• До 40 % дополнительной экономии энергии по сравнению с классом IE2.
• Короткий период амортизации.
• Требует малого пространства для установки.
• Компактный привод.
• Больший крутящий момент при том же размере рамы двигателя.
• Требует меньшего пространства для установки при той же мощности.
• Меньшее число вариантов благодаря более высокой эффективности во всем диапазоне оборотов.
• Безопасность конструкции благодаря запасу мощности привода.
• Технологический лидер.
• Уже соответствует требованиям энергоэффективности будущих стандартов.
• Полностью закрыт, защищен от воздействия пыли и водяных брызг.
• Первая замена смазки через 15 000 часов работы.
• Малошумная передача.
• Класс защиты корпуса IP65 (стандартный), IP66 (по заказу).
• Стандартное подключение с помощью CAGE CLAMP®.
• Маркировка СЕ.
• UL, ISO9001, ISO14001, OHSAS18001.
• Motoren nach EN 60034.
• Двигатели соответствуют требованиям стандарта EN 60034.
• Категория коррозионной стойкости в соответствии с требованиями стандарта DIN ISO 12944-5
  C1, C2, C3, C4, C5-I, C5-M.

Чтобы загрузить файл pdf, щелкните изображение ниже. Для получения печатных материалов Нажмите здесь.

Каталог продукции

Дополнительная литература

Сравнение энергоэффективности | технологий PMSM и ASM

Испытание в реальных рабочих условиях | Экономия энергии в случае применения технологии PMSM

Технология PMSM

Новинки продукции

8. Синхронные двигатели. Технические средства автоматизации и управления. Учебное пособие

8.1. Принцип действия и виды синхронных двигателей

8.2. Специальные синхронные двигатели

8.2.1. Гистерезисные двигатели

8.2.2. Шаговые двигатели

8.3. Бесконтактные двигатели переменного тока

8.1. Принцип действия и виды синхронных двигателей

Синхронные двигатели СД небольшой мощности применяются в системах автоматики. Поскольку в синхронных двигателях частота вращения жестко связана с частотой питания, такие двигатели применяются либо в системах, требующих строго постоянной частоты вращения, либо при частотном управлении скоростью.

В цифровых системах автоматики находят широкое применение шаговые двигатели, в обмотки статора которых поступают импульсы тока и при поступлении каждого импульсов происходит поворот ротора на определенный угол — двигатель совершает шаг. К группе синхронных двигателей можно отнести также двигатели, частота питания которых зависит от частоты вращения — это так называемые вентильные двигатели.

Статор синхронной машины выполнен аналогично статору асинхронной машины. На нем расположена -фазная (обычно трехфазная) обмотка.. Она создают вращающееся магнитное поле. У синхронной машины может быть ротор различного типа. В любом случае ротор СД создает постоянный по величине вектор магнитного потока, направление которого меняется в зависимости от положения ротора. Взаимодействие полей ротора и статор создает вращающий момент двигателя. Наибольший момент возникает тогда, когда угол между векторами полей ротора и статора близок к нулю. Ротор вращается синхронно с полем статора, поэтому двигатель называется синхронным.

Где f – частота напряжения статора, а p – число пар полюсов.

1. У СД с обмоткой на роторе ротор состоит из сердечника с обмоткой возбуждения. Обмотка возбуждения через контактные кольца подключается к источнику постоянного тока. Ток обмотки возбуждения создает магнитное поле, намагничивающее ротор. Роторы таких машин могут быть явнополюсными (с явновыраженными полюсами) и неявнополюсными (с неявновыраженными полюсами). Электромагнитная схема синхронной машины имеет вид (рис90):

Рис. 90. Электромагнитная схема СД (а), схема ее включения (б), характеристика (с)

Обмотка ротора 4 состоит из одной или нескольких катушек, образующих многополосную систему с тем же числом пар полюсов р, что и обмотка статора 3. Обмотка ротора соединяется с внешним источником питания U_в посредством контактных колец 5 и щеток 6.

2. Синхронный двигатель, на роторе которого отсутствует обмотка возбуждения, называется синхронным реактивным двигателем. Ротор синхронного реактивного двигателя изготавливается из ферромагнитного материала и должен иметь явновыраженные полюсы. Рис. 91.

Рис. 91. Роторы синхронных реактивных микродвигателей

Вращающееся магнитное поле статора намагничивает ротор. Явнополюсный ротор имеет неодинаковые магнитные сопротивления по продольной и поперечной осям полюса. Силовые линии магнитного поля статора изгибаются, стремясь пройти по пути с меньшим магнитным сопротивлением. Деформация магнитного поля вызовет, вследствие упругих свойств силовых линий, реактивный момент, вращающий ротор синхронно с полем статора. Если к вращающемуся ротору приложить тормозной момент, ось магнитного поля ротора повернется на угол θ относительно оси магнитного поля статора. С увеличением нагрузки этот угол возрастает. Если нагрузка превысит некоторое допустимое значение, двигатель остановится, выпадет из синхронизма. Рис 92..

Рис. 92. Принцип действия синхронного реактивного двигателя

Электромагнитный момент синхронного реактивного двигателя без учета активного сопротивления статора r₁ выражается следующей зависимостью:

где x_d и x_q — синхронные индуктивные сопротивления по продольной и поперечной осям машины. Начальный пусковой момент у этих двигателей равен 0. Поэтому в них применяется асинхронный способ пуска, для чего используется короткозамкнутая обмотка на роторе. Реактивные двигатели проще по конструкции, дешевле и надежнее в эксплуатации, чем обычные синхронные машины с обмоткой возбуждения на роторе.

