Motor sem engrenagem com direcção directa, com ímã permanente de terras raras, velocidade variável

A característica definidora dos PMACMs os ímãs permanentes dentro de seu rotor são agidos pelo campo magnético rotativo (RMF) dos enrolamentos do estator e são repelidos em movimento de rotação.Este é um desvio de outros rotores, onde a força magnética deve ser induzida ou gerada no invólucro do rotor, exigindo mais corrente.Como o campo magnético do rotor é permanente e não precisa de uma fonte de energia para ser usada para a sua geraçãoIsto significa também que eles exigem um motor de frequência variável (VFD, ou motor PM) para operar, que é um sistema de controle que suaviza o binário produzido por esses motores.Ao ligar e desligar a corrente para as bobinas do estator em certos estágios da rotação do rotor, o motor PM controla simultaneamente o binário e a corrente e usa esses dados para calcular a posição do rotor e, portanto, a velocidade de saída do eixo.Como a sua velocidade de rotação corresponde à velocidade do RMFEstas máquinas são relativamente novas e ainda estão a ser otimizadas, pelo que o funcionamento específico de qualquer PMACM é, por enquanto, essencialmente único para cada projeto.

As principais características do motor síncrono de ímã permanente

• Construção: os PMSM têm um design mecânico relativamente simples que os torna fáceis de manter e reparar.Magnetos permanentes ligados ao rotor, e um conjunto de enrolamentos de cobre.
• Composição resistente: os PMSM são projetados para suportar uma variedade de condições ambientais, incluindo temperaturas extremas, umidade e vibrações.Esta robustez torna-os adequados para utilização em diversas aplicações, incluindo sistemas automotivos e industriais.
• Alta fiabilidade: uma das principais vantagens dos PMSM é a sua fiabilidade, especialmente a altas velocidades de funcionamento.Não há perda de controlo de velocidade devido a desgaste mecânico.
• Acionamento de velocidade variável: os PMSM podem ser acionados por acionamentos de velocidade variável (VSDs), permitindo um controle preciso da velocidade do motor.Esta capacidade torna-os adequados para aplicações em que a velocidade precisa ser continuamente ajustada com base nas condições em mudança.
• Operação sem sensores: os PMSM podem operar sem sensores de posição ou velocidade, conhecidos como controle sem sensores. Isso elimina a necessidade de sensores adicionais, simplificando o design do sistema e reduzindo custos.
• Controle preciso do binário e da velocidade: os PMSM permitem um controle preciso do binário e da velocidade através de algoritmos avançados de controle e circuitos de feedback.e regulação precisa da velocidade.
• Resposta dinâmica rápida: os PMSM têm uma resposta dinâmica rápida devido à sua elevada relação torque/inercia e ao seu baixo momento de inércia.Isso os torna adequados para aplicações que exigem aceleração rápida ou controle preciso da velocidade.
• Produção de binário suave: os PMSM produzem um binário suave e contínuo, garantindo um movimento suave e vibrações mínimas no sistema.Isso os torna adequados para aplicações de controle de movimento de precisão, como robótica ou usinagem de precisão.
• Função silenciosa: os PMSM operam silenciosamente devido à sua produção de binário suave e à ausência de escovas ou comutadores, o que os torna adequados para aplicações onde a redução do ruído é importante,como em ambientes interiores ou onde as pessoas estão presentes.

SPM versus IPM

Um motor PM pode ser separado em duas categorias principais: motores de ímãs permanentes de superfície (SPM) e motores de ímãs permanentes interiores (IPM).Ambos os tipos geram fluxo magnético pelos ímãs permanentes fixados no rotor ou no interior.

Os motores SPM possuem ímãs fixados no exterior da superfície do rotor.A força mecânica enfraquecida limita a velocidade mecânica máxima segura do motorAlém disso, estes motores apresentam uma saliência magnética muito limitada (Ld ≈ Lq).

Os valores de indutividade medidos nos terminais do rotor são consistentes independentemente da posição do rotor.no componente de binário magnético para produzir binário.

Os motores IPM têm um ímã permanente incorporado no próprio rotor.e adequado para operar a velocidades muito elevadasEstes motores são também definidos pela sua relação de saliência magnética relativamente elevada (Lq > Ld).Um motor IPM tem a capacidade de gerar binário aproveitando os componentes magnéticos e de rotulagem de relutância do motor..

Auto-sensorização versus funcionamento em circuito fechado

Os avanços recentes na tecnologia de acionamento permitem que os acionamentos de corrente alternada padrão "auto-detectem" e rastreiem a posição do ímã do motor.Através de certas rotinas, a unidade conhece a posição exata do ímã do motor através do rastreamento dos canais A/B e correção de erros com o canal z.Conhecer a posição exata do ímã permite a produção de binário ideal, resultando em uma eficiência ideal.

