มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรคืออะไรและทำงานอย่างไร

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรคืออะไรและทำงานอย่างไร

ในระบบไฟฟ้า มอเตอร์ซิงโครนัส เป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟสที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดซึ่งเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล มอเตอร์ประเภทนี้ทำงานด้วยความเร็วซิงโครนัสซึ่งเป็นค่าคงที่และซิงโครนัสกับความถี่การจ่ายและระยะเวลาของการหมุนเท่ากับเลขอินทิกรัล ของรอบ AC นั่นหมายถึงความเร็วของมอเตอร์เท่ากับสนามแม่เหล็กหมุน มอเตอร์ประเภทนี้ส่วนใหญ่ใช้ใน ระบบไฟฟ้า เพื่อปรับปรุงตัวประกอบกำลัง มีมอเตอร์ซิงโครนัสที่ไม่ตื่นเต้นและตื่นเต้นซึ่งทำงานตามอำนาจแม่เหล็กของมอเตอร์ มอเตอร์แบบรีฝืนมอเตอร์ฮิสเทรีซิสและมอเตอร์แม่เหล็กถาวรเป็นมอเตอร์ซิงโครนัสที่ไม่ตื่นเต้น บทความนี้เกี่ยวกับการทำงานของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร



มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรคืออะไร?

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรเป็นหนึ่งในประเภทของมอเตอร์ซิงโครนัส AC ซึ่งสนามจะตื่นเต้นกับแม่เหล็กถาวรที่สร้าง EMF ด้านหลังแบบไซน์ ประกอบด้วยโรเตอร์และสเตเตอร์แบบเดียวกับของ มอเตอร์เหนี่ยวนำ แต่แม่เหล็กถาวรใช้เป็นโรเตอร์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องพันสนามที่คดเคี้ยว โรเตอร์ . เป็นที่รู้จักกันในชื่อมอเตอร์ไซน์เวฟ 3 เฟสแบบไม่มีแปรงถ่าน ไดอะแกรมมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร ดังแสดงด้านล่าง


มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร



ทฤษฎีมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรมีประสิทธิภาพมากไร้แปรงถ่านรวดเร็วปลอดภัยและให้ประสิทธิภาพไดนามิกสูงเมื่อเทียบกับมอเตอร์ทั่วไป สร้างแรงบิดที่ราบรื่นเสียงรบกวนต่ำและส่วนใหญ่ใช้สำหรับการใช้งานความเร็วสูงเช่น หุ่นยนต์ . เป็นมอเตอร์ซิงโครนัส AC 3 เฟสที่ทำงานด้วยความเร็วซิงโครนัสกับแหล่งจ่ายไฟ AC ที่ใช้

แทนที่จะใช้ขดลวดสำหรับโรเตอร์แม่เหล็กถาวรจะถูกติดตั้งเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กหมุน เนื่องจากไม่มีแหล่งจ่ายไฟ DC สิ่งเหล่านี้ ประเภทของมอเตอร์ ง่ายมากและต้นทุนน้อย ประกอบด้วยสเตเตอร์ที่มีขดลวด 3 เส้นติดตั้งอยู่และโรเตอร์ที่ติดตั้งแม่เหล็กถาวรเพื่อสร้างเสาสนาม แหล่งจ่ายไฟ AC อินพุต 3 เฟสมอบให้กับสเตเตอร์เพื่อเริ่มทำงาน



หลักการทำงาน

หลักการทำงานของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร คล้ายกับมอเตอร์ซิงโครนัส ขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กหมุนที่สร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้วยความเร็วซิงโครนัส เมื่อขดลวดสเตเตอร์ได้รับพลังงานโดยให้แหล่งจ่าย 3 เฟสสนามแม่เหล็กหมุนจะถูกสร้างขึ้นระหว่างช่องว่างของอากาศ

สิ่งนี้ก่อให้เกิดแรงบิดเมื่อเสาสนามโรเตอร์จับสนามแม่เหล็กหมุนด้วยความเร็วซิงโครนัสและโรเตอร์จะหมุนอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากมอเตอร์เหล่านี้ไม่ใช่มอเตอร์สตาร์ทด้วยตนเองจึงจำเป็นต้องจัดหาแหล่งจ่ายไฟความถี่ตัวแปร


EMF และสมการแรงบิด

ในเครื่องซิงโครนัส EMF เฉลี่ยที่เหนี่ยวนำต่อเฟสเรียกว่าไดนามิกทำให้เกิด EMF ในมอเตอร์ซิงโครนัสฟลักซ์ที่ตัดโดยตัวนำแต่ละตัวต่อการปฏิวัติคือ Pϕ Weber
จากนั้นเวลาที่ใช้ในการปฏิวัติหนึ่งครั้งคือ 60 / N วินาที

