Động cơ điện tốc độ thấp mô-men xoắn nhỏ IP54 6KV 10KV Hiệu suất cao

nguyên tắc làm việc

Nguyên lý làm việc của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tương tự như động cơ đồng bộ.Nó phụ thuộc vào từ trường quay mà sinh ra sức điện động với tốc độ đồng bộ.Khi cuộn dây stato được cung cấp năng lượng bằng cách cung cấp nguồn 3 pha, một từ trường quay được tạo ra ở giữa các khe hở không khí.

Điều này tạo ra mô-men xoắn khi các cực của rôto giữ từ trường quay ở tốc độ đồng bộ và rôto quay liên tục.Vì những động cơ này không phải là động cơ tự khởi động nên cần cung cấp nguồn điện có tần số thay đổi.

EMF và phương trình mô-men xoắn

Trong máy điện đồng bộ, EMF trung bình sinh ra trên mỗi pha được gọi là EMF sinh ra động trong động cơ đồng bộ, từ thông cắt bởi mỗi dây dẫn trên mỗi vòng quay là Pϕ Weber

Vậy thời gian đi hết một vòng là 60/N giây

EMF trung bình gây ra trên mỗi dây dẫn có thể được tính bằng cách sử dụng

( PϕN / 60 ) x Zph = ( PϕN / 60 ) x 2Tph

Trong đó Tph = Zph / 2

Do đó, EMF trung bình trên mỗi pha là,

= 4 x ϕ x Tph x PN/120 = 4ϕfTph

Trong đó Tph = không.Số lượt mắc nối tiếp trên mỗi pha

ϕ = từ thông/cực trong weber

P = không.cực

F= tần số tính bằng Hz

Zph = không.Của các dây dẫn nối tiếp trên mỗi pha.= Zph/3

Phương trình EMF phụ thuộc vào cuộn dây và dây dẫn trên stato.Đối với động cơ này, hệ số phân phối Kd và hệ số bước Kp cũng được xem xét.

Do đó, E = 4 x ϕ xfx Tph xKd x Kp

Phương trình mô-men xoắn của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu được cho là,

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Tại sao chọn động cơ điện xoay chiều nam châm vĩnh cửu?

Động cơ AC nam châm vĩnh cửu (PMAC) mang lại một số ưu điểm so với các loại động cơ khác, bao gồm:

Hiệu suất cao: Động cơ PMAC có hiệu suất cao do không có tổn thất đồng rôto và giảm tổn thất cuộn dây.Chúng có thể đạt hiệu suất lên đến 97%, giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể.

Mật độ công suất cao: Động cơ PMAC có mật độ công suất cao hơn so với các loại động cơ khác, có nghĩa là chúng có thể tạo ra nhiều công suất hơn trên một đơn vị kích thước và trọng lượng.Điều này khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng có không gian hạn chế.

Mật độ mô-men xoắn cao: Động cơ PMAC có mật độ mô-men xoắn cao, có nghĩa là chúng có thể tạo ra nhiều mô-men xoắn hơn trên mỗi đơn vị kích thước và trọng lượng.Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu mô-men xoắn cao.

Giảm bảo trì: Vì động cơ PMAC không có chổi than nên chúng cần ít bảo trì hơn và có tuổi thọ cao hơn các loại động cơ khác.

Điều khiển được cải thiện: Động cơ PMAC có khả năng kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn tốt hơn so với các loại động cơ khác, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu điều khiển chính xác.

Thân thiện với môi trường: Động cơ PMAC thân thiện với môi trường hơn các loại động cơ khác vì chúng sử dụng kim loại đất hiếm, dễ tái chế và tạo ra ít chất thải hơn so với các loại động cơ khác.

Nhìn chung, những ưu điểm của động cơ PMAC khiến chúng trở thành lựa chọn tuyệt vời cho nhiều ứng dụng, bao gồm xe điện, máy móc công nghiệp và hệ thống năng lượng tái tạo.