Основные недостатки двигателей: низкий cosφ и КПД, большие размеры, малая величина максимального момента. В двигателе мощностью несколько десятков ватт КПД составляет 0,3…0,4, а мощностью до 10 ватт — менее 0,2. Так как момент двигателя пропорционален U², то двигатель чувствителен к колебаниям питающего напряжения.

3. СД постоянными магнитами. По способу пуска эти двигатели делятся: на самозапускающиеся двигатели и двигатели с асинхронным пуском. Самозапускающиеся двигатели выполняются на небольшие мощности (обычно доли ватта) и низкие частоты вращения (не более 400 об/мин). Они рассчитываются на работу от однофазной сети переменного тока. Их магнитное поле либо пульсирует, либо имеет резко выраженный эллиптический характер. Пуск этих двигателей происходит за полпериода изменения тока за счет всегда существующего в синхронных двигателях пульсирующего момента. Нагрузка должна быть малоинерционной. В противном случае они пускаются в холостую а затем нагружаются. Для пуска используются различные устройства, обеспечивающие вращение двигателя в заданном направлении, например . клювообразные полюса статора -. КПД таких двигателей невелик – 3÷5 % и менее.

Синхронные микродвигатели с асинхронным пуском имеют на роторе короткозамкнутую обмотку типа «беличьей клетки», которая выполняется в полюсных наконечниках. Эта обмотка во время пуска участвует в создании асинхронного момента и разгоняет двигатель до скорости, близкой к синхронной. В синхронном режиме она демпфирует колебания ротора при резких изменениях нагрузки.

4. Пуск и вход в синхронизм СД.

Недостатком СД является то, что управление скоростью возможно только через изменение частоты вращения поля, а следовательно, частоты питающего напряжения. Недостатком СД является то, что двигатель должен войти в синхронизм, недостатком является также малый пусковой момент, поэтому, чтобы запустить двигатель, необходимы дополнительные меры. У синхронных двигателей отсутствует пусковой момент. Это объясняется тем, что электромагнитный вращающий момент, воздействующий на неподвижный ротор, меняет свое направление два раза за период Т переменного тока. Из-за своей инерционности, ротор не успевает тронуться с места и развить необходимое число оборотов.

Подавляющее большинство синхронных микродвигателей пускается как асинхронные, для чего они или снабжаются пусковой обмоткой или используется схема включения СД с асинхронным запуском. Рис. 93.

Рис. 93. Схема включения СД с асинхронным запуском

Здесь, на роторе находится обмотка, которая в момент запуска замыкается либо накоротко, либо на внешнее сопротивление. В этом случае двигатель ведет себя как асинхронный и у него есть значительный пусковой момент. Когда ротор разгоняется до скорости, близкой к скорости поля, ключ переключается в другое положение и на ротор подается постоянное напряжение. Такой СД при пуске асинхронно разгоняется до 90-95% от скорости поля, затем входит в синхронизацию и далее ведет себя, как синхронный. Есть другая модификация, у которой на роторе есть дополнительная короткозамкнутая обмотка, например, беличья клетка. Эти обмотки работают лишь при запуске. Когда частота вращения ротора приближается к частоте вращения поля, и двигатель вращается с синхронной скоростью, короткозамкнутая обмотка не перемещается относительно поля, вихревые токи в ней не индуктируются, асинхронный пусковой момент становится равным нулю.

Процесс входа в синхронизм является сложным и ответственным моментом в работе синхронных микродвигателей. Ротор, достигший скорости близкой к синхронной должен за счет взаимодействия полей статора и ротора (в двигателе с постоянными магнитами) или упругих свойств линий поля (в синхронном реактивном двигателе) скачком втянуться в синхронизм. Поэтому момент входа в синхронизм в сильной степени зависит от момента инерции ротора и момента нагрузки.

8.2. Специальные синхронные двигатели

В автоматике используется СД малой мощности, от 0,1 до 500 Вт, Есть различные типы СД: редукторные, гистерезисные, бесконтактные, различные виды шаговых двигателей.

8.2.1. Гистерезисные двигатели

Гистерезисным двигателем называется синхронный двигатель, в котором вращающий момент создается за счет явления гистерезиса при перемагничивания ферромагнитного материала ротора. Статор гистерезисного двигателя подобен статору обычной машины переменного тока. Ротор представляет собой стальной цилиндр из ферромагнитного магнитотвердого материала (имеющего широкую петлю гистерезиса) без обмотки. С целью удешевления ротор делают сборным: кольцо из ферромагнитного материала и немагнитная или магнитомягкая втулка (рис.94).

Рис. 94. Ротор гистерезисного двигателя и схема возникновения гистерезисного момента

В гистерезисном двигателе ротор, вращающийся с синхронной скоростью, представляет собой постоянный магнит. Так как ротор выполнен из магнита твердого материала, то элементарные магнитики перемагничиваются не мгновенно, а с отставанием из-за гистерезиса, это и создает гистерезисный момент. Ось магнита из-за явления гистерезиса отстает от оси вращающегося магнитного поля на угол θ_г гистерезисного сдвига, вследствие чего возникает тангенциальная составляющая f_г сил взаимодействия между полюсами ротора и потоком статора. Величина силы f_г и создаваемый ею момент не зависят от скорости вращения, а определяются шириной петли гистерезиса ферромагнитного материала.

