึ่งไม่มีข้อกำหนดเอาต์พุตที่กำหนดของตัวลดขนาดกระแสเริ่มต้นจริงมีขนาดเล็ก กระแสจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามโหลด และแรงบิดเริ่มต้นมีขนาดใหญ่

05. ตัวประกอบกำลัง

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสมีตัวประกอบกำลังต่ำ ต้องดูดซับกระแสรีแอกทีฟจำนวนมากจากโครงข่ายไฟฟ้า กระแสเริ่มต้นขนาดใหญ่ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจะทำให้เกิดผลกระทบระยะสั้นต่อโครงข่ายไฟฟ้า และการใช้งานระยะยาวจะทำให้เกิดความเสียหาย ไปยังอุปกรณ์กริดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้าจำเป็นต้องเพิ่มหน่วยชดเชยพลังงานและทำการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของกริดพลังงานและเพิ่มต้นทุนของอุปกรณ์

ไม่มีกระแสเหนี่ยวนำในโรเตอร์ของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร และตัวประกอบกำลังของมอเตอร์สูง ซึ่งช่วยปรับปรุงปัจจัยด้านคุณภาพของกริดไฟฟ้า และลดความจำเป็นในการติดตั้งตัวชดเชย

06. การบำรุงรักษา

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส + โครงสร้างตัวลดจะสร้างการสั่นสะเทือน ความร้อน อัตราความล้มเหลวสูง การใช้น้ำมันหล่อลื่นจำนวนมาก และค่าบำรุงรักษาด้วยตนเองสูงมันจะทำให้เกิดการสูญเสียการหยุดทำงานบางอย่าง

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรสามเฟสขับเคลื่อนอุปกรณ์โดยตรงเนื่องจากตัวลดถูกกำจัดออกไปแล้ว ความเร็วเอาต์พุตของมอเตอร์จึงต่ำ เสียงรบกวนทางกลต่ำ การสั่นสะเทือนทางกลมีขนาดเล็ก และอัตราความล้มเหลวต่ำระบบขับเคลื่อนทั้งหมดแทบไม่ต้องบำรุงรักษา

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

คุณสมบัติมอเตอร์ IPM (Interior Permanent Magnet)

แรงบิดสูงและประสิทธิภาพสูง
แรงบิดสูงและเอาต์พุตสูงทำได้โดยใช้แรงบิดแบบไม่เต็มใจนอกเหนือจากแรงบิดแม่เหล็ก

การดำเนินการประหยัดพลังงาน
ใช้พลังงานน้อยลงถึง 30% เมื่อเทียบกับมอเตอร์ SPM ทั่วไป

การหมุนด้วยความเร็วสูง
สามารถตอบสนองการหมุนของมอเตอร์ความเร็วสูงโดยการควบคุมแรงบิดสองประเภทโดยใช้การควบคุมแบบเวกเตอร์

ความปลอดภัย
เนื่องจากมีแม่เหล็กถาวรฝังอยู่ ความปลอดภัยทางกลจึงดีขึ้น เนื่องจากแม่เหล็กจะไม่หลุดออกเนื่องจากแรงเหวี่ยง ซึ่งแตกต่างจาก SPM

ทำไมคุณควรเลือกมอเตอร์ IPM แทน SPM

1. แรงบิดสูงทำได้โดยใช้แรงบิดแบบไม่เต็มใจนอกเหนือจากแรงบิดแม่เหล็ก

2. มอเตอร์ IPM ใช้พลังงานน้อยลงถึง 30% เมื่อเทียบกับมอเตอร์ไฟฟ้าทั่วไป

3. ปรับปรุงความปลอดภัยทางกล เนื่องจากไม่เหมือนใน SPM แม่เหล็กจะไม่หลุดออกเนื่องจากแรงเหวี่ยง

4. สามารถตอบสนองการหมุนของมอเตอร์ความเร็วสูงโดยการควบคุมแรงบิดสองประเภทโดยใช้การควบคุมแบบเวกเตอร์

ฟลักซ์อ่อนตัวลง/แรงขึ้นของมอเตอร์ PM

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

เสาและมอเตอร์ฟันเฟือง

ขั้วของมอเตอร์เป็นเพียงจุดแม่เหล็กเหนือใต้บนสเตเตอร์และโรเตอร์ใน PMACM ขั้วเหล่านี้จะถาวรในโรเตอร์และสลับในสเตเตอร์เพื่อให้เกิดการหมุนปรากฏการณ์ที่เรียกว่ามอเตอร์ฟันเฟืองสามารถเกิดขึ้นได้ ซึ่งการเอาชนะแรงดึงดูดและแรงผลักของแม่เหล็กถาวรอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดการกระตุกที่ไม่ต้องการระหว่างการหมุนของโรเตอร์ฟันเฟืองมักเกิดขึ้นเมื่อสตาร์ทมอเตอร์และอาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือน เสียง และการหมุนที่ไม่สม่ำเสมอการเพิ่มจำนวนเสาใน PMACM ช่วยลดปัญหานี้รวมถึงเอฟเฟกต์การกระเพื่อมของแรงบิดโดยทั่วไปแล้ว PMACM จะมีขั้วมากกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำ ซึ่งบ่งชี้ว่าพวกมันต้องการความถี่อินพุตที่สูงกว่าเพื่อให้ได้ความเร็วการหมุนที่ใกล้เคียงกัน

