Động cơ AC ba pha công nghiệp PMSM Dòng khởi động thấp cho băng tải đai

Sự Khác Nhau Giữa Động Cơ Nam Châm Vĩnh Cửu Và Động Cơ Không Đồng Bộ

01. Cơ cấu cánh quạt

Động cơ không đồng bộ: Rôto gồm lõi sắt và dây quấn, chủ yếu là rôto lồng sóc và dây quấn.Rotor lồng sóc được đúc bằng các thanh nhôm.Từ trường của thanh nhôm cắt stato làm quay rôto.

Động cơ PMSM: Các nam châm vĩnh cửu được nhúng trong các cực từ của rôto và được điều khiển để quay bằng từ trường quay được tạo ra trong stato theo nguyên tắc các cực từ của cùng một pha thu hút các lực đẩy khác nhau.

02. Hiệu quả

Động cơ không đồng bộ: Cần hấp thụ dòng điện từ lưới kích thích, dẫn đến tổn thất năng lượng nhất định, dòng điện phản kháng của động cơ và hệ số công suất thấp.

Động cơ PMSM: Từ trường được cung cấp bởi nam châm vĩnh cửu, rôto không cần dòng điện kích thích và hiệu suất của động cơ được cải thiện.

03. Khối lượng và trọng lượng

Việc sử dụng vật liệu nam châm vĩnh cửu hiệu suất cao làm cho từ trường khe hở không khí của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu lớn hơn so với động cơ không đồng bộ.Kích thước và trọng lượng giảm so với động cơ không đồng bộ.Nó sẽ thấp hơn một hoặc hai kích thước khung hình so với động cơ không đồng bộ.

04. Dòng khởi động động cơ

Động cơ không đồng bộ: Được khởi động trực tiếp bằng điện tần số công suất, dòng khởi động lớn, có thể gấp 5 đến 7 lần dòng định mức, tức thời có tác động lớn đến lưới điện.Dòng khởi động lớn làm tăng điện áp chống rò của cuộn dây stato và mômen khởi động nhỏ nên không thể khởi động ở chế độ nặng.Ngay cả khi biến tần được sử dụng, nó chỉ có thể khởi động trong phạm vi dòng điện đầu ra định mức.

Động cơ PMSM: Nó được điều khiển bởi một bộ điều khiển chuyên dụng, thiếu các yêu cầu đầu ra định mức của bộ giảm tốc.Dòng khởi động thực tế nhỏ, dòng điện tăng dần theo tải và mô-men xoắn khởi động lớn.

05. Hệ số công suất

Động cơ không đồng bộ có hệ số công suất thấp, phải hấp thụ một lượng lớn dòng điện phản kháng từ lưới điện, dòng điện khởi động lớn của động cơ không đồng bộ sẽ gây ảnh hưởng ngắn hạn đến lưới điện, sử dụng lâu dài sẽ gây ra những hư hỏng nhất định đến các thiết bị lưới điện và máy biến áp.Cần bổ sung các bộ bù công suất và thực hiện bù công suất phản kháng để đảm bảo chất lượng lưới điện và tăng giá thành sử dụng thiết bị.

Không có dòng điện cảm ứng trong rôto của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu và hệ số công suất của động cơ cao, giúp cải thiện hệ số chất lượng của lưới điện và loại bỏ nhu cầu lắp đặt bộ bù.

06. Bảo trì

Động cơ không đồng bộ + cấu trúc giảm tốc sẽ tạo ra độ rung, nhiệt, tỷ lệ hỏng hóc cao, tiêu thụ dầu bôi trơn lớn và chi phí bảo trì thủ công cao;nó sẽ gây ra tổn thất thời gian chết nhất định.

Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ba pha điều khiển trực tiếp thiết bị.Do bộ giảm tốc bị loại bỏ nên tốc độ đầu ra của động cơ thấp, tiếng ồn cơ học thấp, độ rung cơ học nhỏ và tỷ lệ hỏng hóc thấp.Toàn bộ hệ thống truyền động hầu như không cần bảo dưỡng.

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.

Tính năng động cơ IPM (Nam châm vĩnh cửu bên trong)

Mô-men xoắn cao và hiệu quả cao
Mô-men xoắn cao và sản lượng cao đạt được bằng cách sử dụng mô-men xoắn từ trở ngoài mô-men xoắn từ tính.

Vận hành tiết kiệm năng lượng
Nó tiêu thụ điện năng ít hơn tới 30% so với động cơ SPM thông thường.

quay tốc độ cao
Nó có thể đáp ứng vòng quay của động cơ tốc độ cao bằng cách điều khiển hai loại mô-men xoắn bằng cách sử dụng điều khiển véc-tơ.

Sự an toàn
Vì nam châm vĩnh cửu được nhúng vào nên độ an toàn cơ học được cải thiện vì không giống như trong SPM, nam châm sẽ không bị tách ra do lực ly tâm.

Tại sao bạn nên chọn động cơ IPM thay vì SPM?

