Motorul sincron DC permanent cu magnet continuă este diferit de structura motorului cu perie pe care am învățat-o în manual. Utilizează înfășurarea bobinei ca stator și magnetul permanent ca rotor. Magnetul permanent este realizat în principal din material magnetic din bor de neodim și din moment ce conține pământuri rare, costul este foarte mare. Din fericire, stilul chinez este o țară cu un conținut foarte mare de pământuri rare în lume, astfel încât dezvoltarea energică a vehiculelor electrice nu va pune în pericol securitatea națională. 钕 Magnetismul poate fi familiar cu mulți prieteni care joacă audio. Dacă difuzorul este format din neodim, proprietățile sale magnetice vor fi foarte mari, ceea ce înseamnă că un volum mic poate scoate un sunet puternic și necesită o putere mare. Basul care poate fi împins poate fi șocant. Prin urmare, utilizarea magnetului de neodim ca magnet permanent în motor va crește, de asemenea, mult densitatea de putere a motorului, reducând volumul și greutatea.
Statorul unui motor sincron continuu cu magnet permanent este compus din înfășurări trifazate. Prin urmare, rotorul nu este alimentat și curentul este pornit de stator. Un câmp magnetic rotativ este necesar pentru a face rotirea motorului. Întrucât rotorul este deja un magnet permanent și nivelul său magnetic este fixat, câmpul magnetic rotativ poate fi generat numai de înfășurările statorului.
Avantajele de performanță ale motorului sincron cu curent continuu cu magnet permanent
Deoarece pachetul de baterii pentru vehicul produce o putere continuă de înaltă tensiune, motorul sincron cu curent continuu cu magnet permanent nu necesită un convertor de mare putere pentru a converti puterea continuă în curent alternativ sinusoidal în comparație cu motorul asincron AC. La urma urmei, acest proces de conversie este Cauzarea unui anumit grad de pierdere de energie electrică. Prin urmare, în acest sens, motorul sincron DC cu magnet permanent îmbunătățește eficiența utilizării bateriei.
Rotorul adoptă o structură magnetică permanentă, astfel încât rotorul în sine are un câmp magnetic și nu este necesar să genereze un câmp magnetic de un curent indus suplimentar precum un motor asincron AC. Adică rotorul nu are nevoie de energie electrică pentru a genera magnetism, astfel încât consumul de energie este mai mic decât cel al motorului asincron AC.
După utilizarea pământului rar ca material magnetic ridicat, greutatea rotorului este redusă și densitatea de putere a motorului este îmbunătățită. Prin urmare, în aceeași situație de putere, motorul sincron cu curent continuu cu magnet permanent este mai ușor și are dimensiuni mai mici, iar viteza de răspuns a rotorului este mai rapidă.
Motorul sincron cu magnet permanent poate monta integral motorul pe osie pentru a forma un sistem integral de acționare directă, adică un ax este o unitate de antrenare, eliminând o cutie de viteze. Caracteristicile motoarelor sincrone cu magnet permanent sunt în principal următoarele:
(1) PMSM în sine are eficiență mare și factor de putere ridicat;
(2) PMSM are o generare redusă de căldură, astfel încât sistemul de răcire a motorului are o structură simplă, volum mic și zgomot redus;
(3) Sistemul adoptă o structură complet închisă, nici o uzură a angrenajelor de transmisie, nici un zgomot al transmisiei, nici o lubrifiere, nici o întreținere;
(4) Curentul de suprasarcină permis de PMSM este mare, iar fiabilitatea este semnificativ îmbunătățită;
(5) Întregul sistem de transmisie are o greutate ușoară, iar greutatea nerodată este mai ușoară decât cea a transmisiei convenționale pe osii, iar puterea pe unitate de greutate este mare;
(6) Întrucât nu există o cutie de viteze, sistemul bogie poate fi proiectat în mod liber: cum ar fi un bogie moale și un bogie cu o singură axă, performanța dinamică a trenului este îmbunătățită mult.
În schimbarea curentului de excitație al generatorului, în general nu se realizează în mod direct în circuitul rotorului său, deoarece curentul în circuit este mare și nu este convenabil să se efectueze reglarea directă. Metoda folosită în mod obișnuit este modificarea curentului de excitație al excitatorului pentru a realiza reglarea generatorului. Scopul curentului rotorului. Metodele obișnuite includ schimbarea rezistenței circuitului de excitație al excitatorului, modificarea curentului suplimentar de excitație al excitatorului, schimbarea unghiului de conducere al tiristorului etc.
