Motor do ímã permanente do poder superior 10kw do motor do controle 8kw 15kw PMSM de Sensorless

Diferenças entre o motor de ímã permanente e o motor assíncrono

01. Estrutura do Rotor

Motor assíncrono: O rotor consiste em um núcleo de ferro e um enrolamento, principalmente rotores de gaiola de esquilo e de fio enrolado.Um rotor em gaiola de esquilo é fundido com barras de alumínio.O campo magnético da barra de alumínio que corta o estator aciona o rotor.

Motor PMSM: Os ímãs permanentes estão embutidos nos pólos magnéticos do rotor, e são acionados para girar pelo campo magnético rotativo gerado no estator de acordo com o princípio dos pólos magnéticos da mesma fase atraindo diferentes repulsões.

02. Eficiência

Motores assíncronos: precisam absorver corrente da excitação da rede, resultando em certa quantidade de perda de energia, corrente reativa do motor e baixo fator de potência.

Motor PMSM: O campo magnético é fornecido por ímãs permanentes, o rotor não precisa de corrente de excitação e a eficiência do motor é melhorada.

03. Volume e Peso

O uso de materiais de ímã permanente de alto desempenho torna o campo magnético do entreferro dos motores síncronos de ímã permanente maior do que o dos motores assíncronos.O tamanho e o peso são reduzidos em comparação com os motores assíncronos.Será um ou dois tamanhos de carcaça menores que os motores assíncronos.

04. Corrente de Partida do Motor

Motor assíncrono: é iniciado diretamente pela eletricidade de frequência de energia e a corrente de partida é grande, que pode atingir 5 a 7 vezes a corrente nominal, o que tem um grande impacto na rede elétrica em um instante.A grande corrente de partida faz com que a queda de tensão da resistência de vazamento do enrolamento do estator aumente, e o torque de partida é pequeno, de modo que partidas pesadas não podem ser alcançadas.Mesmo se o inversor for usado, ele só pode iniciar dentro da faixa de corrente de saída nominal.

Motor PMSM: é acionado por um controlador dedicado, que não possui os requisitos de saída nominal do redutor.A corrente de partida real é pequena, a corrente é aumentada gradualmente de acordo com a carga e o torque de partida é grande.

05. Fator de Potência

Os motores assíncronos têm um baixo fator de potência, devem absorver uma grande quantidade de corrente reativa da rede elétrica, a grande corrente de partida dos motores assíncronos causará um impacto de curto prazo na rede elétrica e o uso a longo prazo causará certos danos aos equipamentos e transformadores da rede elétrica.É necessário adicionar unidades de compensação de potência e realizar compensação de potência reativa para garantir a qualidade da rede elétrica e aumentar o custo de utilização dos equipamentos.

Não há corrente induzida no rotor do motor síncrono de imã permanente, e o fator de potência do motor é alto, o que melhora o fator de qualidade da rede elétrica e elimina a necessidade de instalação de compensador.

06. Manutenção

A estrutura assíncrona do motor + redutor gerará vibração, calor, alta taxa de falha, grande consumo de lubrificante e alto custo de manutenção manual;isso causará certas perdas de tempo de inatividade.

O motor síncrono de ímã permanente trifásico aciona o equipamento diretamente.Como o redutor é eliminado, a velocidade de saída do motor é baixa, o ruído mecânico é baixo, a vibração mecânica é pequena e a taxa de falhas é baixa.Todo o sistema de acionamento é quase livre de manutenção.

EMF e Equação de Torque

Em uma máquina síncrona, a EMF média induzida por fase é chamada de EMF induzida dinâmica em um motor síncrono, o fluxo cortado por cada condutor por revolução é Pϕ Weber

Então o tempo necessário para completar uma volta é 60/N seg

A EMF média induzida por condutor pode ser calculada usando

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

Onde Tph = Zph / 2

Portanto, o EMF médio por fase é,

= 4 x ϕ x Tph x PN/120 = 4ϕfTph

Onde Tph = não.De voltas conectadas em série por fase

ϕ = fluxo/pólo em Weber

P= não.de postes

F = frequência em Hz

Zph = não.De condutores ligados em série por fase.= Zph/3

A equação EMF depende das bobinas e dos condutores no estator.Para este motor também são considerados o fator de distribuição Kd e o fator de passo Kp.

Portanto, E = 4 x ϕ xfx Tph xKd x Kp

A equação de torque de um motor síncrono de ímã permanente é dada como,

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Os motores CA de ímã permanente (PMAC) têm uma ampla gama de aplicações, incluindo:

Máquinas Industriais: Os motores PMAC são usados ​​em uma variedade de aplicações de máquinas industriais, como bombas, compressores, ventiladores e máquinas-ferramentas.Eles oferecem alta eficiência, alta densidade de potência e controle preciso, tornando-os ideais para essas aplicações.

Robótica: Os motores PMAC são usados ​​em aplicações de robótica e automação, onde oferecem alta densidade de torque, controle preciso e alta eficiência.Eles são frequentemente usados ​​em braços robóticos, garras e outros sistemas de controle de movimento.

Sistemas HVAC: Os motores PMAC são usados ​​em sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC), onde oferecem alta eficiência, controle preciso e baixos níveis de ruído.Eles são frequentemente usados ​​em ventiladores e bombas nesses sistemas.