EMF เฉลี่ยที่เหนี่ยวนำต่อตัวนำสามารถคำนวณได้โดยใช้

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

ที่ไหน Tph = Zph / 2

ดังนั้น EMF เฉลี่ยต่อเฟสคือ

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

โดยที่ Tph = ไม่ จำนวนรอบที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมต่อเฟส

ϕ = ฟลักซ์ / ขั้วในเวเบอร์

P = ไม่ ของเสา

F = ความถี่ในเฮิรตซ์

Zph = ไม่ ของตัวนำที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมต่อเฟส = Zph / 3

สมการ EMF ขึ้นอยู่กับขดลวดและตัวนำบนสเตเตอร์ สำหรับมอเตอร์นี้จะพิจารณาปัจจัยการกระจาย Kd และปัจจัยพิทช์ Kp ด้วย

ดังนั้น E = 4 x ϕ x f x Tph xKd x Kp

สมการแรงบิดของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรได้รับเป็น

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

การควบคุมแรงบิดโดยตรงของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

ในการควบคุมมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรเราใช้ ระบบควบคุม . ใช้เทคนิคการควบคุมที่จำเป็นทั้งนี้ขึ้นอยู่กับงาน วิธีการควบคุมที่แตกต่างกันของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรคือ

หมวดหมู่ไซน์

  • เกลา
  • Vector: Field oriented control (FOC) (มีและไม่มีเซ็นเซอร์ตำแหน่ง)
  • การควบคุมแรงบิดโดยตรง

หมวดหมู่สี่เหลี่ยมคางหมู

  • วงเปิด
  • วงปิด (มีและไม่มีเซ็นเซอร์ตำแหน่ง)

เทคโนโลยีการควบคุมแรงบิดโดยตรงของมอเตอร์นี้เป็นวงจรควบคุมที่ง่ายมากพร้อมด้วยสมรรถนะไดนามิกที่มีประสิทธิภาพและช่วงการควบคุมที่ดี ไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งใด ๆ สำหรับโรเตอร์ ข้อเสียเปรียบหลักของการใช้วิธีการควบคุมนี้คือทำให้เกิดแรงบิดสูงและกระแสกระเพื่อม

การก่อสร้าง

โครงสร้างมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร คล้ายกับมอเตอร์ซิงโครนัสพื้นฐาน แต่ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือโรเตอร์ โรเตอร์ไม่มีการคดเคี้ยวสนาม แต่ใช้แม่เหล็กถาวรในการสร้างเสาสนาม แม่เหล็กถาวรที่ใช้ใน PMSM ประกอบด้วยซามาเรียม - โคบอลต์และตัวกลางเหล็กและโบรอนเนื่องจากมีความสามารถในการซึมผ่านที่สูงขึ้น

แม่เหล็กถาวรที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือนีโอดิเมียม - โบรอน - เหล็กเนื่องจากมีต้นทุนที่เหมาะสมและมีความสะดวกในการใช้งาน ในประเภทนี้แม่เหล็กถาวรจะติดตั้งอยู่บนโรเตอร์ จากการติดตั้งแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์การสร้างมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรแบ่งออกเป็นสองประเภท พวกเขาคือ,

PMSM แบบติดตั้งบนพื้นผิว

ในโครงสร้างนี้แม่เหล็กจะติดตั้งอยู่บนพื้นผิวของโรเตอร์ เหมาะสำหรับการใช้งานความเร็วสูงเนื่องจากไม่แข็งแรง ให้ช่องว่างของอากาศสม่ำเสมอเนื่องจากการซึมผ่านของแม่เหล็กถาวรและช่องว่างอากาศเท่ากัน ไม่มีแรงบิดที่ไม่เต็มใจมีไดนามิกสูงและเหมาะสำหรับอุปกรณ์ความเร็วสูงเช่นหุ่นยนต์และไดรฟ์เครื่องมือ

ติดตั้งบนพื้นผิว

ติดตั้งบนพื้นผิว

ฝัง PMSM หรือ PMSM ภายใน

ในการก่อสร้างประเภทนี้แม่เหล็กถาวรจะถูกฝังลงในโรเตอร์ดังแสดงในรูปด้านล่าง เหมาะสำหรับการใช้งานความเร็วสูงและมีความทนทาน แรงบิดที่ไม่เต็มใจเกิดจากความสามารถของมอเตอร์

