Püsimagnetitega sünkroonmootor erineb harjamootori struktuurist, mille me õpikust õppisime. See kasutab mähisena staatorit ja püsimagnetit rootorina. Püsimagnet on valmistatud peamiselt neodüümi raudboormagnetilisest materjalist ja kuna see sisaldab haruldaste muldmetallide omadusi, on hind väga kõrge. Õnneks on Hiina stiil maailmas väga kõrge haruldaste muldmetallide sisaldusega riik, nii et jõuliselt arenevad elektrisõidukid ei ohusta riigi julgeolekut. 钕 Magnetism võib olla tuttav paljudele heli mängvatele sõpradele. Kui kõlar on valmistatud neodüümist, on selle magnetilised omadused väga suured, mis tähendab, et väike helitugevus võib tekitada valju heli ja nõuab suurt võimsust. Bass, mida saab lükata, võib olla šokeeriv. Seetõttu suurendab neodüümi magneti kasutamine mootoris püsimagnetina ka mootori võimsustihedust, vähendades selle mahtu ja kaalu.
Püsimagnetiga alalisvoolu sünkroonmootori staator koosneb kolmefaasilistest mähistest. Seetõttu pole rootoril energiat ja staator lülitab voolu sisse. Mootori pöörlemiseks on vajalik pöörlev magnetväli. Kuna rootor on juba püsimagnet ja selle magnetiline tase on fikseeritud, saab pöörlevat magnetvälja tekitada ainult staatori mähised.
Püsimagnetitega sünkroonmootori jõudluse eelised
Kuna sõiduki akukomplekt väljastab kõrgepinge alalisvoolu, ei vaja püsimagneti sünkroonmootor alalisvoolu muundurit, mis muudaks alalisvoolu sinusoidaalseks vahelduvvooluks, võrreldes vahelduvvoolu asünkroonmootoriga. Lõppude lõpuks põhjustab see muundamisprotsess teatud määral elektrienergia kaotust. Seetõttu parandab selles suhtes püsimagnetiga sünkroonmootor alalisvoolu aku kasutamist.
Rootor võtab püsimagneti struktuuri, seega on rootoril endal magnetväli ja see ei pea genereerima magnetvälja täiendava indutseeritud voolu abil nagu vahelduvvoolu asünkroonne mootor. See tähendab, et rootor ei vaja magnetilisuse tekitamiseks elektrit, seega on energiatarve väiksem kui vahelduvvoolu asünkroonmootoril.
Pärast haruldaste muldmetallide kasutamist kõrge magnetilise materjalina vähendatakse rootori kaalu ja paraneb mootori võimsustihedus. Seetõttu on püsivõimelise sünkroonmootori alalisvoolu alammagnetiga samas võimsuses ka kergem ja väiksema suurusega ning rootori reageerimiskiirus on kiirem.
Püsimagnetiga sünkroonmootor saab mootori teljele integreerida, moodustades integreeritud otsese ajamissüsteemi, see tähendab, et üks telg on ajam, mis välistab ühe käigukasti. Püsimagnetiliste sünkroonmootorite omadused on peamiselt järgmised:
(1) PMSM-il endal on kõrge energiatõhusus ja kõrge võimsustegur;
(2) PMSM-il on vähe soojust, seega on mootori jahutussüsteemil lihtne struktuur, väike maht ja madal müratase;
(3) Süsteem võtab vastu täielikult suletud konstruktsiooni, käigukasti kulumist, käigukasti müra, õlitamist ja hooldust pole;
(4) PMSM-i lubatud ülekoormusvool on suur ja töökindlus on märkimisväärselt paranenud;
(5) Kogu ülekandesüsteem on kerge ja vedrustamata mass on tavalise telje ülekandega võrreldes kergem ning võimsus massiühiku kohta on suur;
(6) Kuna käigukasti pole, saab pöördvankri süsteemi vabalt kujundada: näiteks pehme pöördvankri ja üheteljelise pöördvankriga, on rongi dünaamiline jõudlus märkimisväärselt paranenud.
Generaatori ergastusvoolu muutmisel ei toimu seda tavaliselt otse rootori ahelas, kuna vooluahelas on voolutugevus ja otsese reguleerimise teostamine pole mugav. Tavaliselt kasutatav meetod on erguti ergutusvoolu muutmine, et saavutada generaatori reguleerimine. Rootori voolu eesmärk. Tavaliste meetodite hulka kuuluvad erguti ergutusahela takistuse muutmine, erguti täiendava ergutusvoolu muutmine, türistori juhtivusnurga muutmine jne.
