Co to jest synchroniczny silnik prądu przemiennego z magnesami trwałymi bez utraty wzbudzenia?

rozwój branży i dynamika rynku:
Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na silniki o wysokiej wydajności i energooszczędności, udział silników synchronicznych z magnesami trwałymi w rynku silników stopniowo wzrasta, a uwagę przyciągają perspektywy rozwoju powiązanych branż. Na przykład w automatyce przemysłowej, sprzęcie gospodarstwa domowego, transporcie kolejowym i innych dziedzinach zastosowanie silników synchronicznych z magnesami trwałymi jest coraz szersze, co sprzyja rozwojowi i modernizacji przemysłu.
Znaczenie zasobów pierwiastków ziem rzadkich w produkcji silników synchronicznych z magnesami trwałymi staje się coraz bardziej widoczne, Chiny, jako kraj bogaty w zasoby pierwiastków ziem rzadkich, mają pewne zalety w rozwoju przemysłu silników synchronicznych z magnesami trwałymi, a rozwój powiązanych branż ma również przyciągnęła uwagę.

 

Definicja i zasada
Silnik synchroniczny z magnesem trwałym (PMSM) to silnik synchroniczny, który generuje synchroniczne wirujące pole magnetyczne wzbudzane przez magnes trwały. Jego uzwojenie stojana będzie generować wirujące pole magnetyczne po trójfazowym prądzie przemiennym, a wirnik składa się z magnesów trwałych, w oparciu o pole magnetyczne generowane przez magnes trwały w interakcji z wirującym polem magnetycznym stojana, dzięki czemu wirnik silnika obraca się synchronicznie z wirującym polem magnetycznym stojana.
Zasada działania opiera się na prawie indukcji elektromagnetycznej i zasadzie oddziaływania pola magnetycznego. Pomiędzy wirującym polem magnetycznym generowanym przez prąd stojana a stałym polem magnetycznym wirnika występuje moment elektromagnetyczny. Moment obrotowy napędza wirnik silnika, a prędkość obrotowa wirnika jest ściśle zsynchronizowana z prędkością wirującego pola magnetycznego stojana.

 

Charakterystyka strukturalna
Konstrukcja stojana jest podobna do konstrukcji zwykłego trójfazowego silnika asynchronicznego, który składa się z rdzenia stojana i uzwojenia stojana. Rdzeń stojana jest zwykle wykonany z laminowanej blachy ze stali krzemowej, aby zmniejszyć straty w rdzeniu. Uzwojenie stojana jest uzwojeniem trójfazowym, które zgodnie z pewnymi zasadami jest osadzone w żłobku stojana i służy do wytwarzania wirującego pola magnetycznego poprzez przepływ trójfazowego prądu przemiennego.
Konstrukcja wirnika jest kluczową częścią silnika synchronicznego z magnesami trwałymi. Na wirniku zainstalowany jest magnes trwały, a materiałem magnesu stałego jest zwykle NdFeb (Nd-Fe-B) i inne wysokowydajne materiały z magnesami trwałymi. Zgodnie z różnymi metodami montażu magnesów trwałych na wirniku, można go podzielić na powierzchniowy wirnik z magnesami trwałymi i wbudowany wirnik z magnesami trwałymi. Magnes trwały powierzchniowego wirnika z magnesami trwałymi jest zainstalowany na powierzchni rdzenia wirnika, co jest proste w konstrukcji i procesie, ale magnes trwały łatwo ulega zakłóceniom przez zewnętrzne pole magnetyczne; Magnes trwały wbudowanego wirnika z magnesami trwałymi jest osadzony w wewnętrznym rdzeniu wirnika, jego budowa jest stosunkowo złożona, ale ma lepszą charakterystykę obwodu magnetycznego i właściwości mechaniczne.

korzyść
Wysoka wydajność: Ze względu na zastosowanie wzbudzenia z magnesem trwałym nie jest wymagany dodatkowy prąd wzbudzenia, co zmniejsza straty wzbudzenia, a w porównaniu z tradycyjnymi silnikami asynchronicznymi ma wyższą wydajność w tych samych warunkach pracy. Może to znacznie zmniejszyć zużycie energii i zaoszczędzić koszty energii dla sprzętu działającego długoterminowo.
Wysoki współczynnik mocy: współczynnik mocy silnika synchronicznego z magnesami trwałymi może być bliski 1, co oznacza, że ​​gdy sieć elektroenergetyczna jest zasilana, moc bierna pobierana przez silnik z sieci jest bardzo mała, co zmniejsza obciążenie sieci mocą bierną oraz poprawę jakości zasilania sieci.
Szybka prędkość reakcji: reakcja na moment obrotowy jest szybka i może szybko dostosować prędkość i moment obrotowy zgodnie z sygnałem sterującym, co jest odpowiednie w sytuacjach wymagających precyzyjnego sterowania, takich jak zautomatyzowane przemysłowe linie produkcyjne, roboty i inne dziedziny.
Zwarta konstrukcja: Ponieważ nie ma potrzeby stosowania uzwojeń wzbudzenia i powiązanych urządzeń wzbudzających, ogólna konstrukcja silnika jest bardziej zwarta i mniejsza, co ma ogromne zalety w niektórych urządzeniach o dużych wymaganiach przestrzennych.