Если нагрузочный момент больше М_г, то двигатель перейдет в асинхронный режим работы, т.е. появится дополнительный асинхронный момент М_а. Движущий момент ротора создается двумя составляющими: моментом вихревых токов и гистерезисным моментом. Рис. 95.

Рис. 95. Механическая характеристика гистерезисного двигателя

Асинхронный момент М_а есть результат взаимодействия вращающегося магнитного поля с вихревыми токами, которые индуктируются этим полем в сердечнике ротора. Т к. ротор имеет большое активное сопротивление, то характеристика М_а=f(s) практически линейна и асинхронный гистерезисный момент максимален при s=1.Рис. 95.

,

где П_2Н — потери на перемагничивание ротора при неподвижном роторе; П_вихр.Н — потери на вихревые токи при неподвижном роторе;

Двигатель используется в приводах небольшой мощности до 2000 Вт, частота f=50, 400 и 500 Гц.

Достоинства гистерезисного двигателя: простота, надежность, плавность входа в синхронизм, значительный пусковой момент, бесшумность, малый пусковой ток, сравнительно высокий КПД (до 60%).

Недостатки: дороговизна, склонность к качаниям при резких изменениях нагрузки, значительный нагрев ротора.

8.2.2. Шаговые двигатели

Шаговыми двигателями называются синхронные двигатели, преобразующие команду, заданную в виде импульсов, в фиксированный угол поворота двигателя или в фиксированное положение подвижной части двигателя без датчиков обратной связи. Шаговый двигатель имеет не менее двух положений устойчивого равновесия ротора в пределах одного оборота.

Напряжение питания обмоток управления шагового двигателя представляет собой последовательность однополярных или двуполярных прямоугольных импульсов, поступающих от электронного коммутатора Результирующий угол соответствует числу переключений коммутатора, а частота вращения двигателя соответствует частоте переключений электронного коммутатора.

Шаговые двигатели различаются по числу фаз и типу магнитных системна ШД с активным ротором (с постоянными магнитами), ШД реактивного типа и индукторные.

Мощность шаговых двигателей лежит в диапазоне от единиц ватт до одного киловатта.

1. Шаговые двигатели с активным ротором. В отличие от синхронных машин непрерывного вращения шаговые двигатели имеют на статоре явно выраженные полюса, на которых расположены катушки обмоток управления. Ротор обычно представляет собой многополюсную звездочку из специального сплава. Есть варианты двух-, трех- и четырехфазных двигателей. Трехфазные двигатели имеют лучшие динамические характеристики и более равномерный ход. Управление ШД производится однополярными импульсами, поочередно подаваемыми на обмотки статора. Каждый импульс вызывает поворот ротора на единичный шаг.

Рассмотрим принцип действия простейшего двухфазного двухполюсного ШД с активным ротором в виде постоянного магнита. При включении фазы под постоянное напряжение (условно положительной полярности) вектор намагничивающей силы НС статора совпадет с осью фазы А. В результате взаимодействия НС статора с полем постоянного магнита ротора возникнет синхронизирующий момент М_с = M_maxsinq, где q — угол между осью ротора и вектором НС. Рис. 96.

Рис. 96. Принцип работы ШД

При отсутствии тормозного момента ротор займет положение, при котором его ось совпадет с осью фазы А (рис. 96, первый такт). Если теперь отключить фазу А и включить фазу В, вектор НС и ротор повернуться на 90^о(второй такт). При включении фазы А на напряжение обратной полярности (третий такт) НС и ротор повернутся еще на 90^о и т.д.

Если к ротору ШД приложен момент нагрузки, то при переключении фаз ротор будет отставать от вектора НС на некоторый угол q_н = arcsin(M_н/M_max).

В зависимости от типа электронного коммутатора управление ШД может быть:

• одноплярным или разнополярным;
• симметричным или несимметричным;
• потенциальным или импульсным.

При однополярном управлении напряжение каждой фазе изменяется от 0 до +U, а при разнополярном – от -U до +U.

Управление называется симметричным, если в каждом такте коммутации задействуется одинаковое число обмоток, и несимметричным – если разное.

При потенциальном управлении напряжение на обмотках изменяется только в моменты поступления управляющих импульсов. При отсутствии управляющего сигнала обмотка или группа обмоток находятся под напряжением, а положение ротора фиксируется полем обмоток. При импульсном управлении напряжение на обмотки подается только на время отработки шаг, после чего оно снимается и ротор удерживается в заданном положении либо реактивным моментом, либо внешним фиксирующим устройством.

В двухполюсной машине число устойчивых положений в пределах одного оборота ротора n при разных способах коммутации может быть равно 1, 2, 4m, где m — число фаз: В многополюсных ШД число устойчивых положений возрастает пропорционально числу пар полюсов р.

Одним из определяющих параметров ШД является шаг ротора, т.е. угол поворота ротора, соответствующий одному управляющему импульсу (угол между двумя соседними устойчивыми состояниями): a = 360/pn.

ШД с активным ротором удается выполнить с шагом до 15^о. Дальнейшее уменьшение шага ограничено технологическими трудностями создания ротора в виде постоянного магнита с числом пар полюсов больше шести.

2. Реактивные шаговые двигатели. Гораздо более мелкий шаг (до долей градуса) можно получить в реактивных редукторных ШД. Редукторные ШД выполняются с числом фаз m = 2 — 4. Они имеют ферромагнитный зубчатый ротор с равномерно расположенными z_p зубцами и гребенчатые зоны статора, смещенные относительно друг друга на угол 2p/(mz_p) рис.97. Число пазов статора и ротора, их геометрические размеры выбираются такими, чтобы обеспечить необходимую величину шага и синхронизирующего момента при заданном виде коммутации токов.