Milline on suhe harjadeta alalisvoolu mootorite ja püsimagnetitega sünkroonmootorite vahel?
Harjadeta alalisvoolumootorites on rootori postid tavaliselt plaatide tüüpi magnetilisest terasest. Magnetilise ahela kujunduse kaudu on võimalik saada trapetsikujuliste lainete õhupilu magnetiline tihedus. Staatori mähised on enamasti kontsentreeritud ja integreeritud, seega esilekutsuv elektromotoorjõud on trapetsikujuline. Harjadeta alalisvoolumootori juhtimine nõuab asukohateabe tagasisidet. Isejuhitava kiiruse kontrollsüsteemi moodustamiseks peab sellel olema positsiooniandur või asukohaandurita hindamistehnika. Kontrollimisel juhitakse nii palju kui võimalik ka faasivoolusid ruutlainetena ja muunduri väljundpinget saab reguleerida harjatud alalisvoolumootori PWM-meetodi järgi. Sisuliselt on harjadeta alalisvoolumootor ka omamoodi püsimagnetitega sünkroonmootor ja kiiruse reguleerimine kuulub tegelikult muutuva pinge muutuva sagedusega kiiruse reguleerimise kategooriasse.
Üldiselt on püsimagnetitega sünkroonmootoril staatori kolmefaasiline mähis ja püsimagnetrootor ning indutseeritud elektrimootori jõu lainekuju on magnetilise ahela struktuuris ja mähise jaotuses sinusoidne ning staatori rakendatud pinge ja vool peaksid samuti olema sinusoidaalsed lained, tuginedes tavaliselt vahelduvpinge muundamisele. Inverter pakub. Püsimagnetitega sünkroonmootori juhtimissüsteem võtab sageli vastu enesekontrolli tüüpi ja vajab ka asukohateabe teavet. See võib vastu võtta vektorjuhtimise (välja suuna juhtimine) või pöördemomendi otsese juhtimise täiustatud juhtimisstrateegia.
Nende kahe erinevust võib pidada kujunduskontseptsiooniks, mille põhjustab ruut- ja siinuslaine juhtimine.
Alalisvooluharjavaba mootor on sama, mis süsinikharjaga alalisvoolumootoril. Alalisvoolu võib mõelda ruutlainele kui kahe erineva suunaga (mitte üksteise suhtes asetseva) otsevoolu kombinatsioonile, üks on positiivne, teine negatiivne, ainult sel viisil. Vool võib muuta mootori armatuuri pöörlema. Tegelikult, kui harjatud alalisvoolumootori armatuuri vool on sama, mis sellel voolul
Seotud omadused
1, pinge reguleerimine
Ergastamise süsteemi automaatset reguleerimist võib käsitleda negatiivse tagasiside kontrollsüsteemina, mille pinge on reguleeritava koguse väärtus. Reaktiivkoormusvool on generaatori klemmi pingelanguse peamine põhjus. Kui ergastusvool on püsiv, väheneb generaatori klemmipinge reaktiivvoolu suurenemisel. Kasutaja energiakvaliteedinõuete täitmiseks peaks generaatori klemmipinge siiski põhimõtteliselt samaks jääma. Selle nõude saavutamise viis on generaatori ergutusvoolu reguleerimine reaktiivvoolu muutumisega.
2. Reaktiivvõimsuse reguleerimine:
Kui generaatorit ja süsteemi töötatakse paralleelselt, võib seda pidada lõpmatu suure võimsusega toiteallika siiniga töötamiseks. Generaatori ergastusvoolu tuleb muuta, muutuvad ka indutseeritud potentsiaal ja staatori vool. Sel ajal muutub ka generaatori reaktiivvool. Kui generaatorit töötatakse paralleelselt lõpmatu võimsusega süsteemiga, tuleb generaatori reaktiivvõimsuse muutmiseks reguleerida generaatori erutusvoolu. Generaatori ergutusvool, mida sel ajal muudetakse, ei ole nn regulatsioon, vaid muudab lihtsalt süsteemile saadetavat reaktiivvõimsust.
3. Reaktiivkoormuse jaotus:
Paralleelselt töötavad generaatorid jaotatakse reaktiivvooluga proportsionaalselt vastavalt nende nimivõimsusele. Suure võimsusega generaatorid peaksid kandma reaktiivsemat koormust, väiksemad aga vähem reageerivat koormust. Reaktiivkoormuse automaatse jaotuse realiseerimiseks saab kõrgepinge automaatse reguleerimise ergutusvoolu kasutada generaatori ergutusvoolu muutmiseks, et hoida klemmipinge konstantsena, ja generaatori pinge reguleerimise karakteristiku kaldenurk võib olla kohandatud generaatori paralleelse töö teostamiseks. Reaktiivkoormuse mõistlik jaotus.
