Den permanentmagnetiske DC-synkronmotoren er forskjellig fra børstemotorstrukturen vi lærte i læreboka. Den bruker spiralviklingen som stator og permanentmagneten som rotoren. Den permanente magneten er hovedsakelig laget av magnetisk neodymiumjernbormateriale, og siden den inneholder sjelden jord, er kostnadene veldig høye. Heldigvis er den kinesiske stilen et land med et veldig høyt sjeldent jordinnhold i verden, så kraftig utvikling av elektriske kjøretøyer vil ikke true nasjonal sikkerhet. 钕 Magnetisme kan være kjent for mange venner som spiller lyd. Hvis høyttaleren er laget av neodym, vil dens magnetiske egenskaper være veldig høye, noe som betyr at et lite volum kan gi en høy lyd og krever høy effekt. Bassen som kan skyves kan være sjokkerende. Derfor vil bruk av neodymiummagneten som en permanent magnet i motoren også øke motorens tetthet kraftig, redusere volumet og vekten.
Statoren til en permanent magnetisk DC-synkronmotor er sammensatt av trefaseviklinger. Derfor er ikke rotoren tilkoblet og strømmen slås på av statoren. Det kreves et roterende magnetfelt for å få motoren til å rotere. Siden rotoren allerede er en permanent magnet og dens magnetiske nivå er fast, kan det roterende magnetfeltet bare genereres av statorviklingene.
Ytelsesfordeler med permanent magnet DC-synkronmotor
Siden batteripakken for kjøretøyet sender ut høyspennings-likestrøm, krever ikke den permanente magnetiske likestrøms-synkronmotoren en høyeffektomformer for å konvertere likestrømmen til en sinusformet vekselstrøm sammenlignet med den asynkrone AC-motoren. Tross alt er denne konverteringsprosessen Årsak en viss grad av elektrisk energitap. Derfor, i denne forbindelse, forbedrer den permanentmagnetiske DC-synkronmotoren effektiviteten ved bruk av batteriet.
Rotoren vedtar en permanent magnetstruktur, slik at selve rotoren har et magnetfelt, og trenger ikke å generere et magnetfelt med en ekstra indusert strøm som en asynkron motor. Det vil si at rotoren ikke trenger strøm for å generere magnetisme, så energiforbruket er lavere enn AC-asynkronmotoren.
Etter å ha brukt sjeldne jordarter som et høyt magnetisk materiale, reduseres vekten til rotoren, og motorens effekttetthet forbedres. Derfor, i den samme kraftsituasjonen, er den permanente magnet DC-synkronmotoren lettere i vekt og mindre i størrelse, og reaksjonshastigheten til rotoren er raskere.
Den synkrone motoren med permanent magnet kan integrere motoren på akselen for å danne et integrert direkte drivsystem, det vil si at den ene akselen er en drivenhet, og eliminerer en girkasse. Egenskapene til synkronmotorer med permanent magnet er hovedsakelig som følger:
(1) PMSM i seg selv har høy effektivitet og høy effektfaktor;
(2) PMSM har lav varmeutvikling, så motorens kjølesystem har en enkel struktur, lite volum og lite støy;
(3) Systemet vedtar fullstendig lukket struktur, ingen slitasje på girgir, ingen girstøy, ingen smøring, ingen vedlikehold;
(4) Overbelastningsstrømmen som tillates av PMSM er stor, og påliteligheten er betydelig forbedret;
(5) Hele overføringssystemet har lett vekt, og den unsprung vekten er lettere enn den for den konvensjonelle akseloverføringen, og effekten per enhetsvekt er stor;
(6) Siden det ikke er noen girkasse, kan bogiesystemet fritt designes: for eksempel en myk boggi og en enakslet boggi, forbedres togets dynamiske ytelse kraftig.
Ved endring av eksitasjonsstrømmen til generatoren utføres den vanligvis ikke direkte i dens rotorkrets, fordi strømmen i kretsen er stor og det ikke er praktisk å utføre direkte justering. Den ofte brukte metoden er å endre eksitasjonsstrømmen til eksitereren for å oppnå regulering av generatoren. Hensikten med rotorstrømmen. Vanlige metoder inkluderer å endre motstanden til eksitasjonskretsen til exciter, endre den ekstra eksitasjonsstrømmen til exciter, endre ledningsvinkelen til tyristoren, etc.