มีหลายวิธีในการสตาร์ทมอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวร ได้แก่ การเริ่มต้นโดยตรง การเริ่มคลายการบีบอัดด้วยตนเอง การเริ่มคลายการบีบอัด Y-Δ การเริ่มแบบนุ่มนวล การเริ่มต้นอินเวอร์เตอร์ เป็นต้น แล้วอะไรคือความแตกต่างระหว่างทั้งสองอย่างนี้

1. เมื่อความจุของกริดและโหลดอนุญาตให้สตาร์ทโดยตรงด้วยแรงดันเต็ม สามารถพิจารณาสตาร์ทแรงดันเต็มได้ข้อดีคือการทำงานและการควบคุมที่สะดวก การบำรุงรักษาง่าย และประหยัดสูงส่วนใหญ่จะใช้ในการสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดเล็ก

2. เกียร์อัตโนมัติเริ่มใช้มัลติทัชของเกียร์อัตโนมัติเพื่อลดแรงกด ซึ่งไม่เพียงแค่ตอบสนองความต้องการของโหลดที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่แรงบิดเริ่มต้นก็จะมากขึ้นด้วยเป็นวิธีเริ่มคลายการบีบอัดและมักใช้เพื่อสตาร์ทมอเตอร์ความจุสูง

3. Y-Δ เริ่มทำงานตามปกติมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสของกรงกระรอกถูกพันและเชื่อมต่อกับเดลต้าสเตเตอร์หากสเตเตอร์พันเป็นรูปดาวเมื่อสตาร์ท และเชื่อมต่อกับเดลต้าหลังจากสตาร์ท กระแสสตาร์ทจะลดลงและผลกระทบต่อโครงข่ายไฟฟ้าจะลดลงโหมดเริ่มต้นนี้เรียกว่าการเริ่มคลายการบีบอัดแบบสตาร์เดลต้า หรือสตาร์เดลต้าสตาร์ท (Y-เดลต้าสตาร์ท)เหมาะสำหรับการสตาร์ทแบบไม่โหลดหรือโหลดเบาเมื่อเทียบกับตัวเริ่มต้นการบีบอัดอื่น ๆ มันมีโครงสร้างที่ง่ายที่สุดและยังมีราคาไม่แพงอีกด้วยนอกจากนี้ โหมดสตาร์เดลต้ายังมีข้อได้เปรียบอีกประการหนึ่ง นั่นคือ มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรสามารถทำงานในโหมดเชื่อมต่อกับสตาร์ได้เมื่อโหลดเบาในขณะนี้ พิกัดแรงบิดและโหลดสามารถจับคู่ได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์และประหยัดการใช้พลังงาน

4. ชุดซอฟต์สตาร์ทใช้หลักการควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบเปลี่ยนเฟสของวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนเพื่อให้ตระหนักถึงการเริ่มต้นการควบคุมแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการควบคุมการเริ่มต้นของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร ด้วยผลการเริ่มต้นที่ดีและค่าใช้จ่ายสูง

5. ตัวแปลงความถี่เป็นอุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์ที่มีเนื้อหาทางเทคนิคสูงสุด ฟังก์ชันการควบคุมที่สมบูรณ์ที่สุด และเอฟเฟกต์การควบคุมที่ดีที่สุดในด้านการควบคุมมอเตอร์สมัยใหม่โดยจะปรับความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรโดยการเปลี่ยนความถี่ของโครงข่ายไฟฟ้า และส่วนใหญ่จะใช้ในภาคสนามที่ต้องการข้อกำหนดสูงสำหรับการควบคุมความเร็วและการควบคุมความเร็วสูง

การเริ่มคลายการบีบอัด การสตาร์ทแบบสตาร์เดลต้าทั่วไป ข้อเสียคือแรงบิดเริ่มต้นมีขนาดเล็ก เหมาะสำหรับการสตาร์ทแบบไม่โหลดหรือโหลดเบาเท่านั้นข้อดีคือราคาถูกซอฟต์สตาร์ท คุณสามารถตั้งเวลาสตาร์ทและแรงบิดเริ่มต้นของอุปกรณ์สตาร์ท ตระหนักถึงซอฟต์สตาร์ทและซอฟต์สต็อป และสามารถจำกัดกระแสสตาร์ทได้ ราคาอยู่ในระดับปานกลางเริ่มต้นการแปลงความถี่ เริ่มอย่างราบรื่นตามเวลาที่ตั้งไว้ และให้อุปกรณ์ทำงานที่ความถี่ที่ตั้งไว้ ราคาสูง