محرك مغناطيسي نادر خفيف الوزن ، محرك متزامن صغير 6 أقطاب

السمة المميزة لـ PMACMs - المغناطيس الدائم داخل دوارها - يتم العمل عليها بواسطة المجال المغناطيسي الدوار (RMF) لملفات الجزء الثابت ، ويتم صدها في حركة دورانية.هذا انحراف عن الدوارات الأخرى ، حيث يجب تحفيز القوة المغناطيسية أو توليدها في مبيت الدوار ، مما يتطلب مزيدًا من التيار.هذا يعني أن PMACM أكثر كفاءة بشكل عام من المحركات الحثية ، حيث أن المجال المغناطيسي للدوران دائم ولا يحتاج إلى مصدر طاقة لاستخدامه في توليدها.هذا يعني أيضًا أنها تتطلب محركًا متغير التردد (محرك VFD أو PM) للعمل ، وهو نظام تحكم يعمل على تنعيم عزم الدوران الناتج عن هذه المحركات.من خلال تشغيل وإيقاف التيار إلى لفات الجزء الثابت في مراحل معينة من دوران الدوار ، يتحكم محرك PM في نفس الوقت في عزم الدوران والتيار ويستخدم هذه البيانات لحساب موضع الدوار ، وبالتالي سرعة خرج العمود.إنها آلات متزامنة ، حيث أن سرعتها الدورانية تتطابق مع سرعة RMF.هذه الآلات جديدة نسبيًا ولا تزال قيد التحسين ، لذا فإن التشغيل المحدد لأي جهاز PMACM هو ، في الوقت الحالي ، فريدًا بشكل أساسي لكل تصميم.

معادلة EMF وعزم الدوران

في آلة متزامنة ، يُطلق على متوسط ​​EMF المستحث لكل مرحلة اسم المستحثات الديناميكية EMF في محرك متزامن ، ويكون التدفق المقطوع بواسطة كل موصل لكل ثورة هو Pϕ Weber

ثم الوقت المستغرق لإكمال ثورة واحدة هو 60 / نيوتن

يمكن حساب متوسط ​​EMF المستحث لكل موصل باستخدام

(PϕN / 60) × Zph = (PϕN / 60) × 2Tph

حيث Tph = Zph / 2

لذلك ، فإن متوسط ​​EMF لكل مرحلة هو ،

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

حيث Tph = لا.من المنعطفات متصلة في سلسلة لكل مرحلة

ϕ = التدفق / القطب في ويبر

P = لا.من أعمدة

F = التردد بالهرتز

Zph = لا.من الموصلات متصلة في سلسلة لكل مرحلة.= Zph / 3

تعتمد معادلة EMF على الملفات والموصلات الموجودة في الجزء الثابت.بالنسبة لهذا المحرك ، يتم أيضًا مراعاة عامل التوزيع Kd وعامل الخطوة Kp.

ومن ثم ، E = 4 x ϕ xfx Tph xKd x Kp

يتم إعطاء معادلة عزم الدوران لمحرك متزامن مغناطيسي دائم على النحو التالي ،

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / m

لماذا تختار محركات التيار المتردد ذات المغناطيس الدائم؟

توفر محركات التيار المتردد ذات المغناطيس الدائم (PMAC) العديد من المزايا مقارنة بأنواع المحركات الأخرى ، بما في ذلك:

كفاءة عالية: تتميز محركات PMAC بكفاءة عالية نظرًا لعدم وجود خسائر في النحاس الدوار وتقليل خسائر اللف.يمكنهم تحقيق كفاءات تصل إلى 97٪ ، مما يؤدي إلى توفير كبير في الطاقة.

كثافة الطاقة العالية: تتميز محركات PMAC بكثافة طاقة أعلى مقارنة بأنواع المحركات الأخرى ، مما يعني أنها يمكن أن تنتج طاقة أكبر لكل وحدة حجم ووزن.هذا يجعلها مثالية للتطبيقات حيث تكون المساحة محدودة.

كثافة عزم دوران عالية: تتميز محركات PMAC بكثافة عزم دوران عالية ، مما يعني أنها يمكن أن تنتج المزيد من عزم الدوران لكل وحدة حجم ووزن.هذا يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب عزم دوران عالي.

انخفاض الصيانة: نظرًا لأن محركات PMAC لا تحتوي على فرش ، فإنها تتطلب صيانة أقل ولها عمر أطول من أنواع المحركات الأخرى.

تحكم محسّن: تتمتع محركات PMAC بتحكم أفضل في السرعة وعزم الدوران مقارنةً بأنواع المحركات الأخرى ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا.

صديقة للبيئة: تعد محركات PMAC صديقة للبيئة أكثر من أنواع المحركات الأخرى لأنها تستخدم معادن أرضية نادرة ، والتي يسهل إعادة تدويرها وتنتج نفايات أقل مقارنة بأنواع المحركات الأخرى.

بشكل عام ، فإن مزايا محركات PMAC تجعلها خيارًا ممتازًا لمجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك السيارات الكهربائية والآلات الصناعية وأنظمة الطاقة المتجددة.