Hva er forholdet mellom DC-børsteløse motorer og synkronmotorer med permanent magnet?
I børsteløse likestrømsmotorer er rotorpolene vanligvis laget av magnetisk stål av fliser. Gjennom magnetisk kretsdesign kan man oppnå luftgapets magnetiske tetthet av trapesformede bølger. Statorviklingene er stort sett konsentrerte og integrerte, så den induserte elektromotoriske kraften er trapesformet. Styringen av den børsteløse likestrømsmotoren krever tilbakemelding om posisjon. Den må ha en posisjonssensor eller en posisjonssensorfri estimeringsteknikk for å danne et selvkontrollert hastighetskontrollsystem. Ved styring styres også fasestrømmene som kvadratbølger så mye som mulig, og inverterens utgangsspenning kan styres i henhold til børstet likestrømsmotor PWM-metode. I hovedsak er den børsteløse likestrømsmotoren også en slags synkronmotor med permanent magnet, og hastighetsreguleringen tilhører faktisk kategorien variabel frekvensregulering av variabel frekvens.
Generelt sett har en permanentmagnettsynkronmotor en stator trefase fordelt vikling og en permanentmagnetrotor, og den induserte elektromotoriske kraftbølgeformen er sinusformet i magnetisk kretsstruktur og viklingsfordelingen, og den påførte statorspenningen og strømmen bør også være sinusformede bølger, generelt avhengig av vekselstrømspenningstransformasjon. Omformeren gir. Det synkrone motorstyringssystemet for permanentmagnet vedtar ofte selvkontrolltype og trenger også informasjon om posisjonsfeedback. Den kan ta i bruk vektorkontroll (feltretningskontroll) eller avansert kontrollstrategi for direkte momentkontroll.
Forskjellen mellom de to kan betraktes som designkonseptet forårsaket av kvadratbølge og sinusbølgekontroll.
Prinsippet for likefull børstefri motor er det samme som DC-motor med karbonbørste. DC kan tenke på kvadratisk bølge som kombinasjonen av to direkte strømmer med forskjellige retninger (ikke lagt over), en vil være positiv, en vil være negativ, bare på denne måten Strømmen kan få motorarmaturen til å fortsette å rotere. Faktisk, hvis strømmen til ankeret i den børstede likestrømsmotoren er den samme som denne strømmen
Beslektede egenskaper
1, spenningsregulering
Den automatiske justeringen av eksitasjonssystemet kan sees på som et negativt tilbakemeldingssystem med spenning som mengden som skal justeres. Den reaktive laststrømmen er hovedårsaken til spenningsfallet på generatorterminalen. Når eksitasjonsstrømmen er konstant, vil terminalspenningen til generatoren avta når den reaktive strømmen øker. For å oppfylle brukerens krav til strømkvalitet, bør terminalens spenning til generatoren i utgangspunktet forbli den samme. Måten å oppnå dette kravet er å justere eksitasjonsstrømmen til generatoren med endring av reaktiv strøm.
2. Justering av reaktiv kraft:
Når generatoren og systemet drives parallelt, kan det vurderes å fungere med samleskinnen til den uendelige kraftforsyningen med stor kapasitet. Generatorens eksitasjonsstrøm må endres, og det induserte potensialet og statorstrømmen endres også. På dette tidspunktet endres også den reaktive strømmen til generatoren. Når generatoren betjenes parallelt med et uendelig kapasitetssystem, må generatorens eksitasjonsstrøm justeres for å endre reaktivkraften til generatoren. Generatorens eksitasjonsstrøm som endres på dette tidspunktet er ikke såkalt "regulering", men endrer bare den reaktive effekten som sendes til systemet.
