Dispositivo de conducción directa con magnetismo permanente de tierras raras motor sin engranajes velocidad variable

La característica distintiva de los PMACM los imanes permanentes dentro de su rotor se ven afectados por el campo magnético giratorio (RMF) de los devanados del estator, y se repelen en movimiento de rotación.Esta es una desviación de otros rotores, donde la fuerza magnética debe ser inducida o generada en la carcasa del rotor, lo que requiere más corriente.como el campo magnético del rotor es permanente y no necesita una fuente de energía para ser utilizado para su generaciónEsto también significa que requieren un accionamiento de frecuencia variable (VFD, o accionamiento PM) para funcionar, que es un sistema de control que suaviza el par producido por estos motores.Al encender y apagar la corriente a los devanados del estator en ciertas etapas de la rotación del rotor, el motor PM controla simultáneamente el par y la corriente y utiliza estos datos para calcular la posición del rotor y, por lo tanto, la velocidad de salida del eje.como su velocidad de rotación coincide con la velocidad de la RMFEstas máquinas son relativamente nuevas y todavía están siendo optimizadas, por lo que el funcionamiento específico de cualquier PMACM es, por ahora, esencialmente único para cada diseño.

Las características clave del motor síncrono de imán permanente

• Construcción: Los PMSM tienen un diseño mecánico relativamente simple que los hace fáciles de mantener y reparar.con una capacidad de carga superior a 20 W, y un conjunto de devanados de cobre.
• Composición resistente: Los PMSM están diseñados para soportar una variedad de condiciones ambientales, incluidas las temperaturas extremas, la humedad y las vibraciones.Esta robustez los hace adecuados para su uso en diversas aplicaciones, incluidos los sistemas automotrices e industriales.
• Alta fiabilidad: una de las principales ventajas de los PMSM es su fiabilidad, especialmente a altas velocidades de funcionamiento.no se pierde el control de velocidad debido al desgaste mecánico.
• Variable Speed Drive: Los PMSM pueden ser accionados por unidades de velocidad variable (VSD), lo que permite un control preciso de la velocidad del motor.Esta capacidad los hace adecuados para aplicaciones donde la velocidad debe ajustarse continuamente en función de las condiciones cambiantes.
• Operación sin sensores: Los PMSM pueden operar sin sensores de posición o velocidad, conocidos como control sin sensores. Esto elimina la necesidad de sensores adicionales, simplificando el diseño del sistema y reduciendo los costos.
• Control preciso del par y la velocidad: los PMSM permiten un control preciso del par y la velocidad a través de algoritmos de control avanzados y bucles de retroalimentación.y regulación de velocidad precisa.
• Respuesta dinámica rápida: Los PMSM tienen una respuesta dinámica rápida debido a su alta relación de par a inercia y su bajo momento de inercia.Esto los hace adecuados para aplicaciones que requieren aceleración rápida o control preciso de la velocidad.
• Producción de par suave: los PMSM producen un par suave y continuo, asegurando un movimiento suave y vibraciones mínimas en el sistema.Esto los hace adecuados para aplicaciones de control de movimiento de precisión como la robótica o el mecanizado de precisión.
• Funcionamiento silencioso: los PMSM funcionan silenciosamente debido a su producción de par suave y a la ausencia de cepillos o commutadores, lo que los hace adecuados para su uso en aplicaciones donde la reducción del ruido es importante,como en ambientes interiores o donde haya personas.

SPM frente a IPM

Los motores de imán permanente se pueden dividir en dos categorías principales: motores de imán permanente de superficie (SPM) y motores de imán permanente de interior (IPM).Ambos tipos generan flujo magnético por los imanes permanentes fijados en o dentro del rotor.

Los motores SPM tienen imanes fijados en el exterior de la superficie del rotor.La fuerza mecánica debilitada limita la velocidad máxima segura del motorAdemás, estos motores presentan una saliencia magnética muy limitada (Ld ≈ Lq).

Los valores de inductancia medidos en los terminales del rotor son consistentes independientemente de la posición del rotor.en el componente de par magnético para producir par.

A diferencia de sus homólogos SPM, la ubicación de los imanes permanentes hace que los motores IPM sean muy mecánicamente sólidos,y adecuado para funcionar a velocidades muy altasEstos motores también se definen por su relación de saliencia magnética relativamente alta (Lq > Ld).un motor IPM tiene la capacidad de generar torque aprovechando tanto los componentes de torque magnético como de reluctancia del motor..

Autosentimiento frente al funcionamiento en circuito cerrado

Los avances recientes en la tecnología de accionamiento permiten a los accionamientos de CA estándar "auto-detectar" y rastrear la posición del imán del motor.A través de ciertas rutinas, la unidad conoce la posición exacta del imán del motor mediante el seguimiento de los canales A / B y la corrección de errores con el canal z.Conocer la posición exacta del imán permite una producción óptima de par, lo que resulta en una eficiencia óptima.

Debilitación/intensificación del flujo de los motores PM

El flujo en un motor de imán permanente es generado por los imanes.Aumentar o intensificar el campo de flujo permitirá al motor aumentar temporalmente la producción de parEl campo magnético reducido limitará la producción de torque, pero reducirá el voltaje de retroalimentación.El voltaje de retro-EMF reducido libera el voltaje para empujar el motor a funcionar a velocidades de salida más altasLos dos tipos de operación requieren corriente adicional del motor. La dirección de la corriente del motor a través del eje d, proporcionada por el controlador del motor, determina el efecto deseado.