Động cơ AC nam châm vĩnh cửu (PMAC) có nhiều ứng dụng bao gồm:

Máy móc công nghiệp: Động cơ PMAC được sử dụng trong nhiều ứng dụng máy móc công nghiệp, chẳng hạn như máy bơm, máy nén, quạt và máy công cụ.Chúng mang lại hiệu quả cao, mật độ năng lượng cao và điều khiển chính xác, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng này.

Người máy: Động cơ PMAC được sử dụng trong các ứng dụng người máy và tự động hóa, nơi chúng cung cấp mật độ mô-men xoắn cao, điều khiển chính xác và hiệu quả cao.Chúng thường được sử dụng trong cánh tay rô-bốt, dụng cụ gắp và các hệ thống điều khiển chuyển động khác.

Hệ thống HVAC: Động cơ PMAC được sử dụng trong các hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí (HVAC), nơi chúng mang lại hiệu quả cao, điều khiển chính xác và độ ồn thấp.Chúng thường được sử dụng trong quạt và máy bơm trong các hệ thống này.

Hệ thống năng lượng tái tạo: Động cơ PMAC được sử dụng trong các hệ thống năng lượng tái tạo, chẳng hạn như tua-bin gió và thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời, nơi chúng mang lại hiệu quả cao, mật độ năng lượng cao và điều khiển chính xác.Chúng thường được sử dụng trong các máy phát điện và hệ thống theo dõi trong các hệ thống này.

Thiết bị y tế: Động cơ PMAC được sử dụng trong thiết bị y tế, chẳng hạn như máy MRI, nơi chúng cung cấp mật độ mô-men xoắn cao, điều khiển chính xác và độ ồn thấp.Chúng thường được sử dụng trong các động cơ dẫn động các bộ phận chuyển động trong các máy này.

SPM so với IPM

Động cơ PM có thể được chia thành hai loại chính: động cơ nam châm vĩnh cửu bề mặt (SPM) và động cơ nam châm vĩnh cửu bên trong (IPM).Cả hai loại thiết kế động cơ đều không chứa các thanh rôto.Cả hai loại đều tạo ra từ thông bằng các nam châm vĩnh cửu được gắn vào hoặc bên trong rôto.

Động cơ SPM có nam châm gắn bên ngoài bề mặt rôto.Do cách lắp cơ học này, độ bền cơ học của chúng yếu hơn so với động cơ IPM.Độ bền cơ học suy yếu giới hạn tốc độ cơ học an toàn tối đa của động cơ.Ngoài ra, các động cơ này thể hiện độ mặn từ tính rất hạn chế (Ld ≈ Lq).

Các giá trị điện cảm được đo tại các đầu nối của rôto là nhất quán bất kể vị trí của rôto.Do tỷ lệ độ mặn gần như thống nhất, các thiết kế động cơ SPM phụ thuộc đáng kể, nếu không muốn nói là hoàn toàn, vào thành phần mô-men xoắn từ tính để tạo ra mô-men xoắn.

Động cơ IPM có một nam châm vĩnh cửu được gắn vào rôto.Không giống như các đối tác SPM của chúng, vị trí của các nam châm vĩnh cửu làm cho động cơ IPM hoạt động rất tốt về mặt cơ học và phù hợp để vận hành ở tốc độ rất cao.Những động cơ này cũng được xác định bởi tỷ lệ độ mặn từ tính tương đối cao (Lq > Ld).Do tính chất mặn từ tính của chúng, động cơ IPM có khả năng tạo ra mô-men xoắn bằng cách tận dụng cả thành phần mô-men xoắn từ tính và từ trở của động cơ.

Tự cảm biến so với hoạt động vòng kín

Những tiến bộ gần đây trong công nghệ truyền động cho phép truyền động xoay chiều tiêu chuẩn “tự phát hiện” và theo dõi vị trí nam châm của động cơ.Hệ thống vòng kín thường sử dụng kênh xung z để tối ưu hóa hiệu suất.Thông qua các thói quen nhất định, biến tần biết vị trí chính xác của nam châm động cơ bằng cách theo dõi các kênh A/B và sửa lỗi với kênh z.Biết vị trí chính xác của nam châm cho phép tạo ra mô-men xoắn tối ưu dẫn đến hiệu quả tối ưu.