Care este relația dintre motoarele fără perie cu curent continuu și motoarele sincrone cu magnet permanent?
La motoarele cu perie continuă, perii rotorului sunt de obicei din oțel magnetic de tip țiglă. Prin proiectarea circuitului magnetic, se poate obține densitatea magnetică a golului de aer a undelor trapezoidale. Înfășurările statorului sunt în mare parte concentrate și integrate, astfel încât forța electromotivă din spate indusă este trapezoidală. Controlul motorului continuu fără perie necesită feedback de informații despre poziție. Trebuie să aibă un senzor de poziție sau o tehnică de estimare a senzorului de poziție pentru a forma un sistem de control al vitezei autocontrolat. Când se controlează, curenții de fază sunt, de asemenea, controlați cât mai mult valuri pătrate, iar tensiunea de ieșire a invertorului poate fi controlată conform metodei PWM cu motor DC periat. În esență, motorul continuu fără perie este, de asemenea, un fel de motor sincron cu magnet permanent, iar reglarea vitezei aparține de fapt categoriei de reglare a vitezei variabile de frecvență variabilă.
În general, un motor sincron cu magnet permanent are o înfășurare distribuită în trei faze statorice și un rotor cu magnet permanent, iar forma de undă a forței electromotoare indusă este sinusoidală în structura circuitului magnetic și a distribuției înfășurării, iar tensiunea și curentul statorului aplicate ar trebui să fie de asemenea unde sinusoidale, bazându-se în general pe transformarea tensiunii AC. Invertorul oferă. Sistemul de control cu motor sincron cu magnet permanent adoptă adesea tipul de autocontrol și, de asemenea, are nevoie de informații despre feedback-ul poziției. Poate adopta control vectorial (control direcție câmp) sau strategie avansată de control direct al cuplului.
Diferența dintre cele două poate fi considerată conceptul de proiectare cauzat de controlul undelor pătrate și al undei sinusoidale.
Principiul motorului fără perie cu curent continuu este același cu cel al motorului continuu cu perie de carbon. DC poate gândi unda pătrată ca combinația a doi curenți direcți cu direcții diferite (nu se suprapun), unul va fi pozitiv, unul va fi negativ, doar în acest fel curentul poate face ca armatura motorie să continue să se rotească. De fapt, dacă curentul armăturii din motorul continuu periat este același cu acest curent
Caracteristici conexe
1, reglarea tensiunii
Reglarea automată a sistemului de excitație poate fi văzută ca un sistem negativ de control al feedback-ului, cu tensiune, ca cantitate de reglat. Curentul de sarcină reactivă este cauza principală a căderii de tensiune la terminalul generatorului. Când curentul de excitație este constant, tensiunea terminală a generatorului va scădea odată cu creșterea curentului reactiv. Cu toate acestea, pentru a satisface cerințele utilizatorului pentru calitatea puterii, tensiunea terminalului generatorului ar trebui să rămână practic aceeași. Modul de realizare a acestei cerințe este de a regla curentul de excitație al generatorului cu schimbarea curentului reactiv.
2. Reglarea puterii reactive:
Când generatorul și sistemul sunt acționate în paralel, se poate considera că funcționează cu bara de comandă a sursei de alimentare de capacitate mare infinită. Curentul de excitație al generatorului trebuie schimbat, iar potențialul indus și curentul stator se schimbă de asemenea. În acest moment, se modifică și curentul reactiv al generatorului. Când generatorul este acționat în paralel cu un sistem de capacitate infinită, pentru a schimba puterea reactivă a generatorului, trebuie reglat curentul de excitație al generatorului. Curentul de excitație al generatorului care este schimbat în acest moment nu este așa-numita „reglare”, ci doar schimbă puterea reactivă care este trimisă sistemului.