Электромагнитный синхронизирующий момент реактивного двигателя обусловлен, как и у обычного синхронного двигателя, разной величиной магнитных сопротивлений по продольной и поперечной осям двигателя. Основным недостатком шагового реактивного двигателя является отсутствие синхронизирующего момента при обесточенных обмотках статора.

Реактивные шаговые двигатели позволяют редуцировать частоту вращения ротора. При большом числе зубцов ротора Z_р его угол поворота значительно меньше угла поворота поля статора. Величина углового шага редукторного шагового двигателя определится выражением: a = 360/Z_p. В результате можно получить шаговые двигатели с угловым шагом, составляющим доли градуса.

Индукторные (гибридные) шаговые двигатели. совмещают преимущества активного шагового двигателя (большой удельный синхронизирующий момент на единицу объема, наличие фиксирующего момента) и реактивного шагового двигателя (малая величина шага).

Рис. 96. Конструкция реактивного ШД

Во всех конструкциях индукторных шаговых двигателей вращающий момент создается за счет взаимодействия магнитного поля, создаваемого обмотками статора и постоянного магнита в зубчатой структуре воздушного зазора. При этом синхронизирующий момент шагового индукторного двигателя по природе является реактивным и создается намагничивающей силой обмоток статора, а постоянный магнит, расположенный либо на статоре, либо на роторе, создает фиксирующий момент, удерживающий ротор двигателя в заданном положении при отсутствии тока в обмотках статора.

3. Режимы работы ШД.

1. Статический режим – это режим, при котором ротор фиксируется в одной из позиций, а по обмоткам статора протекает постоянный ток, создающий неподвижное в пространстве магнитное поле.

2. Квазистатический режим – это режим отработки единичных шагов, при котором переходные процессы от предыдущего такта коммутации полностью затухли и скорость ротора в начале следующего шага равна нулю.

3. Установившийся режим – это режим, соответствующий постоянной частоте следования управляющих импульсов. При частоте управляющих импульсов f₁, меньшей частоты собственны колебаний двигателя f₀, движение ротора носит колебательный характер, что увеличивает динамическую ошибку при отработке заданного перемещения. При частоте управляющих импульсов f₁ = f₀/k, где k – целое число, возникает явление электромеханического резонанса, которое при слабом демпфировании колебаний может привести к нарушению нормального движения ротора и выпадению его из синхронизма. При f₁ > f₀ имеют место вынужденные колебания с частотой управляющих импульсов; амплитуда их монотонно уменьшается с увеличением частоты.

4. Переходный режим — это основной эксплуатационный режим работы ШД. Он включает в себя пуск, реверс, торможение, переход с одной управляющей частоты на другую. Основное требование к ШД в переходных режимах заключается в отсутствии потери шага, т.е. сохранение синхронизма при любом характере изменения управляющих импульсов.

Предельная механическая характеристика – это зависимость допустимого момента сопротивления от частоты управляющих импульсов в установившемся режиме работы (рис.97). С ростом частоты сказывается запаздывание в нарастании тока, обусловленное индуктивностью обмоток. При некоторой предельной частоте момент двигателя становится равным нулю. Предельную механическую характеристику рассматривают обычно при f>f_0.

Рис. 97. Механические характеристики ШД

Максимальная частота управляющих импульсов, при которой возможен пуск без потери шага, называется частотой приемистости f_пр. Частота приземистости является важным показателем переходного режима ШД Частота приемистости растет с увеличением максимального синхронизирующего момента, уменьшением шага, снижением постоянной времени обмоток, нагрузки и момента инерции. Для современных ШД f_пр = 100-1000 Гц.

Предельная динамическая характеристика – зависимость частоты приемистости от момента сопротивления и момента инерции нагрузки. Такие характеристики называются предельными динамическими характеристиками пуска. Существуют также предельные динамические характеристики реверса и торможения

8.3. Бесконтактные двигатели переменного тока

Бесконтактные двигатели постоянного тока состоят из трех элементов (рис. 98):

1. двигателя с m-фазной обмоткой на статоре и возбужденным ротором обычно в виде постоянного магнита;
2. датчика положения ротора (ДПР), выполненного в одном корпусе с двигателем и предназначенного для выработки сигналов управления моментами времени и последовательностью коммутации токов в обмотках статора;
3. коммутатора, как правило, транзисторного, осуществляющего по сигналам ДПР коммутацию токов в обмотках статора.

Рис. 98. Состав бесконтактного двигателя постоянного тока

Принцип действия подобен ДПТ:: при включении транзисторов Т1 и Т2 по обмотке статора потечет ток i в указанном направлении. В статоре возбудится магнитное поле, появится движущий момент, ротор повернется таким образом, чтобы векторы Fc и Fp совместились. Когда векторы совместятся, сигнал с ДПР закроет Т1 и Т2 и откроет Т3 и Т4. Ток в обмотке статора поменяет направление, движущий момент заставит ротор вращаться дальше и повернуться на 180°.