Erinevus püsimagnetitega sünkroonmootori ja harjadeta alalisvoolumootori vahel
Üldiselt on harjata alalisvoolumootori projekteerimisel õhupilu magnetväli ruutlaine (trapetsilaine) ja lame ülemine osa võimalikult tasane. Seetõttu valitakse pooluslogaritmi valimisel kontsentreeritud täismähis, näiteks 4-poolusega 12-pilu, ja magnetiline teras on üldiselt kontsentriline ventilaatori kujuline rõngas, mis on radiaalselt magneteeritud. See on üldjuhul varustatud Halli anduriga asukoha ja kiiruse tuvastamiseks. Sõidumeetodiks on tavaliselt kuueastmeline ruutlaine ajam juhtudel, kui positsiooninõue ei ole väga kõrge;
Püsimagnetiga sünkroniseerimine on siinusekujuline õhupilu, seda parem on sinusoidne, seega on pooluselise logaritmi korral valitud fraktsionaalse pilu mähis, näiteks 4-pooluse 15-pilu, 10-pooluse 12-pilu jne. Magnetiline teras on üldiselt leivakujuline , paralleelne magnetiseerimine ja anduriks on üldiselt inkrementide, resolveri, absoluutse kooderi jne seadistamine. Drive i režiimi juhib siinuslaine, näiteks FOC algoritm. Servorakenduste jaoks.
Saate eristada sisemisi struktuure, andureid, draivereid ja rakendusi. Seda tüüpi mootorit saab kasutada ka vaheldumisi, kuid see halvendab jõudlust. Enamiku õhupilu lainekujude jaoks on nende vahel püsimagnetmootor, peamiselt sõltuvalt sõidurežiimist. .
Püsimagnetiga harjadeta alalisvoolumootori kiirust saab muuta. Püsimagnetitega sünkroonmootorid vajavad kiiruse muutmiseks spetsiaalseid ajameid, näiteks kolmekristallilist servoülekannet S3000B.
Vastavalt erinevate tööstuslike ja põllumajanduslike tootmismasinate nõudmistele jaotatakse mootoriajam kolme tüüpi: fikseeritud kiirusega ajam, kiirusekontrolli ajam ja täppiskontrolli ajam.
1, fikseeritud kiirusega ajam
Tööstus- ja põllumajandustootmises on suur arv masinaid, näiteks ventilaatorid, pumbad, kompressorid ja üldised tööpingid, mis vajavad pidevat tööd ühes suunas ja püsikiirusel. Varem olid enamus neist masinatest liikunud kolmefaasiliste või ühefaasiliste asünkroonmootoritega. Asünkroonmootorid on madala hinnaga, lihtsa ehitusega ja hõlpsasti hooldatavad ning sobivad väga hästi selliste masinate juhtimiseks. Asünkroonmootoril on aga madal kasutegur, väike võimsustegur ja suured kaod ning seda tüüpi mootoritel on suur pindala, mistõttu raiskatakse kasutamisel suurt hulka elektrienergiat. Teiseks, tööstuses ja põllumajanduses kasutatavate suure hulga ventilaatorite ja pumpade puhul tuleb sageli reguleerida voolukiirust, kohandades tavaliselt siibrit ja ventiili, mis kulutab palju elektrienergiat. Alates 1970-id kasutasid inimesed ventilaatorites ja pumbas asünkroonsete mootorite kiiruse reguleerimiseks invertereid, et reguleerida nende voolukiirust, ja saavutasid märkimisväärse energiasäästu. Kuid muunduri maksumus piirab selle kasutamist ja asünkroonmootori enda madal efektiivsus on endiselt olemas.