Sistemas de energia renovável: Os motores PMAC são usados ​​em sistemas de energia renovável, como turbinas eólicas e rastreadores solares, onde oferecem alta eficiência, alta densidade de potência e controle preciso.Eles são frequentemente usados ​​em geradores e sistemas de rastreamento nesses sistemas.

Equipamentos Médicos: Os motores PMAC são utilizados em equipamentos médicos, como máquinas de ressonância magnética, onde oferecem alta densidade de torque, controle preciso e baixo nível de ruído.Eles são frequentemente usados ​​nos motores que acionam as partes móveis dessas máquinas.

SPM versus IPM

Um motor PM pode ser separado em duas categorias principais: motores de ímã permanente de superfície (SPM) e motores de ímã permanente interno (IPM).Nenhum tipo de projeto de motor contém barras de rotor.Ambos os tipos geram fluxo magnético pelos ímãs permanentes fixados no rotor ou dentro dele.

Os motores SPM têm ímãs afixados no exterior da superfície do rotor.Devido a esta montagem mecânica, sua resistência mecânica é mais fraca que a dos motores IPM.A resistência mecânica enfraquecida limita a velocidade mecânica segura máxima do motor.Além disso, esses motores exibem saliência magnética muito limitada (Ld ≈ Lq).Os valores de indutância medidos nos terminais do rotor são consistentes independentemente da posição do rotor.Devido à razão de saliência quase unitária, os projetos de motores SPM dependem significativamente, se não completamente, do componente de torque magnético para produzir torque.

Os motores IPM possuem um ímã permanente embutido no próprio rotor.Ao contrário de suas contrapartes SPM, a localização dos ímãs permanentes torna os motores IPM muito mecanicamente sólidos e adequados para operar em velocidades muito altas.Esses motores também são definidos por sua relação de saliência magnética relativamente alta (Lq > Ld).Devido à sua saliência magnética, um motor IPM tem a capacidade de gerar torque aproveitando os componentes de torque magnético e de relutância do motor.

Enfraquecimento/intensificação do fluxo de motores PM

O fluxo em um motor de ímã permanente é gerado pelos ímãs.O campo de fluxo segue um determinado caminho, que pode ser intensificado ou oposto.Aumentar ou intensificar o campo de fluxo permitirá que o motor aumente temporariamente a produção de torque.A oposição ao campo de fluxo anulará o campo magnético existente do motor.O campo magnético reduzido limitará a produção de torque, mas reduzirá a tensão de contra-fem.A voltagem de back-emf reduzida libera a voltagem para empurrar o motor para operar em velocidades de saída mais altas.Ambos os tipos de operação requerem corrente adicional do motor.A direção da corrente do motor no eixo d, fornecida pelo controlador do motor, determina o efeito desejado.

Alguns pequenos problemas que são facilmente esquecidos sobre o motor:

1. Por que os motores gerais não podem ser usados ​​em áreas de planalto?

A altitude tem efeitos adversos no aumento da temperatura do motor, na coroa do motor (motor de alta tensão) e na comutação do motor CC.Os três aspectos a seguir devem ser observados:

(1) Quanto maior a altitude, maior o aumento de temperatura do motor e menor a potência de saída.Porém, quando a temperatura diminui com o aumento da altitude o suficiente para compensar a influência da altitude no aumento da temperatura, a potência nominal de saída do motor pode permanecer inalterada;

(2) Medidas anti-corona devem ser tomadas quando o motor de alta tensão for usado no platô;

(3) A altitude não é boa para a comutação do motor DC, portanto, preste atenção na seleção de materiais de escova de carvão.

2. Por que o motor não é adequado para operação com carga leve?

Quando o motor funciona com carga leve, isso causará:

(1) O fator de potência do motor é baixo;

(2) A eficiência do motor é baixa.

(3) Causará desperdício de equipamento e operação antieconômica.

3. Por que o motor não dá partida em um ambiente frio?

O uso excessivo do motor em um ambiente de baixa temperatura causará:

(1) Rachaduras no isolamento do motor;

(2) A graxa do rolamento congela;

(3) O pó de solda da junta de arame é pulverizado.

Portanto, o motor deve ser aquecido e armazenado em um ambiente frio, e os enrolamentos e rolamentos devem ser verificados antes de funcionar.

4. Por que um motor de 60 Hz não pode usar uma fonte de alimentação de 50 Hz?

Quando o motor é projetado, a chapa de aço silício geralmente trabalha na região de saturação da curva de magnetização.Quando a tensão da fonte de alimentação é constante, a redução da frequência aumentará o fluxo magnético e a corrente de excitação, resultando em um aumento na corrente do motor e no consumo de cobre, o que eventualmente levará a um aumento na elevação de temperatura do motor.Em casos graves, o motor pode queimar devido ao superaquecimento da bobina.

5.Partida suave do motor

A partida suave tem um efeito de economia de energia limitado, mas pode reduzir o impacto da partida na rede elétrica e também pode obter uma partida suave para proteger a unidade do motor.De acordo com a teoria da conservação de energia, devido à adição de um circuito de controle relativamente complexo, uma partida suave não apenas não economiza energia, mas também aumenta o consumo de energia.Mas pode reduzir a corrente inicial do circuito e desempenhar um papel protetor.