Для плавного хода число обмоток обычно 3 и выше. В этой схеме транзисторы и коммутатор работают в ключевом режиме. Транзисторами управляют схемы формирования Фа, Фб, Фс. На эти схемы подаются управляющие импульсы с датчика положения ротора. ДПР имеет и статор и ротор. На статоре имеются полюса, на которых поочередно располагаются обмотки управления а, б, с и обмотки возбуждения (5-30 кГц). Ротор ДПР имеет сектор из магнита мягкого материала. При повороте этот сектор замыкает два соседних полюса и в соответствующей обмотке управления наводится ЭДС, включается соответствующая статорная обмотка и роторы двигателя и ДПР поворачиваются на 120°. Затем сектор замыкает два следующих полюса, в результате роторы поворачиваются еще на 120° и т.д.

Рис. 99. Схема бесконтактного двигателя постоянного тока.(а) и его механические характеристики (б)

На рис. 99 показаны схема и механические характеристики бесконтактного двигателя при разных индуктивностях обмоток статора L. Видно, что с увеличением L нелинейность характеристик увеличивается.

Частоту вращения бесконтактных двигателей можно регулировать в широких пределах путем изменения напряжения питания.

Однако на практике чаше применяется импульсный способ, сущность которого заключается в изменении не величины постоянно подводимого напряжения, а длительности питания двигателя номинальным напряжением.

: применение и принцип работы

Что такое синхронный двигатель?

Синхронный двигатель (сокращенно от «синхронный электродвигатель») — это двигатель переменного тока, в котором вращение ротора (или вала) синхронизировано с частотой питающего тока. То есть период вращения ротора равен полю вращения машины, в которой он находится.

Давайте сделаем шаг назад и определим, что такое электродвигатель.

Электродвигатели — это электромеханическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.В зависимости от типа входа мы классифицировали его на однофазные и трехфазные двигатели.

Наиболее распространенный тип трехфазных двигателей — это синхронные двигатели и асинхронные двигатели . Когда трехфазные электрические проводники размещаются в определенных геометрических положениях (то есть под определенным углом друг к другу), создается электрическое поле. Вращающееся магнитное поле вращается с определенной скоростью, известной как синхронная скорость .

Если в этом вращающемся магнитном поле присутствует электромагнит, то электромагнит магнитно блокируется этим вращающимся магнитным полем и вращается с той же скоростью, что и вращающееся поле.

Отсюда термин синхронный двигатель , поскольку скорость ротора двигателя такая же, как и вращающееся магнитное поле.

Это двигатель с фиксированной скоростью, потому что у него только одна скорость — синхронная. Эта скорость синхронизирована с частотой питания. Синхронная скорость определяется по формуле:

Где:

• N = Синхронная скорость ( об / мин — т.е. оборотов в минуту )
• f = Частота питания ( Гц )
• p = Количество Полюса

Конструкция синхронного двигателя

Обычно его конструкция почти аналогична конструкции трехфазного асинхронного двигателя, за исключением того факта, что здесь мы подаем постоянный ток на ротор, причину которого мы объясним позже.

Теперь давайте сначала рассмотрим основную конструкцию этого типа двигателя. Из приведенного выше изображения ясно, как мы проектируем этот тип машины. Мы подаем трехфазное питание на статор и постоянный ток на ротор.

Основные характеристики синхронных двигателей

1. Синхронные двигатели по своей природе не самозапускаются. Им требуются некоторые внешние средства для приведения их скорости, близкой к синхронной, до того, как они будут синхронизированы.
2. Скорость работы синхронизируется с частотой питания, и, следовательно, при постоянной частоте питания они ведут себя как двигатели с постоянной скоростью независимо от условий нагрузки.
3. Этот двигатель обладает уникальными характеристиками работы при любом коэффициенте электрической мощности.Это позволяет использовать его для улучшения коэффициента мощности.

Принцип работы Синхронный двигатель

Синхронные двигатели представляют собой машину с двойным возбуждением, т.е. на нее предусмотрены два электрических входа. Обмотка статора состоит из трехфазного источника питания трехфазной обмотки статора и постоянного тока для обмотки ротора.

Трехфазная обмотка статора, по которой проходят трехфазные токи, создает трехфазный вращающийся магнитный поток. Ротор, на который подается постоянный ток, также создает постоянный магнитный поток.Учитывая частоту сети 50 Гц, из приведенного выше соотношения мы можем видеть, что трехфазный вращающийся поток вращается примерно на 3000 оборотов за 1 минуту или 50 оборотов за 1 секунду.

В определенный момент полюса ротора и статора могут иметь одинаковую полярность (N-N или S-S), вызывая силу отталкивания на ротор, и в следующий момент это будет N-S, вызывающая силу притяжения.

Но из-за инерции ротора он не может вращаться в любом направлении из-за сил притяжения или отталкивания, и ротор остается в состоянии покоя.Следовательно, синхронный двигатель не запускается автоматически.

Здесь мы используем некоторые механические средства, которые сначала вращают ротор в том же направлении, что и магнитное поле, до скорости, очень близкой к синхронной скорости. При достижении синхронной скорости происходит магнитная блокировка, и синхронный двигатель продолжает вращаться даже после удаления внешних механических средств.

Но из-за инерции ротора он не может вращаться в любом направлении из-за сил притяжения или отталкивания, и ротор остается в состоянии покоя.Следовательно, синхронный двигатель не запускается автоматически.

Здесь мы используем некоторые механические средства, которые сначала вращают ротор в том же направлении, что и магнитное поле, до скорости, очень близкой к синхронной скорости. При достижении синхронной скорости происходит магнитная блокировка, и синхронный двигатель продолжает вращаться даже после удаления внешних механических средств.