Näiteks kodumajapidamises kasutatavates kliimaseadmete kompressorites kasutati algselt ühefaasilisi asünkroonmootoreid ja nende tööd kontrolliti lülitamise teel ning müra ja kõrge temperatuuri kõikumise vahemik polnud piisav. 1990-ide alguses võttis Jaapani Toshiba Corporation esmalt kasutusele kompressori juhtimisseadmes asünkroonmootori muutuva sagedusega kiiruse reguleerimise. Sageduse muundamise kiiruse reguleerimise eelised soodustasid inverter-kliimaseadme väljatöötamist. Viimastel aastatel on Jaapani Hitachi, Sanyo ja teised ettevõtted asünkroonse mootori sageduse juhtimise asemel hakanud kasutama püsimagnetitega harjadeta mootoreid, parandades märkimisväärselt tõhusust, saavutades parema energiasäästu ja vähendades veelgi müra sama nimivõimsuse ja nimikiirusega. Järgmisena on ühefaasilise asünkroonmootori maht ja kaal 100% ning püsimagnetiga harjadeta alalisvoolumootori maht on 38.6%, kaal on 34.8%, vase kogus on 20.9% ja raua kogus on 36.5%. Rohkem kui 10% ja kiirus on mugav, hind on samaväärne asünkroonse mootori sageduse juhtimisega. Püsimagnetiliste harjadeta alalisvoolumootori kasutamine kliimaseadmes soodustab kliimaseadme uuendamist.
2, kiiruse juhtimise ajam
Töötavaid masinaid on üsna palju ning nende sõidukiirust tuleb suvaliselt seadistada ja reguleerida, kuid kiirusekontrolli täpsuse nõuded pole eriti kõrged. Sellistel ajamissüsteemidel on palju rakendusi pakkimismasinates, toidumasinates, trükimasinates, materjalide käitlemise masinates, tekstiilimasinates ja transpordivahendites. Sellises kiiruseregulatsiooni rakendusalas on enim kasutatud alalisvoolumootori kiiruse kontrollsüsteemi. Pärast jõuelektroonika ja juhtimistehnoloogia väljatöötamist 1970ides tungis asünkroonmootori muutuva sagedusega kiiruse reguleerimine kiiresti originaalse alalisvoolu kiiruse juhtimissüsteemi rakendusalasse. . Selle põhjuseks on asjaolu, et ühelt poolt on asünkroonmootori muutuva sagedusega kiiruse kontrollsüsteemi jõudlushind võrreldav alalisvoolu kiiruse juhtimissüsteemi omaga. Teisest küljest on asünkroonmootoril lihtne tootmisprotsess, kõrge efektiivsus ja sama võimsusega mootoril on vähem vaske kui alalisvoolumootoril. Mugava hoolduse eelised ja nii edasi. Seetõttu on asünkroonse mootori sageduse muundamise kiiruse reguleerimine paljudel juhtudel kiiresti asendanud alalisvoolu kiiruse reguleerimise süsteemi.
3, täppiskontrolli ajam
1 ülitäpne servojuhtimissüsteem
Servomootoritel on oluline roll tööstusautomaatika töö juhtimisel. Servomootorite rakenduse jõudluse nõuded on samuti erinevad. Praktilistes rakendustes on servomootoritel mitmesuguseid juhtimismeetodeid, nagu näiteks pöördemomendi juhtimine / voolu reguleerimine, kiiruse juhtimine, positsiooni juhtimine jms. Servomootorisüsteemis on kogenud ka alalisvoolu servo süsteemi, vahelduvvoolu servo süsteemi, astmelise mootori ajamissüsteemi ja kuni viimase ajani kõige atraktiivsemat püsimagnetmootori vahelduvvoolu servosüsteemi. Enamik viimastel aastatel imporditud automaatikaseadmeid, automaatse töötlemise seadmeid ja roboteid on võtnud vastu püsimagnetitega sünkroonmootori vahelduvvoolu servosüsteemi.
2 püsiva magnet sünkroonmootor infotehnoloogias
Tänapäeval on infotehnoloogia kõrgelt arenenud, samuti on kõrgelt arenenud erinevad arvuti lisaseadmed ja kontoriautomaatika seadmed. Nõudlus võtmekomponentidega mikromootorite järele on suur ning täpsuse ja jõudluse nõuded muutuvad üha kõrgemaks. Selliste mikromootorite nõuded on miniatuurimine, hõrenemine, suur kiirus, pikk kasutusiga, kõrge töökindlus, madal müratase ja madal vibratsioon ning täpsusnõuded on eriti kõrged.
Püsimagnetiga sünkroonmootor on sünkroonmootor, mis genereerib sünkroonse pöörleva magnetvälja püsimagneti ergutamise teel. Püsimagnet toimib pöörleva magnetvälja tekitamiseks rootorina. Kolmefaasiline staatori mähis läbib pöörleva magnetvälja mõjul armatuuri reaktsiooni, et kutsuda esile kolmefaasiline sümmeetriline vool.