ฝัง PMSM

ฝัง PMSM

การทำงานของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

การทำงานของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรนั้นง่ายรวดเร็วและมีประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับมอเตอร์ทั่วไป การทำงานของ PMSM ขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กหมุนของสเตเตอร์และสนามแม่เหล็กคงที่ของโรเตอร์ แม่เหล็กถาวรใช้เป็นโรเตอร์เพื่อสร้างฟลักซ์แม่เหล็กคงที่ทำงานและล็อคด้วยความเร็วซิงโครนัส มอเตอร์ประเภทนี้คล้ายกับมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน

กลุ่มเฟสเซอร์เกิดขึ้นจากการรวมขดลวดของสเตเตอร์เข้าด้วยกัน กลุ่มเฟสเซอร์เหล่านี้รวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างการเชื่อมต่อที่แตกต่างกันเช่นสตาร์เดลต้าเฟสคู่และเฟสเดียว เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าฮาร์มอนิกขดลวดควรพันกันไม่นาน

เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟสให้กับสเตเตอร์มันจะสร้างสนามแม่เหล็กหมุนและสนามแม่เหล็กคงที่จะเกิดขึ้นเนื่องจากแม่เหล็กถาวรของโรเตอร์ โรเตอร์นี้ทำงานแบบซิงโครไนซ์ด้วยความเร็วซิงโครนัส การทำงานทั้งหมดของ PMSM ขึ้นอยู่กับช่องว่างของอากาศระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์ที่ไม่มีภาระ

หากช่องว่างอากาศมีขนาดใหญ่การสูญเสียการหมุนของมอเตอร์จะลดลง เสาสนามที่สร้างโดยแม่เหล็กถาวรมีความสำคัญ มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรไม่ใช่มอเตอร์สตาร์ทเอง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องควบคุมความถี่ตัวแปรของสเตเตอร์ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรเทียบกับ BLDC

ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) และ BLDC ( มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน ) รวมถึงสิ่งต่อไปนี้

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

BLDC

เป็นมอเตอร์ซิงโครนัส AC แบบไม่มีแปรงเหล่านี้เป็นมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน
ไม่มีการกระเพื่อมของแรงบิดมีการกระเพื่อมของแรงบิด
ประสิทธิภาพการทำงานสูงประสิทธิภาพการทำงานต่ำ
มีประสิทธิภาพมากกว่ามีประสิทธิภาพน้อยกว่า
ใช้ในงานอุตสาหกรรมรถยนต์เซอร์โวมอเตอร์หุ่นยนต์ไดรฟ์รถไฟ ฯลฯใช้ในระบบพวงมาลัยพาวเวอร์อิเล็กทรอนิกส์ระบบ HVAC ไดรฟ์รถไฟไฮบริด (ไฟฟ้า) ฯลฯ
สร้างสัญญาณรบกวนต่ำสร้างสัญญาณรบกวนสูง

ข้อดี

ข้อดีของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร รวม,

  • ให้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นด้วยความเร็วสูง
  • มีจำหน่ายในขนาดเล็กในแพ็คเกจที่แตกต่างกัน
  • การบำรุงรักษาและการติดตั้งทำได้ง่ายกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำ
  • สามารถรักษาแรงบิดได้เต็มที่ที่ความเร็วต่ำ
  • ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูง
  • ให้แรงบิดที่ราบรื่นและสมรรถนะแบบไดนามิก

ข้อเสีย

ข้อเสียของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรคือ

  • มอเตอร์ประเภทนี้มีราคาแพงมากเมื่อเทียบกับมอเตอร์เหนี่ยวนำ
  • สตาร์ทติดยากเพราะไม่ใช่มอเตอร์สตาร์ทเอง

การใช้งาน

แอพพลิเคชั่นมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรคือ

  • เครื่องปรับอากาศ
  • ตู้เย็น
  • คอมเพรสเซอร์ AC
  • เครื่องซักผ้าซึ่งขับเคลื่อนโดยตรง
  • พวงมาลัยเพาเวอร์ไฟฟ้ารถยนต์
  • เครื่องมือกล
  • ระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่เพื่อปรับปรุงตัวประกอบกำลังชั้นนำและล้าหลัง
  • การควบคุมแรงดึง
  • หน่วยเก็บข้อมูล.
  • ไดรฟ์เซอร์โว
  • การใช้งานในอุตสาหกรรมเช่นหุ่นยนต์การบินและอวกาศและอื่น ๆ อีกมากมาย

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ ภาพรวมของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร - นิยามการทำงานหลักการทำงานแผนภาพการก่อสร้างข้อดีข้อเสียการใช้งานแรงเคลื่อนไฟฟ้าและสมการแรงบิด นี่คือคำถามสำหรับคุณ 'จุดประสงค์ของการใช้แม่เหล็กถาวรในมอเตอร์ซิงโครนัสคืออะไร?