¿Qué es un motor de CA síncrono de imán permanente sin pérdida de excitación?

Desarrollo de la industria y dinámica del mercado:
Con la creciente demanda de motores de alta eficiencia y ahorro de energía, la participación de los motores síncronos de imanes permanentes en el mercado de motores se ha expandido gradualmente y se ha prestado atención a las perspectivas de desarrollo de las industrias relacionadas. Por ejemplo, en la automatización industrial, los electrodomésticos, el tránsito ferroviario y otros campos, la aplicación de motores síncronos de imanes permanentes es cada vez más amplia, lo que ha promovido el desarrollo y la mejora de la industria.
La importancia de los recursos de tierras raras en la fabricación de motores síncronos de imanes permanentes se ha vuelto cada vez más prominente. China, como país rico en recursos de tierras raras, tiene ciertas ventajas en el desarrollo de la industria de motores síncronos de imanes permanentes y el desarrollo de industrias relacionadas ha aumentado. También llamó la atención.

 

Definición y principio
Un motor síncrono de imán permanente (PMSM) es un motor síncrono que genera un campo magnético giratorio síncrono excitado por un imán permanente. Su devanado del estator generará un campo magnético giratorio después de la corriente alterna trifásica, y el rotor está compuesto por imanes permanentes, confiando en el campo magnético generado por el imán permanente para interactuar con el campo magnético giratorio del estator, de modo que el rotor del motor gira sincrónicamente con el campo magnético giratorio del estator.
Su principio de funcionamiento se basa en la ley de la inducción electromagnética y el principio de interacción del campo magnético. Existe un par electromagnético entre el campo magnético giratorio generado por la corriente del estator y el campo magnético permanente del rotor. El par hace girar el rotor del motor y la velocidad del rotor está estrictamente sincronizada con la del campo magnético giratorio del estator.

 

Características estructurales
La estructura del estator es similar a la del motor asíncrono trifásico ordinario, que se compone del núcleo del estator y el devanado del estator. El núcleo del estator suele estar hecho de lámina de acero al silicio laminada para reducir las pérdidas del núcleo. El devanado del estator es un devanado trifásico, que está incrustado en la ranura del estator de acuerdo con ciertas reglas, y se utiliza para generar un campo magnético giratorio al pasar corriente alterna trifásica.
La estructura del rotor es la parte clave del motor síncrono de imán permanente. Se instala un imán permanente en el rotor y el material del imán permanente suele ser NdFeb (Nd-Fe-B) y otros materiales de imanes permanentes de alto rendimiento. Según los diferentes métodos de instalación de imanes permanentes en el rotor, se puede dividir en rotor de imán permanente de superficie y rotor de imán permanente incorporado. El imán permanente del rotor de imán permanente de tipo superficial se instala en la superficie del núcleo del rotor, que tiene una estructura y un proceso simples, pero es fácil que el campo magnético externo interfiera con el imán permanente; El imán permanente del rotor de imán permanente incorporado está incrustado en el núcleo interno del rotor, su estructura es relativamente compleja, pero tiene mejores características del circuito magnético y propiedades mecánicas.

ventaja
Alta eficiencia: debido al uso de excitación de imán permanente, no se requiere corriente de excitación adicional, lo que reduce la pérdida de excitación y, en comparación con los motores asíncronos tradicionales, tiene una mayor eficiencia en las mismas condiciones de trabajo. Esto puede reducir significativamente el consumo de energía y ahorrar costos de energía para equipos operativos a largo plazo.
Alto factor de potencia: el factor de potencia del motor síncrono de imán permanente puede estar cerca de 1, lo que significa que cuando se suministra la red eléctrica, la potencia reactiva absorbida por el motor de la red es muy pequeña, lo que reduce la carga de potencia reactiva de la red. y mejorar la calidad del suministro eléctrico de la red.
Velocidad de respuesta rápida: su respuesta de par es rápida y puede ajustar rápidamente la velocidad y el par de acuerdo con la señal de control, lo cual es adecuado para ocasiones que requieren un control de alta precisión, como líneas de producción industriales automatizadas, robots y otros campos.
Estructura compacta: debido a que no hay necesidad de devanados de excitación ni dispositivos de excitación relacionados, la estructura general del motor es más compacta y más pequeña, lo que tiene grandes ventajas en algunos equipos con grandes requisitos de espacio.