3. Distribuția sarcinii reactive:
Generatoarele care funcționează în paralel sunt distribuite proporțional cu curent reactiv în funcție de capacitățile respective. Generatoarele cu capacitate mare trebuie să suporte mai multă sarcină reactivă, în timp ce cele mai mici oferă o sarcină reactivă mai mică. Pentru a realiza distribuția automată a sarcinii reactive, curentul de excitație al reglării automate de înaltă tensiune poate fi utilizat pentru a modifica curentul de excitație al generatorului pentru a menține constantă tensiunea terminalului, iar înclinarea caracteristicii de reglare a tensiunii generatorului poate fi ajustat pentru a realiza funcționarea paralelă a generatorului. Distribuție rezonabilă a sarcinii reactive.
Diferența dintre motorul sincron cu magnet permanent și motorul continuu fără perie
În general, atunci când este proiectat motorul fără perie cu curent continuu, câmpul magnetic al golului de aer este undă pătrată (undă trapezoidală), iar porțiunea superioară plană este cât se poate de plană. Prin urmare, în selecția logaritmului polului, în general este selectată o înfășurare concentrată a unui slot întreg, cum ar fi un slot 4-pol 12, iar oțelul magnetic este, în general, un inel concentric în formă de ventilator, care este magnetizat radial. În general, este echipat cu un senzor Hall pentru a detecta poziția și viteza. Metoda de conducere este, în general, o acțiune de undă pătrată în șase trepte pentru ocazii în care cerința de poziție nu este foarte mare;
Sincronizarea permanentă a magnetului este un gol de aer sinusoidal, cu atât este mai bine sinusoidală, deci înfășurarea slotului fracțional este selectată pe logaritmul polului, cum ar fi slotul 4-pol 15, slotul 10 pol 12, etc. Oțelul magnetic are în general o formă de pâine , magnetizarea paralelă, iar senzorul este, în general, Configurarea codificatorului incremental, rezolvării, codificatorului absolut, etc. Modul Drive i este condus în general de unda sinusoidală, cum ar fi algoritmul FOC. Pentru aplicații servo.
Puteți face diferența între structurile interne, senzorii, driverele și aplicațiile. Acest tip de motor poate fi, de asemenea, utilizat în mod interschimbabil, dar va reduce performanța. Pentru cele mai multe forme de undă ale decalajului de aer, există un motor cu magnet permanent între cele două, în principal în funcție de modul de acționare. .
Viteza motorului continuu fără perie cu magnet permanent poate fi modificată. Motoarele sincrone cu magnet permanent necesită acționări speciale pentru deplasarea vitezei, cum ar fi servomotorul S3000B cu trei cristale.
În conformitate cu cerințele diferitelor utilaje de producție industrială și agricolă, acționarea motorului este împărțită în trei tipuri: acționare cu viteză fixă, acționare pentru controlul vitezei și unitate de control de precizie.
1, unitate de viteză fixă
Există un număr mare de utilaje de producție în producția industrială și agricolă care necesită o funcționare continuă într-o singură direcție, la viteze aproximativ constante, precum ventilatoare, pompe, compresoare și mașini-unelte generale. În trecut, majoritatea acestor mașini erau acționate de motoare asincrone trifazate sau monofazate. Motoarele asincrone au un cost redus, sunt simple în structură și ușor de întreținut și sunt foarte potrivite pentru conducerea unor astfel de mașini. Cu toate acestea, motorul asincron are eficiență scăzută, factor de putere scăzut și pierderi mari, iar acest tip de motor are o suprafață mare, astfel încât o cantitate mare de energie electrică este pierdută în uz. În al doilea rând, numărul mare de ventilatoare și pompe utilizate în industrie și agricultură trebuie adesea să își ajusteze debitul, de obicei prin reglarea amortizorului și a robinetului, care risipește multă energie electrică. De la 1970s, oamenii au folosit invertoare pentru a regla viteza motoarelor asincrone din ventilatoare și pompe pentru a-și regla debitul și au obținut economii considerabile de energie. Cu toate acestea, costul invertorului limitează utilizarea acestuia, iar eficiența scăzută a motorului asincron există în continuare.