3. Fordeling av reaktiv belastning:
Generatorene som opererer parallelt er proporsjonalt fordelt med reaktiv strøm i henhold til deres respektive nominelle kapasiteter. Generatorer med stor kapasitet bør ha mer reaktiv belastning, mens mindre gir mindre reaktiv belastning. For å realisere den automatiske fordelingen av reaktiv belastning, kan eksitasjonsstrømmen til den automatiske høyspenningsreguleringen brukes til å endre generatorens eksitasjonsstrøm for å opprettholde terminalspenningen konstant, og helningen på karakteristikken for generatorens spenningsregulering kan være justert for å realisere den parallelle driften av generatoren. Rimelig fordeling av reaktiv belastning.
Forskjellen mellom synkronmotor med permanent magnet og børsteløs likestrømsmotor
Generelt, når den børsteløse likestrømsmotoren er designet, er luftgapets magnetiske felt kvadratisk bølge (trapesformet bølge) og den flate toppdelen er så flat som mulig. I valg av polarlogaritme er det derfor generelt valgt en heltallsliss konsentrert vikling slik som en 4-pol 12 spalte, og magnetstålet er generelt en konsentrisk vifteformet ring, som er radialt magnetisert. Den er generelt utstyrt med en Hall-sensor for å oppdage posisjon og hastighet. Kjøremetoden er vanligvis en seks-trinns firkantet bølgedrift for anledninger der stillingsbehovet ikke er veldig høyt;
Den permanente magnetsynkroniseringen er en sinusformet luftspalte, jo bedre er sinusformet, så den brøkdelte spoleviklingen er valgt på polarlogaritmen, for eksempel 4-polet 15-sporet, 10-polet 12-sporet, etc. Magnetstålet er generelt brødformet , parallellmagnetisering, og sensoren er generelt Konfigurer inkrementell koding, resolver, absolutt koder, etc. Drive i-modus drives generelt av sinusbølge, for eksempel FOC-algoritme. For servo applikasjoner.
Du kan skille mellom interne strukturer, sensorer, drivere og applikasjoner. Denne typen motor kan også brukes om hverandre, men den vil forringe ytelsen. For de fleste luftgapformer er det en permanent magnetmotor mellom de to, hovedsakelig avhengig av drivmodus. .
Hastigheten til den permanentmagnet børsteløse likestrømsmotoren kan endres. Permanente magnetiske synkronmotorer krever spesielle drev for å skifte hastighet, for eksempel tre-krystall S3000B servostasjonen.
I henhold til kravene fra forskjellige industrielle og landbruksproduksjonsmaskiner er motordriften delt inn i tre typer: fast hastighetsdrift, hastighetskontroll og presisjonskontroll.
1, fast hastighet
Det er et stort antall produksjonsmaskiner i industriell og landbruksproduksjon som krever kontinuerlig drift i en retning med omtrent konstante hastigheter, for eksempel vifter, pumper, kompressorer og generelle maskinverktøy. I det siste ble de fleste av disse maskinene drevet av trefasede eller enfasede asynkronmotorer. Asynkrone motorer har lave kostnader, enkle i strukturen og enkle å vedlikeholde, og er veldig egnet for å kjøre slike maskiner. Imidlertid har den asynkronmotoren lav virkningsgrad, lav effektfaktor og stort tap, og denne typen motor har et stort overflateareal, så en stor mengde elektrisk energi er bortkastet ved bruk. For det andre trenger det store antallet vifter og pumper som brukes i industrien og landbruket ofte å justere strømningshastigheten, vanligvis ved å justere spjeldet og ventilen, som sløser med mye elektrisk energi. Siden 1970-ene brukte folk vekselrettere for å justere hastigheten på asynkrone motorer i vifter og pumper for å justere strømningshastigheten, og oppnådde betydelige energibesparelser. Imidlertid begrenser omformeren kostnaden for bruken, og den lave effektiviteten til selve asynkronmotoren eksisterer fortsatt.