SPM مقابل IPM

يمكن فصل محرك PM إلى فئتين رئيسيتين: محركات المغناطيس الدائم السطحي (SPM) ومحركات المغناطيس الدائم الداخلية (IPM).لا يحتوي أي نوع من تصميم المحرك على قضبان دوارة.يولد كلا النوعين تدفقًا مغناطيسيًا بواسطة مغناطيس دائم مثبت على الدوار أو بداخله.

تحتوي محركات SPM على مغناطيس مثبت على السطح الخارجي لسطح الدوار.بسبب هذا التركيب الميكانيكي ، تكون قوتها الميكانيكية أضعف من تلك الموجودة في محركات IPM.تحد القوة الميكانيكية الضعيفة من السرعة الميكانيكية الآمنة القصوى للمحرك.بالإضافة إلى ذلك ، تعرض هذه المحركات بروز مغناطيسي محدود للغاية (Ld ≈ Lq).

قيم المحاثة المقاسة عند أطراف الدوار متسقة بغض النظر عن موضع العضو الدوار.بسبب نسبة الملوحة القريبة من الوحدة ، تعتمد تصميمات محرك SPM بشكل كبير ، إن لم يكن بالكامل ، على مكون عزم الدوران المغناطيسي لإنتاج عزم الدوران.

تحتوي محركات IPM على مغناطيس دائم مدمج في الدوار نفسه.على عكس نظرائهم في SPM ، فإن موقع المغناطيس الدائم يجعل محركات IPM سليمة ميكانيكيًا للغاية ، ومناسبة للعمل بسرعات عالية جدًا.يتم تحديد هذه المحركات أيضًا من خلال نسبة الملوحة المغناطيسية العالية نسبيًا (Lq> Ld).نظرًا لبروزها المغناطيسي ، فإن محرك IPM لديه القدرة على توليد عزم الدوران من خلال الاستفادة من مكونات عزم الدوران المغناطيسية والمقاومة للمحرك.

الاستشعار الذاتي مقابل عملية الحلقة المغلقة

تتيح التطورات الحديثة في تقنية القيادة لمحركات التيار المتردد القياسية "الاكتشاف الذاتي" وتتبع موضع مغناطيس المحرك.عادةً ما يستخدم نظام الحلقة المغلقة قناة z-pulse لتحسين الأداء.من خلال إجراءات معينة ، يعرف محرك الأقراص الموضع الدقيق لمغناطيس المحرك عن طريق تتبع قنوات A / B وتصحيح الأخطاء في القناة z.إن معرفة الموضع الدقيق للمغناطيس يسمح بإنتاج عزم الدوران الأمثل مما يؤدي إلى الكفاءة المثلى.

إضعاف / تكثيف الجريان لمحركات الجسيمات الدقيقة

يتم إنشاء التدفق في محرك مغناطيسي دائم بواسطة المغناطيس.يتبع مجال التدفق مسارًا معينًا يمكن تعزيزه أو معارضته.سيسمح تعزيز مجال التدفق أو تكثيفه للمحرك بزيادة إنتاج عزم الدوران مؤقتًا.ستؤدي معارضة مجال التدفق إلى إبطال المجال المغناطيسي الحالي للمحرك.سيحد مجال المغناطيس المنخفض من إنتاج عزم الدوران ، ولكنه يقلل من جهد التيار الكهربي الخلفي.يعمل الجهد الكهربي الخلفي المنخفض على تحرير الجهد لدفع المحرك للعمل بسرعات خرج أعلى.يتطلب كلا النوعين من العمليات تيارًا إضافيًا للمحرك.يحدد اتجاه تيار المحرك عبر المحور d ، الذي توفره وحدة التحكم في المحرك ، التأثير المطلوب.

يتميز المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم بالخصائص التالية:

1. الكفاءة المقدرة 2٪ إلى 5٪ أعلى من المحركات غير المتزامنة العادية ؛

2. ترتفع الكفاءة بسرعة مع زيادة الحمل.عندما يتغير الحمل في نطاق 25٪ إلى 120٪ ، فإنه يحافظ على كفاءة عالية.نطاق التشغيل عالي الكفاءة أعلى بكثير من نطاق المحركات غير المتزامنة العادية.الحمل الخفيف والحمل المتغير والحمل الكامل جميعها لها تأثيرات كبيرة في توفير الطاقة ؛

3. عوامل القدرة تصل إلى 0.95 وما فوق ، لا يتطلب أي تعويض تفاعلي ؛

4. تم تحسين عامل الطاقة بشكل كبير.بالمقارنة مع المحركات غير المتزامنة ، يتم تقليل تيار التشغيل بأكثر من 10٪.بسبب الانخفاض في فاقد تيار التشغيل والنظام ، يمكن تحقيق تأثيرات توفير الطاقة بحوالي 1٪.