Pole aplikacji
Dziedzina przemysłowa: szeroko stosowana w urządzeniach automatyki przemysłowej, takich jak obrabiarki CNC, maszyny tekstylne, maszyny drukarskie itp. Na przykład w obrabiarkach CNC silniki synchroniczne z magnesami trwałymi mogą precyzyjnie kontrolować prędkość i położenie narzędzia, poprawiając obróbkę dokładność.
Dziedzina transportu: silniki synchroniczne z magnesami trwałymi są szeroko stosowane jako silniki napędowe w pojazdach elektrycznych, pociągach elektrycznych i innych pojazdach transportowych. Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi w pojeździe elektrycznym ma zalety wysokiej wydajności, oszczędności energii i dobrej charakterystyki momentu obrotowego, co może poprawić zasięg jazdy i wydajność mocy pojazdu elektrycznego.
Sprzęt gospodarstwa domowego: jest również stosowany w klimatyzatorach, lodówkach, pralkach i innych urządzeniach gospodarstwa domowego. Na przykład zastosowanie silników synchronicznych z magnesami trwałymi w sprężarkach klimatyzacji może poprawić współczynnik efektywności energetycznej klimatyzatorów i zmniejszyć hałas podczas pracy.
Po drugie, zrozumienie i rzeczywista sytuacja „bez strat”

 

Idealnie bez strat
W idealnych okolicznościach, jeśli straty żelaza (straty histerezy i straty prądu wirowego w żelaznym rdzeniu) i straty mechaniczne (straty tarcia w łożysku, straty oporu powietrza itp.) w silniku zostaną zignorowane, sprawność konwersji energii synchronicznego magnesu trwałego silnik może być bliski 100%, ponieważ nie ma utraty wzbudzenia, czyli tzw. „braku straty”. Opiera się to na teoretycznym założeniu, że przy tym założeniu energia elektryczna wprowadzana do uzwojenia stojana jest prawie całkowicie przekształcana w energię mechaniczną.
Rzeczywisty stan straty
Straty żelaza: Podczas rzeczywistej pracy blacha ze stali krzemowej w rdzeniu stojana będzie powodować straty histerezy i straty prądu wirowego pod wpływem zmiennego pola magnetycznego. Utrata histerezy wynika z histerezy materiału rdzenia, co powoduje, że domena magnetyczna wewnątrz rdzenia odwraca się i zużywa energię, gdy zmienia się pole magnetyczne. Strata prądu wirowego jest spowodowana prądem wirowym indukowanym przez zmienne pole magnetyczne w rdzeniu, które wytwarza ciepło na oporze rdzenia i zużywa energię.
Straty mechaniczne: wirnik silnika w procesie obrotu, łożysko spowoduje utratę tarcia, podczas gdy obrót silnika i otaczające powietrze będą się poruszać, spowodują utratę oporu wiatru. Te straty mechaniczne zmniejszają sprawność silnika.
Straty bezpańskie: obejmujące straty spowodowane interakcją harmonicznych pól magnetycznych wysokiego rzędu w stojanie i wirniku oraz dodatkowe straty spowodowane procesem produkcyjnym i innymi czynnikami. Chociaż sprawność silników synchronicznych z magnesami trwałymi jest stosunkowo wysoka, nie można ignorować tych rzeczywistych strat.
Po trzecie, charakterystyka silnika prądu przemiennego jest ze sobą powiązana
Możliwość dostosowania zasilania prądem przemiennym
Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi jest rodzajem silnika prądu przemiennego, można go bezpośrednio podłączyć do trójfazowego zasilania prądem przemiennym. W zastosowaniach praktycznych konieczne jest dopasowanie odpowiedniego źródła zasilania prądem przemiennym zgodnie z napięciem znamionowym i częstotliwością znamionową silnika. W różnych scenariuszach zastosowań może być konieczne dokonanie odpowiednich regulacji zasilania prądem przemiennym, np. w niektórych sytuacjach przemysłowych, gdy wahania napięcia w sieci energetycznej są duże, może być konieczne zastosowanie regulatora napięcia, aby zapewnić normalną pracę silnika.
Porównanie z innymi silnikami prądu przemiennego
W porównaniu z silnikami asynchronicznymi, jak wspomniano wcześniej, silniki synchroniczne z magnesami trwałymi mają wyższą sprawność, współczynnik mocy i inne zalety. Silnik asynchroniczny ma prostą konstrukcję, niski koszt i wysoką niezawodność i jest szeroko stosowany w niektórych przypadkach, gdy wymagania dotyczące wydajności nie są szczególnie wysokie, a koszt jest bardziej wrażliwy.
W porównaniu z synchronicznym silnikiem reluktancyjnym, silnik synchroniczny z magnesami trwałymi ma większą gęstość momentu obrotowego i może generować większy moment obrotowy przy tej samej objętości i mocy. Synchroniczny silnik reluktancyjny zależy głównie od działania momentu reluktancyjnego, jego wydajność i wydajność nie są tak dobre, jak silnik synchroniczny z magnesami trwałymi w niektórych aspektach.