Sel ajal muundatakse rootori kineetiline energia elektrienergiaks ja generaatorina kasutatakse püsimagnetiga sünkroonmootorit. Lisaks, kui staatori pool on ühendatud kolmefaasilise sümmeetrilise vooluga, kuna kolmefaasiline staator erineb ruumiasendis 120i järgi, on kolmefaasiline staatori vool ruumis. Genereeritakse pöörlev magnetväli ja rootori pöörlev magnetväli mõjutab elektromagnetilist jõudu. Sel ajal muundatakse elektrienergia kineetiliseks energiaks ja mootorina kasutatakse püsimagneti sünkroonmootorit.
Tööviis:
1. Generaatori ergutusvoolu saamiseks mitu võimalust
1) alalisvoolugeneraatori toiteallika erutusrežiim
Seda tüüpi ergutusgeneraatoril on spetsiaalne alalisvoolugeneraator. Seda spetsiaalset alalisvoolugeneraatorit nimetatakse alalisvoolu ergutiks. Ergastaja on generaatoriga üldiselt koaksiaalne. Generaatori ergutusmähis läbib suurele võllile kinnitatud libisemisrõnga. Ja fikseeritud hari võtab ergutist alalisvoolu. Selle ergutusrežiimi eelised on sõltumatu ergutusvool, usaldusväärne töö ja vähendatud enesetarbimiseks mõeldud elektritarbimine. See on generaatorite peamine ergutusrežiim viimastel aastakümnetel ja sellel on küps töökogemus. Puuduseks on see, et ergastuse reguleerimise kiirus on aeglane ja hoolduskoormus on suur, seetõttu kasutatakse seda harva üksustes, mis ületavad 10MW.
2) vahelduvvoolu erguti toite erutusrežiim
Mõned kaasaegsed suure võimsusega generaatorid kasutavad ergutusvoolu saamiseks ergutit. Vahelduvvoolu erguti on paigaldatud ka generaatori suurele võllile. Vahelduvvoolu väljund puhastatakse ja antakse ergutamiseks generaatori rootorile. Sel ajal kuulub generaatori erutusrežiim ergastuse režiimi ja staatilise alalduse seadme tõttu nimetatakse seda ka staatilise erutuse ergutamiseks, vahelduvvoolu teisene erguti pakub erutusvoolu. Vahelduvvoolu sekundaarne erguti võib olla püsimagnetimõõteseade või vahelduvvoolugeneraator, millel on ise põnev püsipingeseade. Ergastuse reguleerimise kiiruse parandamiseks kasutab vahelduvvoolu erguti tavaliselt keskmise sagedusega generaatorit 100-200 Hz, samal ajal kui vahelduvvoolu lisaerguti kasutab vahesageduse generaatorit 400-500 Hz. Generaatori alalisvoolu ergutusmähis ja kolmefaasiline vahelduvmähis on keritud staatori pilusse. Rootoril on ainult hambad ja pilud ning pole mähiseid, nagu käik. Seetõttu pole sellel pöörlevaid osi, nagu harjad ja libisemisrõngad, ning see töötab usaldusväärselt. Kasuliku mudeli eelised on lihtne struktuur, mugav tootmisprotsess jms. Puuduseks on see, et müra on suur ja vahelduvvoolu potentsiaali harmooniline komponent on samuti suur.
3) erguti erutusrežiim
Ergastusrežiimis spetsiaalset ergastajat ei pakuta ning ergutusvõimsus saadakse generaatorilt endalt, see puhastatakse ja seejärel tarnitakse generaatori enda jaoks ergutamiseks, mida nimetatakse iseteostatud staatiliseks ergastuseks. Enese ergastatud staatilise erutuse võib jagada enese ergutamiseks ja iseenda ergutamiseks. Eneseeraldusrežiim See saavutab erutusvoolu generaatori väljalaskeavaga ühendatud alalditrafo kaudu ja tarnib selle generaatorile ergutamiseks pärast puhastamist. Selle ergutusrežiimi eelised on lihtne struktuur, vähem seadmeid, vähem investeeringuid ja vähem hooldust. Lisaks alaldusele ja muundumisele on iseseirendusrežiimil ka suure võimsusega voolutrafo, mis on järjestikku ühendatud generaatori staatori vooluringiga. Selle trafo funktsioon on tekitada lühise korral generaatorile suur erutusvool, et kompenseerida alaldi trafo väljundi puudust. Sellel ergutusmeetodil on kahte tüüpi ergastamise energiaallikaid: alaldi trafo abil saadud pingeallikas ja seeriamuunduri abil saadud vooluallikas.