Способы запуска синхронного двигателя

1. Пуск двигателя с внешним первичным двигателем: Синхронные двигатели механически связаны с другим двигателем.Это может быть трехфазный асинхронный двигатель или параллельный двигатель постоянного тока. Здесь мы не применяем возбуждение постоянным током изначально. Он вращается со скоростью, очень близкой к его синхронной скорости, а затем мы даем возбуждение постоянным током. Через некоторое время, когда сработает магнитная блокировка, питание внешнего двигателя прекращается.
2. Демпферная обмотка В данном случае синхронный двигатель является явнополюсным, дополнительная обмотка размещена на торце полюса ротора. Первоначально, когда ротор не вращается, относительная скорость между обмоткой демпфера и потоком вращающегося воздушного зазора велика, и в нем индуцируется ЭДС, которая создает требуемый пусковой момент.По мере приближения скорости к синхронной, ЭДС и крутящий момент снижаются и, наконец, происходит магнитная блокировка; крутящий момент также снижается до нуля. Следовательно, в этом случае синхронный двигатель сначала работает как трехфазный асинхронный двигатель с дополнительной обмоткой, и, наконец, он синхронизируется с частотой.

Применения синхронных двигателей

Синхронные двигатели применяются:

1. Синхронный двигатель без нагрузки, подключенной к его валу, используется для повышения коэффициента мощности.Благодаря своим характеристикам вести себя при любом коэффициенте электрической мощности, он используется в энергосистемах в ситуациях, когда статические конденсаторы дороги.
2. Синхронный двигатель находит применение, где рабочая скорость меньше (около 500 об / мин) и требуется большая мощность. Для требований к мощности от 35 кВт до 2500 кВт размер, вес и стоимость соответствующего трехфазного асинхронного двигателя очень высоки. Следовательно, предпочтительно использовать эти двигатели. Экс- поршневой насос, компрессор, прокатные станы и т. Д.

Все о синхронных двигателях — что это такое и как они работают

Большинство людей понимают, что электродвигатели используют электроэнергию для создания движения, но немногие знают, сколькими различными способами это можно сделать.

Может показаться излишним создавать новые способы выполнения той же задачи, но у инженеров есть для этого веские основания. Некоторые двигатели питаются от постоянного тока, другие от переменного тока, третьи — от их комбинации, и их конкретный метод передачи энергии уникален для каждого двигателя.В результате существует множество типов двигателей постоянного и переменного тока, каждый из которых имеет свои преимущества в определенных областях применения. В этой статье речь пойдет о двигателях, которые используют как переменный, так и постоянный ток, известных как синхронные двигатели, которые используют электромагнетизм для создания точной выходной энергии вращения. Эта статья призвана объяснить структуру, функции и области применения синхронных двигателей, чтобы каждый, кто хочет использовать одно из этих устройств, имел для этого необходимую информацию.

Что такое синхронные двигатели?

Синхронные двигатели считаются типом двигателей переменного тока, созданных специально для решения ограничений, связанных с асинхронными двигателями, еще одним распространенным классом двигателей переменного тока (более подробную информацию об этих двигателях можно найти в нашей статье об асинхронных двигателях).Асинхронные двигатели, как следует из их названия, используют электромагнитную индукцию для выработки механической энергии; однако их главный недостаток заключается в том, что они испытывают феномен «скольжения». Это «скольжение» представляет собой несоответствие между частотой колебаний переменного тока (вход) и частотой вращения (выход) и является прямым результатом использования эффекта индукции для создания вращения. Обычные асинхронные двигатели, не имеющие особого отношения к большинству применений, не могут использоваться для точно рассчитанных по времени приложений из-за этого скольжения и известны как «асинхронные» двигатели.

были сконструированы таким образом, что выходная частота вращения в точности равнялась входной частоте переменного тока. Их можно использовать для часов, прокатных станов и даже проигрывателей, потому что их скорость точно пропорциональна переменному току, питающему двигатель. Хотя синхронные двигатели не так мощны и разнообразны, как асинхронные двигатели, они играют жизненно важную роль в любом проекте, требующем точной синхронизации и точной частоты вращения.

Как работают синхронные двигатели?

Как и другие асинхронные двигатели, синхронные двигатели состоят из внешнего статора и внутреннего ротора, которые магнитно взаимодействуют для создания выходного крутящего момента.Как и другие двигатели переменного тока, синхронные двигатели могут питаться от однофазного входа (например, настенные розетки) или от многофазного входа (промышленные / более высокие источники напряжения), в зависимости от размера и области применения. Более подробную информацию об однофазных операциях можно найти в нашей статье об однофазных двигателях.

Статор синхронного двигателя такой же, как и у других асинхронных двигателей, в котором катушки из меди / алюминия проходят через ламинированные листы металла. Эти катушки пропускают переменный ток (ы) для создания вращающегося магнитного поля (RMF).Больше всего они отличаются своими роторами, которые содержат постоянное магнитное поле, создаваемое либо настоящими магнитами, либо источником постоянного тока через катушки ротора. Это постоянное поле имеет свой собственный набор полюсов север-юг, которые в конечном итоге выровняются с полюсами RMF (в парах север-юг), таким образом вызывая точный выходной сигнал вращения, пропорциональный частоте статора. Эти полюса могут выступать из поверхности ротора или находиться в пазах на роторе, и они известны как роторы с явнополюсными и невыпадающими полюсами, соответственно.Однако для запуска должно быть некоторое возбуждение, поскольку разница в скорости между неподвижным ротором и быстрым RMF не позволит их полюсам заблокироваться при запуске. Это осуществляется по-разному, и в результате синхронные двигатели были разделены на синхронные двигатели без возбуждения и синхронные двигатели с возбуждением по току.