For eksempel brukte husholdnings-klimaanleggskompressorer opprinnelig enfasede asynkronmotorer, og deres drift ble kontrollert ved å bytte, og støyen og variasjonen i høy temperatur var utilstrekkelig. I de tidlige 1990-ene tok Toshiba Corporation i Japan først i bruk reguleringen med variabel frekvenshastighet av asynkronmotor i kompressorstyringen. Fordelene med frekvensomformingshastighetsregulering fremmet utviklingen av inverter klimaanlegg. De siste årene har Japans Hitachi, Sanyo og andre selskaper begynt å bruke børsteløse motorer med permanent magnet i stedet for asynkron motorfrekvensstyring, noe som forbedrer effektiviteten betydelig, oppnår bedre energibesparelser og reduserer støy ytterligere med samme nominelle effekt og nominell hastighet. Dernest er volumet og vekten av den enfase asynkronmotoren 100%, og volumet av den permanentmagnet børsteløse likestrømsmotoren er 38.6%, vekten er 34.8%, mengden kobber er 20.9%, og mengden jern er 36.5%. Mer enn 10%, og hastigheten er praktisk, prisen tilsvarer den asynkrone motorfrekvensstyringen. Bruken av en permanent børsteløs likestrømsmotor i klimaanlegget fremmer oppgradering av klimaanlegget.
2, hastighetskontroll
Det er ganske mange arbeidsmaskiner, og kjørehastigheten deres må innstilles og justeres vilkårlig, men kravene til hastighetskontrolls nøyaktighet er ikke veldig høye. Slike drivsystemer har et stort antall bruksområder innen emballasjemaskiner, matmaskiner, trykkmaskiner, materialhåndteringsmaskiner, tekstilmaskiner og transportvogner. DC-motorens hastighetsreguleringssystem er det mest brukte i denne typen hastighetsreguleringsapplikasjoner. Etter utviklingen av kraftelektronikk-teknologi og kontrollteknologi i 1970-ene, trengte den regulerende hastighetsreguleringen av asynkronmotor raskt inn i applikasjonsfeltet til det originale DC-hastighetskontrollsystemet. . Dette er fordi på den ene siden ytelsesprisen for det asynkrone motorens frekvenshastighetsreguleringssystem er sammenlignbart med det for likestrømshastighetsreguleringssystemet. På den annen side har den asynkronmotoren en enkel produksjonsprosess, høy virkningsgrad og mindre kobber for den samme kraftmotoren enn likestrømsmotoren. Fordelene med praktisk vedlikehold og så videre. Derfor har den asynkrone motorfrekvenskonverteringshastighetsregulering raskt erstattet DC-hastighetsreguleringssystemet i mange anledninger.
3, presisjonskontroll
1 Servosystem med høy presisjon
Servomotorer spiller en viktig rolle i driftskontrollen av industriell automatisering. Krav til bruksytelse for servomotorer er også forskjellige. I praktiske bruksområder har servomotorer forskjellige styringsmetoder, så som dreiemomentkontroll / strømstyring, hastighetskontroll, posisjonsstyring og lignende. Servomotorsystemet har også opplevd likestrøms-servosystem, AC-servosystem, trinnmotordrivsystem, og inntil nylig det mest attraktive permanentmagnet-AC-servosystemet. Det meste av importert automatiseringsutstyr, automatisk prosessutstyr og roboter som er importert de siste årene, har tatt i bruk AC-servosystemet for permanent magnet synkronmotor.
2 Permanent magnet synkronmotor innen informasjonsteknologi
I dag er informasjonsteknologi høyt utviklet, og forskjellige periferiutstyr til datamaskiner og kontorautomatiseringsutstyr er også høyt utviklet. Etterspørselen etter mikro-motorer med nøkkelkomponenter er høy, og kravene til nøyaktighet og ytelse blir høyere og høyere. Kravene til slike mikromotorer er miniatyrisering, tynning, høy hastighet, lang levetid, høy pålitelighet, lav støy og lav vibrasjon, og nøyaktighetskravene er spesielt høye.
Den permanente magnetiske synkronmotoren er en synkronmotor som genererer et synkront roterende magnetfelt ved permanent magneteksitasjon. Den permanente magneten fungerer som en rotor for å generere et roterende magnetfelt. Trefaset statorvikling vikler seg gjennom ankerreaksjonen under virkning av et roterende magnetfelt for å indusere en trefas symmetrisk strøm.