De exemplu, compresoarele de aer condiționat menajere au folosit inițial motoare asincrone monofazate, iar funcționarea lor a fost controlată prin comutare, iar zgomotul și intervalul de variație a temperaturii ridicate au fost insuficiente. La începutul 1990-urilor, Toshiba Corporation din Japonia a adoptat pentru prima dată reglarea vitezei variabile a motorului asincron în controlul compresorului. Avantajele reglării vitezei de conversie a frecvenței au promovat dezvoltarea de aer condiționat invertor. În ultimii ani, Japonia, Hitachi, Sanyo și alte companii au început să folosească motoare fără perii cu magnet permanent în locul controlului asincron al frecvenței motorului, îmbunătățind semnificativ eficiența, obținând economii de energie mai bune și reducând în continuare zgomotul la aceeași putere nominală și viteza nominală. În continuare, volumul și greutatea motorului asincron monofazat sunt 100%, iar volumul motorului continuu fără perie cu magnet fără perii este 38.6%, greutatea este 34.8%, cantitatea de cupru este 20.9% și cantitatea de fier. este 36.5%. Mai mult de 10%, iar viteza este convenabilă, prețul este echivalent cu controlul asincron al frecvenței motorului. Aplicarea motorului continuu fără perie cu magnet fără perii în aparatul de aer condiționat promovează modernizarea aparatului de aer condiționat.
2, unitate de control a vitezei
Există destul de multe mașini de lucru, iar viteza de rulare a acestora trebuie să fie reglată și ajustată în mod arbitrar, dar cerințele de precizie ale controlului vitezei nu sunt foarte mari. Astfel de sisteme de acționare au un număr mare de aplicații în mașini de ambalat, mașini alimentare, mașini de tipărire, mașini de manipulat materiale, utilaje textile și vehicule de transport. Cel mai utilizat domeniu de aplicare a reglării vitezei este sistemul de control al vitezei DC. După dezvoltarea tehnologiei electronice de putere și a tehnologiei de control în 1970s, reglarea vitezei de frecvență variabilă a motorului asincron a pătruns rapid în câmpul de aplicare al sistemului inițial de control al vitezei DC. . Acest lucru se datorează faptului că, pe de o parte, prețul de performanță al sistemului de control al vitezei cu frecvență variabilă a motorului asincron este comparabil cu cel al sistemului de control al turației CC. Pe de altă parte, motorul asincron are un proces de fabricație simplu, eficiență ridicată și mai puțin cupru pentru același motor cu aceeași putere decât motorul cu curent continuu. Avantajele întreținerii convenabile și așa mai departe. Prin urmare, reglarea vitezei de conversie a frecvenței asincrone a motorului a înlocuit rapid sistemul de reglare a turației CC în multe ocazii.
3, unitate de control de precizie
1 Sistem de control de înaltă precizie
Servomotoarele joacă un rol important în controlul funcționării automatizărilor industriale. Cerințele de performanță ale aplicației pentru servo-motoare sunt, de asemenea, diferite. În aplicații practice, motoarele servo au diverse metode de control, cum ar fi controlul cuplului / controlul curentului, controlul vitezei, controlul poziției și altele asemenea. Sistemul servo motor a experimentat, de asemenea, un sistem servo DC, un servomotor de curent alternativ, un sistem de acționare a motorului pas cu pas și până de curând, cel mai atractiv sistem de servomotoare cu motor permanent cu magnet permanent. Majoritatea echipamentelor de automatizare, echipamentelor de prelucrare automată și roboților importați în ultimii ani au adoptat sistemul servo AC pentru motorul sincron cu magnet permanent.
2 Motor sincron cu magnet permanent în tehnologia informației
În zilele noastre, tehnologia informației este foarte dezvoltată, iar diverse periferice pentru calculatoare și echipamente de automatizare sunt de asemenea foarte dezvoltate. Cererea pentru micro-motoare cu componente cheie este mare, iar precizia și cerințele de performanță sunt din ce în ce mai mari. Cerințele pentru astfel de micromotoare sunt miniaturizarea, subțierea, viteza mare, viața lungă, fiabilitatea ridicată, zgomotul redus și vibrațiile scăzute, iar cerințele de precizie sunt deosebit de ridicate.
Motorul sincron cu magnet permanent este un motor sincron care generează un câmp magnetic rotativ sincron prin excitație permanentă a magnetului. Magnetul permanent acționează ca un rotor pentru a genera un câmp magnetic rotativ. Înfășurarea statorică trifazică trece prin reacția de armătură sub acțiunea unui câmp magnetic rotativ pentru a induce un curent simetric trifazat.