Типы синхронных двигателей

Как описано ранее, синхронные двигатели можно различать на основе того, как их роторы возбуждаются до синхронных скоростей.Существуют синхронные двигатели без возбуждения и синхронные двигатели с возбуждением по току, и в этом разделе кратко рассматриваются различные двигатели каждой из этих категорий.

Невозбужденные синхронные двигатели

Этим синхронным двигателям не требуется напряжение возбуждения для запуска, и в их роторах используются ферромагнитные материалы для взаимодействия со статорами. Они бывают трех основных типов: гистерезисные двигатели, синхронные реактивные двигатели и двигатели с постоянными магнитами, и каждый из них будет кратко объяснен ниже.

используется вал ротора, заключенный в немагнитный материал (обычно алюминий), который имеет слой ферромагнитного материала, покрывающий его, образуя «кольцо гистерезиса». RMF статора индуцирует полюса в этом кольце, но из-за некоторых потерь на гистерезис — или потерь энергии из-за задержки между намагниченностью ферромагнетика и изменяющимся магнитным потоком — магнитный поток ротора будет отставать от потока статора. Эта задержка вызывает угловое разделение между полем ротора и полем статора, вызывая крутящий момент.Это относительно бесшумные двигатели, которые лучше всего подходят для проигрывателей, магнитофонов и другого звукового оборудования.

используют магнитное притяжение и явление сопротивления для создания движения. Они похожи на шаговые и асинхронные двигатели по конструкции, где статор состоит из выступающих полюсов катушек, которые генерируют магнитное поле. Ротор выполнен из ферромагнитного металла в виде модифицированной беличьей клетки. Ротор имеет выемки, барьеры или пазы, которые совпадают с линиями магнитного поля статора, когда полюса ротора и статора совпадают.При несовпадении магнитное поле проходит через ротор по более длинному пути и вызывает увеличение сопротивления — магнитного аналога электрического сопротивления. Это создает реактивный момент на двигателе, так как ротор хочет достичь некоторого более низкого сопротивления или вернуться в свое выровненное положение. Это позволяет ротору «втягиваться» в синхронные скорости в некоторых конструкциях, обеспечивая точное вращение на выходе. Более подробную информацию можно найти в нашей статье о реактивных двигателях.

используются постоянные магниты.которые генерируют постоянный магнитный поток. Это взаимодействует с полюсами RMF статора, которые вызывают вращение на выходе. Эти двигатели должны управляться частотно-регулируемым приводом (VFD), поскольку единственный способ изменить их скорость и крутящий момент — это изменить частоту переменного тока статора. Более подробную информацию можно найти в нашей статье о двигателях с постоянными магнитами.

Синхронные двигатели с токовым возбуждением

Единственный доступный синхронный двигатель с возбуждением от основного тока — это синхронный двигатель с возбуждением от постоянного тока, для которого требуется как вход постоянного, так и переменного тока.Источник постоянного тока поступает на ротор, который содержит обмотки, похожие на статор, и эти обмотки будут создавать постоянное магнитное поле, индуцированное источником постоянного тока. Это возбудит двигатель и заставит его полюса выровняться с RMF статора, вызывая синхронность. Эти двигатели обычно имеют мощность> 1 л.с. и часто называются синхронными двигателями, поскольку такая конструкция ротора очень распространена.

Заявки и критерии отбора

Различные обсуждаемые синхронные двигатели — это просто разные средства для создания синхронной скорости, и они, как правило, могут использоваться в приложениях, где требуется точная скорость.Они не являются самозапускающимися по своей природе, и их не следует выбирать, если требуется самозапуск. Все они имеют повышенный КПД по сравнению с большинством других двигателей переменного и постоянного тока с КПД> 90%. Синхронные двигатели являются предпочтительным выбором для низкоскоростных и высокомощных нагрузок и превосходны в качестве источников питания для дробилок, мельниц и измельчителей. Их скорость остается постоянной независимо от нагрузки, а их скорость может быть изменена только с помощью частотно-регулируемого привода, поскольку входной ток напрямую зависит от выходной скорости. Если требуются регулируемые скорости, подумайте о двигателях с фазным ротором.

с той же мощностью и номинальным напряжением обычно дешевле синхронных двигателей с такими же характеристиками. Это означает, что асинхронные двигатели являются предпочтительным выбором для привода машин в большинстве случаев. Синхронные двигатели способны корректировать потери в распределительной сети и очень полезны для регулирования напряжения. Синхронные двигатели чаще всего используются в больших генераторах или параллельно с асинхронными двигателями, предназначенными для компенсации потерь мощности. Кроме того, их намного сложнее обслуживать, чем асинхронные двигатели, и они требуют более частого обслуживания.

Может показаться, что синхронные двигатели уступают асинхронным двигателям, но без них у нас не было бы часов, проигрывателей, дворников, жестких дисков, сигнальных устройств, записывающих приборов, микроволновых пластин или любого другого синхронизирующего устройства. Точно так же эффективность этих двигателей помогает корректировать неэффективность асинхронных двигателей и обеспечивает средства коррекции потерь при распределении. Они неоценимы для промышленности как по своей способности корректировать мощность, так и по своей точности, и хотя синхронные двигатели дороже и сложнее, чем асинхронные двигатели, они являются еще одной способной машиной, которую могут использовать конструкторы.