Campo de aplicación
Campo industrial: ampliamente utilizado en equipos de automatización industrial, como máquinas herramienta CNC, maquinaria textil, maquinaria de impresión, etc. Por ejemplo, en máquinas herramienta CNC, los motores síncronos de imanes permanentes pueden controlar con precisión la velocidad y la posición de la herramienta, mejorando el mecanizado. exactitud.
Campo del transporte: los motores síncronos de imanes permanentes se utilizan ampliamente como motores de accionamiento en vehículos eléctricos, trenes eléctricos y otros vehículos de transporte. El motor síncrono de imán permanente en vehículos eléctricos tiene las ventajas de alta eficiencia, ahorro de energía y buenas características de torque, lo que puede mejorar el rango de conducción y el rendimiento energético del vehículo eléctrico.
Electrodomésticos: También se utiliza en aires acondicionados, refrigeradores, lavadoras y otros electrodomésticos. Por ejemplo, el uso de motores síncronos de imanes permanentes para compresores de aire acondicionado puede mejorar el índice de eficiencia energética de los acondicionadores de aire y reducir el ruido de funcionamiento.
En segundo lugar, la comprensión y la situación real de "sin pérdidas".

 

Lo ideal es que no haya pérdida
En circunstancias ideales, si se ignoran la pérdida de hierro (pérdida por histéresis y pérdida por corrientes parásitas en el núcleo de hierro) y la pérdida mecánica (pérdida por fricción del rodamiento, pérdida por resistencia al viento, etc.) en el motor, la eficiencia de conversión de energía del imán permanente síncrono El motor puede estar cerca del 100% porque no hay pérdida de excitación, es decir, la llamada "sin pérdida". Esto se basa en el supuesto teórico de que, bajo este supuesto, la entrada de energía eléctrica al devanado del estator se convierte casi por completo en salida de energía mecánica.
Condición de pérdida real
Pérdida de hierro: en el funcionamiento real, la lámina de acero al silicio en el núcleo del estator producirá pérdidas por histéresis y pérdidas por corrientes parásitas bajo la acción del campo magnético alterno. La pérdida por histéresis se debe a las características de histéresis del material del núcleo, lo que hace que el dominio magnético dentro del núcleo se voltee y consuma energía cuando cambia el campo magnético. La pérdida por corrientes parásitas es causada por la corriente parásita inducida por el campo magnético alterno en el núcleo, que genera calor en la resistencia del núcleo y consume energía.
Pérdida mecánica: el rotor del motor en el proceso de rotación, el rodamiento producirá una pérdida por fricción, mientras que la rotación del motor y el aire circundante hay movimiento relativo, producirán una pérdida de resistencia al viento. Estas pérdidas mecánicas reducen la eficiencia del motor.
Pérdida parásita: incluye la pérdida causada por la interacción de campos magnéticos armónicos de alto orden en el estator y el rotor, y la pérdida adicional causada por el proceso de fabricación y otros factores. Aunque la eficiencia de los motores síncronos de imanes permanentes es relativamente alta, estas pérdidas reales no pueden ignorarse.
En tercer lugar, las características del motor de CA están relacionadas.
Adaptabilidad de la fuente de alimentación de CA.
El motor síncrono de imán permanente es un tipo de motor de CA que se puede conectar directamente a la fuente de alimentación de CA trifásica. En aplicaciones prácticas, es necesario hacer coincidir la fuente de alimentación de CA correspondiente según la tensión nominal y la frecuencia nominal del motor. Es posible que en diferentes escenarios de aplicación sea necesario realizar ajustes adecuados en la fuente de alimentación de CA, como en algunas ocasiones industriales, cuando las fluctuaciones de voltaje de la red eléctrica son grandes, puede ser necesario utilizar un regulador de voltaje para garantizar el funcionamiento normal del motor.
Comparación con otros motores de CA
En comparación con los motores asíncronos, como se mencionó anteriormente, los motores síncronos de imanes permanentes tienen mayor eficiencia, factor de potencia y otras ventajas. El motor asíncrono tiene una estructura simple, bajo costo y alta confiabilidad, y se usa ampliamente en algunas ocasiones donde los requisitos de eficiencia no son particularmente altos y el costo es más sensible.
En comparación con el motor síncrono de reluctancia, el motor síncrono de imán permanente tiene una mayor densidad de par y puede generar un mayor par con el mismo volumen y potencia. El motor de reluctancia síncrono depende principalmente de la operación del par de reluctancia, su eficiencia y rendimiento no son tan buenos como los del motor síncrono de imán permanente en algunos aspectos.