În acest moment, energia cinetică a rotorului este transformată în energie electrică, iar motorul sincron cu magnet permanent este utilizat ca generator. În plus, atunci când partea statorului este conectată la curentul simetric trifazat, deoarece statorul trifazat diferă prin 120 în poziția spațială, curentul stator trifazat este în spațiu. Câmpul magnetic rotativ este generat, iar câmpul magnetic rotativ al rotorului este supus acțiunii forței electromagnetice. În acest moment, energia electrică este transformată în energie cinetică, iar motorul sincron cu magnet permanent este folosit ca motor.
Mod de lucru:
1. Câteva moduri pentru ca generatorul să obțină curentul de excitație
1) Mod de excitare a sursei de alimentare a generatorului de curent continuu
Acest tip de generator de excitație are un generator de curent continuu dedicat. Acest generator special de curent continuu se numește excitator de curent continuu. Excitatorul este în general coaxial cu generatorul. Înfășurarea de excitație a generatorului trece printr-un inel de alunecare montat pe arborele mare. Iar peria fixă primește curent continuu de la excitator. Acest mod de excitație are avantajele curentului de excitație independent, funcționarea fiabilă și consumul redus de energie electrică de uz propriu. Este principalul mod de excitare a generatoarelor din ultimele decenii și are o experiență de operare matură. Dezavantajul este că viteza de reglare a excitației este lentă și volumul de muncă de întreținere este mare, deci este rar utilizat în unități peste 10MW.
2) Mod de excitare a sursei de alimentare a excitatorului de curent alternativ
Unele generatoare moderne de mare capacitate folosesc un excitator pentru a furniza curent de excitație. Excitatorul de curent alternativ este montat și pe arborele mare al generatorului. Ieșirea curentului de curent alternativ este rectificată și furnizată rotorului generatorului pentru excitare. În acest moment, modul de excitație al generatorului aparține modului de excitație și, din cauza dispozitivului de rectificare statică, se mai numește Pentru excitarea excitației statice, excitatorul secundar AC furnizează curentul de excitație. Excitatorul secundar de curent alternativ poate fi un dispozitiv de măsurare cu magnet permanent sau un alternator care are un dispozitiv de tensiune constantă autoexcitant. Pentru a îmbunătăți viteza de reglare a excitației, excitatorul de curent alternativ utilizează de obicei un generator de frecvență medie de 100-200 Hz, în timp ce excitatorul auxiliar AC folosește un generator de frecvență intermediară de 400-500 Hz. Înfășurarea de excitație continuă și înfășurarea trifazată în curent alternativ a generatorului sunt înfășurate în fanta statorului. Rotorul are doar dinți și fante și nu are înfășurări, precum un angrenaj. Prin urmare, nu are părți rotative, cum ar fi perii și inelele de alunecare, și are o funcționare fiabilă. Modelul de utilitate are avantajele structurii simple, procesului de fabricație convenabil și altele asemenea. Dezavantajul este că zgomotul este mare și componenta armonică a potențialului de curent alternativ este de asemenea mare.
3) Mod de excitare a excitatorului
În modul de excitație, un excitator special nu este prevăzut, iar puterea de excitație este obținută de la generatorul însuși, apoi rectificată și apoi furnizată chiar generatorului pentru excitație, care se numește excitare statică autoexcitată. Excitația statică autoexcitată poate fi împărțită în autoexcitare și auto-reexcitare. Mod de autoexcitare Obține curentul de excitație prin transformatorul redresor conectat la ieșirea generatorului și îl furnizează generatorului pentru excitație după rectificare. Acest mod de excitație are avantajele unei structuri simple, mai puțin echipament, mai puțină investiție și mai puțin întreținere. Pe lângă rectificare și transformare, modul de auto-re-excitare are și un transformator de curent de mare putere conectat în serie la circuitul stator al generatorului. Funcția acestui transformator este de a furniza generatorului un mare curent de excitație în cazul unui scurtcircuit pentru a compensa lipsa de ieșire a transformatorului redresor. Această metodă de excitație are două tipuri de surse de excitație, o sursă de tensiune obținută de un transformator redresor și o sursă de curent obținută de un transformator de serie.