Enfraquecimento/intensificação do fluxo dos motores PM

O fluxo num motor de ímã permanente é gerado pelos ímãs. O campo de fluxo segue um certo caminho, que pode ser aumentado ou contrariado.Aumentar ou intensificar o campo de fluxo permitirá que o motor para aumentar temporariamente a produção de binárioO campo magnético reduzido limitará a produção de binário, mas reduzirá a tensão de volta-emf.A tensão de volta-EMF reduzida libera a tensão para empurrar o motor para operar a velocidades de saída mais altasOs dois tipos de operação exigem corrente adicional do motor. A direcção da corrente do motor através do eixo d, fornecida pelo controlador do motor, determina o efeito desejado.

O motor síncrono de ímã permanente tem as seguintes características:

1A eficiência nominal é de 2% a 5% superior aos motores assíncronos normais;

2A eficiência aumenta rapidamente com o aumento da carga, mantendo-se elevada quando a carga varia entre 25% e 120%.A gama de funcionamento de alta eficiência é muito maior do que a dos motores assíncronos comunsA carga leve, a carga variável e a carga total têm todos efeitos significativos de poupança de energia;

3Fator de potência até 0,95 e superior, sem compensação reativa necessária;

4Comparado com os motores assíncronos, a corrente de funcionamento é reduzida em mais de 10%.Os efeitos de economia de energia de cerca de 1% podem ser alcançados.

5. baixa elevação de temperatura, alta densidade de potência: 20K menor do que a elevação de temperatura do motor assíncrono de três fases, o aumento de temperatura de projeto é o mesmo e pode ser feito em um volume menor,poupança de materiais mais eficazes;

6. Alto binário de arranque e elevada capacidade de sobrecarga: de acordo com os requisitos, pode ser concebido com um binário de arranque elevado (3-5 vezes) e uma elevada capacidade de sobrecarga;

7O sistema de controlo de velocidade de frequência variável é utilizado, que é melhor na resposta dinâmica e melhor do que o dos motores assíncronos.

8As dimensões de instalação são as mesmas dos motores assíncronos actualmente amplamente utilizados, e o projecto e a selecção são muito convenientes.

9Devido ao aumento do fator de potência, o poder visual do transformador do sistema de alimentação é muito reduzido, o que melhora a capacidade de alimentação do transformador,e pode também reduzir muito o custo do cabo do sistema (novo projeto);

Alguns pequenos problemas que são facilmente ignorados sobre o motor:

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

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

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

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

(3) A altitude não é boa para a comutação do motor de CC, por isso preste atenção à selecção de materiais de escova de carbono.

2Por que razão o motor não é adequado para a operação de carga leve?

Quando o motor funciona a uma carga leve, ele causará:

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

(2) A eficiência do motor é baixa.

(3) Causará desperdício de equipamento e operação pouco económica.

3Porque é que o motor não arranca num ambiente frio?

A utilização excessiva do motor num ambiente de baixa temperatura causará:

(1) rachaduras no isolamento do motor;

(2) Congelamento de graxa de rolamento;

(3) O pó de solda da junção de arame é em pó.

Por conseguinte, o motor deve ser aquecido e armazenado num ambiente frio, e os enrolamentos e rolamentos devem ser verificados antes de funcionar.

4Porque é 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 de silício geralmente funciona na região de saturação da curva de magnetização.A redução da frequência aumentará o fluxo magnético e a corrente de excitação, resultando num aumento da corrente do motor e do consumo de cobre, o que conduzirá eventualmente a um aumento do aumento da temperatura do motor.O motor pode queimar-se devido ao sobreaquecimento da bobina.

5.Motor de arranque suave

O arranque suave tem um efeito de poupança de energia limitado, mas pode reduzir o impacto do arranque na rede eléctrica e também pode obter um arranque suave para proteger a unidade do motor.De acordo com a teoria da conservação da energia, devido à adição de um circuito de controlo relativamente complexo, um arranque suave não só não economiza energia, mas também aumenta o consumo de energia.Mas pode reduzir a corrente inicial do circuito e desempenhar um papel protetor.

10Quando o novo projeto é construído, todos os sistemas de propulsão utilizam motores síncronos de ímã permanente, o investimento do projeto é basicamente o mesmo que o uso de motores assíncronos,e o projecto pode continuar a obter benefícios de poupança de energia após a sua colocação em funcionamento;

No sector industrial em geral, a substituição de motores assíncronos de baixa tensão (< 380/660/1140 V) de elevada eficiência, o sistema economiza 5% a 30% de energia,e os motores assíncronos de alta tensão ((6kV/10kV) de alta eficiência, o sistema economiza 2% a10%.