El motor síncrono de imán permanente tiene las siguientes características:

1La eficiencia nominal es del 2% al 5% superior a la de los motores asíncronos normales.

2La eficiencia aumenta rápidamente con el aumento de la carga. Cuando la carga cambia dentro del rango del 25% al 120%, mantiene una alta eficiencia.El rango de funcionamiento de alta eficiencia es mucho mayor que el de los motores asíncronos ordinariosLa carga ligera, la carga variable y la carga completa tienen efectos significativos de ahorro de energía.

3- factores de potencia de hasta 0,95 y superiores, sin necesidad de compensación reactiva;

4En comparación con los motores asíncronos, la corriente de funcionamiento se reduce en más del 10%.Se pueden lograr efectos de ahorro energético de aproximadamente el 1%.

5. Aumento de baja temperatura, alta densidad de potencia: 20K más bajo que el aumento de la temperatura del motor asíncrono de tres fases, el aumento de la temperatura de diseño es el mismo y se puede hacer en un volumen más pequeño,ahorrar materiales más eficaces;

6- Un par de arranque elevado y una capacidad de sobrecarga elevada: según los requisitos, puede diseñarse con un par de arranque elevado (3-5 veces) y una capacidad de sobrecarga elevada;

7Se utiliza el sistema de control de velocidad de frecuencia variable, que es mejor en respuesta dinámica y mejor que el de los motores asíncronos.

8Las dimensiones de instalación son las mismas que las de los motores asincrónicos actualmente ampliamente utilizados, y el diseño y la selección son muy convenientes.

9Debido al aumento del factor de potencia, el poder visual del transformador del sistema de suministro de energía se reduce en gran medida, lo que mejora la capacidad de suministro de energía del transformador,y también puede reducir en gran medida el costo del cable del sistema (nuevo proyecto);

Algunos pequeños problemas que son fácilmente pasados por alto sobre el motor:

1¿Por qué no se pueden usar motores generales en las zonas de mesetas?

La altitud tiene efectos adversos en el aumento de la temperatura del motor, la corona del motor (motor de alto voltaje) y la conmutación del motor de CC.

(1) Cuanto mayor es la altitud, mayor es el aumento de la temperatura del motor y menor la potencia de salida.cuando la temperatura disminuye con el aumento de la altitud lo suficiente como para compensar la influencia de la altitud en el aumento de la temperatura, la potencia de salida nominal del motor puede permanecer sin cambios;

(2) Se deben tomar medidas contra el corona cuando se utiliza el motor de alto voltaje en la meseta;

(3) La altitud no es buena para la conmutación del motor de CC, por lo que hay que prestar atención a la selección de materiales de cepillado de carbono.

2¿Por qué el motor no es adecuado para el funcionamiento de carga ligera?

Cuando el motor funcione con una carga ligera, causará:

(1) El factor de potencia del motor es bajo;

(2) La eficiencia del motor es baja.

(3) Causará desperdicio de equipo y operación poco económica.

3¿Por qué el motor no puede arrancar en un ambiente frío?

El uso excesivo del motor en un ambiente de baja temperatura causará:

(1) Las grietas del aislamiento del motor;

(2) Grasa de rodamiento congelada;

(3) El polvo de soldadura de la junta de alambre es polvo.

Por lo tanto, el motor debe calentarse y almacenarse en un ambiente frío, y los devanados y rodamientos deben comprobarse antes de funcionar.

4¿Por qué un motor de 60 Hz no puede usar una fuente de alimentación de 50 Hz?

Cuando se diseña el motor, la chapa de acero de silicio generalmente funciona en la región de saturación de la curva de magnetización.Reducir la frecuencia aumentará el flujo magnético y la corriente de excitaciónEn los casos graves, el aumento de la temperatura del motor se debe a que el consumo de cobre y la corriente del motor se incrementan.el motor puede quemarse debido al sobrecalentamiento de la bobina.

5.Inicio suave del motor

El arranque suave tiene un efecto de ahorro de energía limitado, pero puede reducir el impacto del arranque en la red eléctrica y también puede lograr un arranque suave para proteger la unidad del motor.Según la teoría de la conservación de la energía, debido a la adición de un circuito de control relativamente complejo, un arranque suave no sólo no ahorra energía, sino que también aumenta el consumo de energía.Pero puede reducir la corriente de arranque del circuito y desempeñar un papel protector.

10Cuando se construye el nuevo proyecto, todos los sistemas de accionamiento utilizan motores síncronos de imán permanente, la inversión del proyecto es básicamente la misma que el uso de motores asíncronos,y el proyecto puede seguir obteniendo beneficios de ahorro de energía después de que el proyecto esté en funcionamiento;

En el sector industrial general, la sustitución de motores asíncronos de baja tensión (< 380/660/1140 V) de alta eficiencia, el sistema ahorra entre un 5% y un 30% de energía.y los motores asíncronos de alto rendimiento de alto voltaje ((6kV/10kV), el sistema ahorra entre el 2% y el 10%.