1. Mô-men xoắn cao đạt được bằng cách sử dụng mô-men xoắn từ trở ngoài mô-men xoắn từ tính.

2. Động cơ IPM tiêu thụ điện năng ít hơn tới 30% so với động cơ điện thông thường.

3. An toàn cơ học được cải thiện vì không giống như trong SPM, nam châm sẽ không tách ra do lực ly tâm.

4. Nó có thể đáp ứng vòng quay động cơ tốc độ cao bằng cách điều khiển hai loại mô-men xoắn bằng cách sử dụng điều khiển véc-tơ.

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.

Cực & bánh răng động cơ

Các cực của động cơ chỉ đơn giản là các điểm từ tính bắc-nam trên stato và rôto.Trong PMACM, các cực này cố định trong rôto và được đóng cắt trong stato để tạo ra chuyển động quay.Có thể xảy ra một hiện tượng được gọi là ăn khớp động cơ, trong đó lực hút và lực đẩy liên tục vượt qua lực hút và lực đẩy của nam châm vĩnh cửu gây ra hiện tượng giật không mong muốn trong quá trình quay rôto.Cogging thường xảy ra khi khởi động động cơ và có thể gây rung, ồn và quay không đều.Việc tăng số lượng cực trong PMACM giúp giảm vấn đề này cũng như hiệu ứng gợn mô-men xoắn.Do đó, PMACM thường có nhiều cực hơn so với động cơ cảm ứng, cho thấy rằng chúng cần tần số đầu vào cao hơn để đạt được tốc độ quay tương tự.

Có nhiều cách để khởi động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, bao gồm khởi động trực tiếp, khởi động giải nén tự ghép nối, khởi động giải nén Y-Δ, khởi động mềm, khởi động biến tần, v.v. Vậy sự khác biệt giữa chúng là gì?

1. Khi công suất lưới và tải cho phép khởi động trực tiếp toàn điện áp, có thể xem xét khởi động trực tiếp toàn điện áp.Ưu điểm là vận hành và điều khiển thuận tiện, bảo trì đơn giản và tính kinh tế cao.Nó chủ yếu được sử dụng để khởi động động cơ công suất nhỏ.

2. Hộp số tự động bắt đầu sử dụng cảm ứng đa điểm của hộp số tự động để giảm áp suất, điều này không chỉ đáp ứng nhu cầu của các tải trọng khác nhau mà mô-men xoắn khởi động cũng sẽ lớn hơn.Là phương pháp khởi động giảm áp và thường dùng để khởi động các động cơ có công suất lớn.

3. Y-Δ bắt đầu chạy bình thường.Động cơ không đồng bộ lồng sóc được quấn và nối với stato tam giác.Nếu stato được quấn thành hình sao khi khởi động, sau đó nối với tam giác sau khi khởi động, dòng khởi động có thể giảm và tác động lên lưới điện có thể giảm bớt.Chế độ khởi động này được gọi là khởi động giải nén sao-tam giác hoặc khởi động sao-tam giác (khởi động Y-delta).Nó phù hợp để khởi động không tải hoặc tải nhẹ.So với bất kỳ bộ khởi động giải nén nào khác, nó có cấu trúc đơn giản nhất và cũng ít tốn kém hơn.Ngoài ra, chế độ khởi động sao-tam giác có một ưu điểm khác, đó là động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có thể hoạt động ở chế độ kết nối sao khi tải nhẹ.Tại thời điểm này, mô-men xoắn định mức và tải có thể phù hợp với nhau, do đó cải thiện hiệu suất của động cơ và tiết kiệm điện năng tiêu thụ.

4. Bộ khởi động mềm áp dụng nguyên lý điều chỉnh điện áp lệch pha của bộ chỉnh lưu điều khiển bằng silicon để thực hiện khởi động điều chỉnh điện áp của động cơ.Nó chủ yếu được sử dụng để điều khiển khởi động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, với hiệu quả khởi động tốt và chi phí cao.

5. Bộ biến tần là thiết bị điều khiển động cơ có hàm lượng kỹ thuật cao nhất, chức năng điều khiển đầy đủ nhất, hiệu quả điều khiển tốt nhất trong lĩnh vực điều khiển động cơ hiện đại.Nó điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu bằng cách thay đổi tần số của lưới điện, và nó chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực đòi hỏi yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ và điều khiển tốc độ cao.

Khởi động giảm áp, khởi động sao-tam giác phổ biến, nhược điểm là mô-men xoắn khởi động nhỏ, chỉ phù hợp với khởi động không tải hoặc tải nhẹ.Ưu điểm là nó rẻ.Khởi động mềm, bạn có thể đặt thời gian khởi động và mô-men xoắn ban đầu của thiết bị khởi động, thực hiện khởi động mềm và dừng mềm, đồng thời có thể giới hạn dòng khởi động, giá cả vừa phải.Bắt đầu chuyển đổi tần số, khởi động trơn tru theo thời gian đã đặt và để thiết bị chạy ở tần số đã đặt, giá cao.