Làm suy yếu / tăng cường thông lượng của động cơ PM

Từ thông trong động cơ nam châm vĩnh cửu được tạo ra bởi các nam châm.Trường thông lượng đi theo một đường nhất định, có thể được tăng cường hoặc chống lại.Tăng cường hoặc tăng cường trường từ thông sẽ cho phép động cơ tạm thời tăng sản lượng mô-men xoắn.Đối lập với trường từ thông sẽ phủ nhận trường nam châm hiện có của động cơ.Trường nam châm giảm sẽ hạn chế sản xuất mô-men xoắn, nhưng giảm điện áp ngược.Điện áp back-emf giảm sẽ giải phóng điện áp để đẩy động cơ hoạt động ở tốc độ đầu ra cao hơn.Cả hai loại hoạt động đều yêu cầu dòng điện động cơ bổ sung.Hướng của dòng điện động cơ qua trục d, được cung cấp bởi bộ điều khiển động cơ, xác định hiệu ứng mong muốn.

Ưu điểm của động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm

Hiệu quả cao:Đường cong hiệu suất của động cơ không đồng bộ thường giảm nhanh hơn dưới 60% tải định mức và hiệu suất rất thấp khi tải nhẹ.Đường cong hiệu suất của động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm cao và bằng phẳng, và nó nằm trong vùng hiệu suất cao ở mức 20% ~ 120% tải định mức.

Hệ số công suất cao: Giá trị đo được của hệ số công suất của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu đất hiếm gần với giá trị giới hạn là 1,0.Đường cong hệ số công suất cao và bằng phẳng như đường cong hiệu suất.Hệ số công suất cao.Không cần bù công suất phản kháng hạ áp và tận dụng hết công suất của hệ thống phân phối điện.

Dòng điện stato nhỏ:Rôto không có dòng điện kích thích, công suất phản kháng giảm và dòng điện stato giảm đáng kể.So với động cơ không đồng bộ cùng công suất, giá trị dòng điện stato có thể giảm từ 30% đến 50%.Đồng thời, do dòng điện stato giảm đi rất nhiều nên độ tăng nhiệt độ động cơ giảm, mỡ ổ trục và tuổi thọ ổ trục được kéo dài.

Mô-men xoắn lệch bước và mô-men xoắn kéo vào cao:Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu đất hiếm có mô-men xoắn ngoài bước và mô-men xoắn kéo vào cao hơn, giúp động cơ có khả năng chịu tải cao hơn và có thể được kéo vào đồng bộ một cách trơn tru.

Nhược điểm của động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm

Chi phí cao: So với động cơ không đồng bộ có cùng thông số kỹ thuật, khe hở không khí giữa stato và rôto nhỏ hơn và độ chính xác xử lý của từng bộ phận cao;cấu trúc cánh quạt phức tạp hơn và giá vật liệu thép từ tính đất hiếm cao;do đó chi phí chế tạo động cơ cao, phổ biến đối với động cơ không đồng bộ Khoảng 2 lần.

Tác động lớn khi khởi động hết công suất:Khi bắt đầu ở áp suất đầy đủ, tốc độ đồng bộ có thể được rút ra trong một thời gian rất ngắn.Cú sốc cơ học lớn.Dòng khởi động lớn hơn 10 lần dòng định mức.Tác động đến hệ thống cung cấp điện lớn, đòi hỏi công suất lớn của hệ thống cung cấp điện.

Thép nam châm đất hiếm dễ khử từ:Khi vật liệu nam châm vĩnh cửu bị rung, nhiệt độ cao và dòng điện quá tải, tính thấm từ của nó có thể giảm hoặc xảy ra hiện tượng khử từ, làm giảm hiệu suất của động cơ nam châm vĩnh cửu.