På dette tidspunktet omdannes den kinetiske energien til rotoren til elektrisk energi, og den synkronmotoren med permanentmagnet brukes som generator. I tillegg, når statorsiden er koblet til den trefasede symmetriske strømmen, siden trefasestatoren avviker med 120 i den romlige posisjonen, er trefasestatorstrømmen i rommet. Det roterende magnetfeltet blir generert, og rotatorens roterende magnetiske felt blir utsatt for virkningen av den elektromagnetiske kraften. På dette tidspunktet konverteres den elektriske energien til kinetisk energi, og den synkrone motoren med permanentmagnet brukes som en motor.
Måte å jobbe på:
1. Flere måter for generatoren å oppnå eksitasjonsstrømmen
1) Excitasjonsmodus for DC-generatorens strømforsyning
Denne typen eksitasjonsgeneratorer har en dedikert likestrømsgenerator. Denne spesielle DC generatoren kalles en DC exciter. Exciter er vanligvis koaksial med generatoren. Excitasjonsviklingen av generatoren passerer gjennom en slirring montert på den store akselen. Og den faste børsten mottar likestrøm fra eksitereren. Denne eksitasjonsmodusen har fordelene med uavhengig eksitasjonsstrøm, pålitelig drift og redusert forbruk av selvbrukstrøm. Det er den viktigste eksitasjonsmodusen for generatorer de siste tiårene og har moden driftserfaring. Ulempen er at eksitasjonsjusteringshastigheten er langsom og vedlikeholdsbelastningen er stor, slik at den sjelden brukes i enheter over 10MW.
2) Excitasjonsmodus for AC exciter strømforsyning
Noen moderne generatorer med stor kapasitet bruker en pulsgiver for å gi eksitasjonsstrøm. AC-avtrekkeren er også montert på generatorens store aksel. AC-strømutgangen blir utbedret og tilført generatorrotoren for eksitasjon. På dette tidspunktet tilhører generatorens eksitasjonsmodus eksitasjonsmodus, og på grunn av den statiske utbedringsanordningen kalles den også For eksitering av den statiske eksitasjonen gir AC sekundær eksitatoren eksitasjonsstrømmen. Den sekundære vekselstrømsgeneratoren kan være en måleenhet med permanent magnet eller en vekselstrømsgenerator som har en selv-spennende konstant spenningsenhet. For å forbedre eksitasjonsreguleringshastigheten bruker vekselstrømsgeneratoren en mellomfrekvensgenerator med 100-200 Hz, mens vekselstrøms-hjelpeavlederen bruker en mellomfrekvensgenerator av 400-500 Hz. DC-eksitasjonsviklingen og trefaset AC-viklingen av generatoren vikles i statorsporet. Rotoren har bare tenner og spor og ingen viklinger, som et gir. Derfor har den ingen roterende deler som børster og gliringer, og har pålitelig drift. Nyttighetsmodellen har fordelene med enkel struktur, praktisk produksjonsprosess og lignende. Ulempen er at støyen er stor og den harmoniske komponenten i vekselstrømspotensialet også er stor.
3) Excitasjonsmodus for eksitereren
I eksitasjonsmodus tilveiebringes ikke en spesiell eksiterer, og eksitasjonskraften oppnås fra selve generatoren, og blir deretter utbedret og deretter tilført selve generatoren for eksitasjon, som kalles selv-opphisset statisk eksitasjon. Selvopphisset statisk eksitasjon kan deles inn i selveksitasjon og selvregenitasjon. Selveksitasjonsmodus Den oppnår eksitasjonsstrømmen gjennom likerettertransformatoren som er koblet til generatoruttaket, og leverer den til generatoren for eksitering etter ensretting. Denne eksitasjonsmodusen har fordelene med enkel struktur, mindre utstyr, mindre investering og mindre vedlikehold. I tillegg til ensretting og transformasjon, har selvreksitasjonsmodus også en kraftstrømstransformator som seriekobles til generatorens statorkrets. Funksjonen til denne transformatoren er å tilveiebringe en stor eksitasjonsstrøm til generatoren i tilfelle kortslutning for å kompensere for mangelen på likerettertransformatorutgangen. Denne eksitasjonsmetoden har to typer eksitasjonskraftkilder, en spenningskilde oppnådd av en likerettertransformator og en strømkilde oppnådd av en serietransformator.