5. ارتفاع درجة الحرارة المنخفضة ، كثافة الطاقة العالية: 20 كيلو أقل من ارتفاع درجة حرارة المحرك غير المتزامن ثلاثي الأطوار ، ارتفاع درجة حرارة التصميم هو نفسه ويمكن تحويله إلى حجم أصغر ، مما يوفر مواد أكثر فاعلية ؛

6. عزم دوران عالي وقدرة تحميل زائدة عالية: وفقًا للمتطلبات ، يمكن تصميمها بعزم دوران عالي (3-5 مرات) وقدرة تحميل زائدة عالية.

7. يتم استخدام نظام التحكم في سرعة التردد المتغير ، وهو أفضل في الاستجابة الديناميكية وأفضل من المحركات غير المتزامنة.

8. أبعاد التثبيت هي نفسها المحركات غير المتزامنة المستخدمة حاليًا على نطاق واسع ، والتصميم والاختيار مريح للغاية.

9. نظرًا للزيادة في عامل الطاقة ، يتم تقليل الطاقة المرئية لمحول نظام إمداد الطاقة بشكل كبير ، مما يحسن قدرة إمداد الطاقة للمحول ، ويمكن أيضًا أن يقلل بشكل كبير من تكلفة كابل النظام (مشروع جديد) ؛

بعض المشاكل الصغيرة التي يسهل التغاضي عنها حول المحرك:

1. لماذا لا يمكن استخدام المحركات العامة في مناطق الهضبة؟

للارتفاع تأثيرات ضارة على ارتفاع درجة حرارة المحرك ، وهالة المحرك (محرك الجهد العالي) ، وتبديل محرك التيار المستمر.يجب ملاحظة الجوانب الثلاثة التالية:

(1) كلما زاد الارتفاع ، زاد ارتفاع درجة حرارة المحرك ، وانخفضت طاقة الخرج.ومع ذلك ، عندما تنخفض درجة الحرارة مع زيادة الارتفاع بدرجة كافية لتعويض تأثير الارتفاع على ارتفاع درجة الحرارة ، يمكن أن تظل طاقة الخرج المقدرة للمحرك دون تغيير ؛

(2) يجب اتخاذ تدابير مكافحة الهالة عند استخدام محرك الجهد العالي في الهضبة ؛

(3) الارتفاع ليس جيدًا لاستبدال محرك التيار المستمر ، لذا انتبه إلى اختيار مواد فرشاة الكربون.

2. لماذا المحرك غير مناسب لتشغيل الحمولة الخفيفة؟

عندما يعمل المحرك بحمل خفيف ، فإنه سوف يتسبب في:

(1) معامل القدرة للمحرك منخفض ؛

(2) كفاءة المحرك منخفضة.

(3) سوف يتسبب في إهدار المعدات والتشغيل غير الاقتصادي.

3. لماذا لا يمكن تشغيل المحرك في بيئة باردة؟

سيؤدي الاستخدام المفرط للمحرك في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة إلى:

(1) شقوق عزل المحرك ؛

(2) شحوم المحامل تتجمد ؛

(3) مسحوق لحام وصلة السلك مسحوق.

لذلك ، يجب تسخين المحرك وتخزينه في بيئة باردة ، ويجب فحص اللفات والمحامل قبل التشغيل.

4. لماذا لا يستخدم محرك 60 هرتز مصدر طاقة 50 هرتز؟

عندما يتم تصميم المحرك ، تعمل ألواح الصلب السليكونية بشكل عام في منطقة التشبع لمنحنى المغنطة.عندما يكون جهد إمداد الطاقة ثابتًا ، فإن تقليل التردد سيزيد من التدفق المغناطيسي وتيار الإثارة ، مما يؤدي إلى زيادة تيار المحرك واستهلاك النحاس ، مما سيؤدي في النهاية إلى زيادة ارتفاع درجة حرارة المحرك.في الحالات الشديدة ، قد يحترق المحرك بسبب ارتفاع درجة حرارة الملف.

5.بداية ناعمة للمحرك

البداية الناعمة لها تأثير محدود في توفير الطاقة ، ولكنها يمكن أن تقلل من تأثير بدء التشغيل على شبكة الطاقة ، ويمكن أن تحقق أيضًا بداية سلسة لحماية وحدة المحرك.وفقًا لنظرية الحفاظ على الطاقة ، نظرًا لإضافة دائرة تحكم معقدة نسبيًا ، فإن البداية الناعمة لا توفر الطاقة فحسب ، بل تزيد أيضًا من استهلاك الطاقة.لكنها يمكن أن تقلل من بدء تيار الدائرة وتلعب دورًا وقائيًا.

10. عند بناء المشروع الجديد ، تستخدم جميع أنظمة القيادة محركات متزامنة ذات مغناطيس دائم ، ويكون استثمار المشروع في الأساس نفس استخدام المحركات غير المتزامنة ، ويمكن أن يستمر المشروع في الحصول على مزايا توفير الطاقة بعد وضع المشروع في عملية؛

في القطاع الصناعي العام ، استبدال المحركات غير المتزامنة عالية الكفاءة (380/660/1140 فولت) ذات الجهد المنخفض ، يوفر النظام 5٪ إلى 30٪ من الطاقة ، والمحركات غير المتزامنة ذات الجهد العالي (6kV / 10kV) عالية الكفاءة ، يوفر النظام 2٪ to10٪.