Сводка

В этой статье представлено понимание того, что такое синхронные двигатели и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. https://geosci.uchicago.edu
2. http://nit-edu.org/wp-content/uploads/2019/06/ch-38-Synchronous-motor.pdf
3. http: // www.electricmastar.com/synchronous-motor/
4. https://electricalfundablog.com/synchronous-motor/
5. http://www.egr.unlv.edu/~eebag/Synchronous%20Generator%20I.pdf

Прочие изделия для двигателей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Типы синхронных двигателей: полное описание

Добро пожаловать в блог Linquip. Сегодня и в этой статье мы рассмотрим типы синхронных двигателей. Как вы, возможно, знаете, обычно в электрическом строительстве могут быть два основных типа наиболее часто используемых двигателей.Электрическая система может получить выгоду от одного из этих электродвигателей. Первый называется синхронным двигателем, а второй — асинхронным. Мы объясним различия между этими двумя электродвигателями позже и в другой статье. Здесь мы только обсудим типы синхронных двигателей и поговорим об их особенностях.

Чтобы получить обзор того, с чем вы столкнетесь в этой статье, мы должны сказать, что для тех, кто не знаком с синхронным двигателем, мы подготовили простое определение того, что это такое и как он работает очень кратко и кратко.В третьем разделе этой статьи мы собираемся подробнее рассказать о различных типах синхронных двигателей и о том, чем они отличаются по конструкции и принципу действия.

Наша команда собрала всю необходимую информацию по этой теме, чтобы избавить вас от необходимости читать разноплановый контент на других веб-сайтах. Оставайтесь с нами до конца, чтобы найти ответ на свой вопрос по этой теме. Впереди у нас долгий путь, поэтому сделайте глубокий вдох, сядьте поудобнее и продолжайте читать эту статью до конца.

Электродвигатели — это электромеханические устройства, преобразующие электрическую энергию в механическую.По типу ввода они подразделяются на однофазные и трехфазные двигатели. Наиболее распространенными типами трехфазных двигателей являются синхронные двигатели и асинхронные двигатели. Когда трехфазные электрические проводники размещаются в определенных геометрических положениях, то есть под определенным углом друг к другу, создается электрическое поле. Вращающееся магнитное поле вращается с определенной скоростью, известной как синхронная скорость.

Если в этом вращающемся магнитном поле присутствует электромагнит, то электромагнит магнитно блокируется этим вращающимся магнитным полем и вращается с той же скоростью, что и вращающееся поле.Вот почему мы называем этот тип двигателей синхронными двигателями, поскольку скорость ротора двигателя такая же, как и вращающееся магнитное поле.

Подробнее о синхронных двигателях Linquip

В предыдущем разделе мы говорили о том, что такое синхронный двигатель и почему он называется синхронным. Фактически, это было введение для тех, кто не знаком с синхронными двигателями.В этом разделе мы кратко обсудим общую структуру синхронных двигателей, а после этого раздела мы перейдем к основной истории, то есть к типам синхронных двигателей.

Статор и ротор являются двумя основными частями синхронного двигателя. Статор становится неподвижным и несет на себе обмотку якоря двигателя. Обмотка якоря является основной обмоткой, из-за которой в двигателе индуцируется ЭДС. Вращатель несет на себе обмотки возбуждения, и в роторе индуцируется основной поток поля.Ротор имеет две конструкции: ротор с явнополюсным ротором и ротор с невыпадающими полюсами.

В синхронном двигателе используется ротор с явнополюсным ротором. Слово выступ означает, что полюса ротора выступают в сторону обмоток якоря. Ротор синхронного двигателя выполнен из листовой стали. Но почему в роторе используются стальные листы? Пластины уменьшают потери на вихревые токи, возникающие в обмотке трансформатора. Ротор с явнополюсным ротором в основном используется для создания средне- и тихоходных двигателей.Для получения в двигателе используется высокоскоростной цилиндрический ротор.

Что ж, теперь, когда у всех нас есть хорошее представление о синхронных двигателях, лучше сразу перейти к сути вопроса. Синхронные двигатели можно разделить на два типа в зависимости от того, как намагничен ротор.

1. Синхронные двигатели без возбуждения
2. Синхронные двигатели с постоянным током (DC) с возбуждением.

Сначала мы будем иметь дело с синхронными двигателями без возбуждения и их подгруппами и различными конструкциями, а затем мы будем иметь дело с синхронными двигателями с возбуждением от постоянного тока (DC).

1) Невозбужденный синхронный двигатель

Ротор этого типа изготовлен из стали с высоким удерживающим действием, например, из кобальтовой стали. На синхронной скорости он вращается с вращающимся магнитным полем статора, поэтому через него проходит почти постоянное магнитное поле. Из-за полевого взаимодействия статора с ротором он становится электромагнитом и имеет северный и южный полюса, которые взаимодействуют с полюсами поля статора, таким образом, ротор перемещается.

Этот тип синхронного двигателя делится на три категории и доступен в трех исполнениях, каждая из которых имеет уникальные особенности:

1. Гистерезисные синхронные двигатели
2. Реактивные синхронные двигатели
3. Синхронные двигатели с постоянным магнитом

A) Гистерезисные синхронные Двигатели

Двигатели с гистерезисом представляют собой однофазные двигатели с ротором из ферромагнитного материала.Роторы обладают высокими потерями на гистерезис. Они состоят из хрома, кобальтовой стали или алнико. Они самозапускаются и не нуждаются в дополнительной намотке. Он имеет широкую петлю гистерезиса, что означает, что он намагничивается в заданном направлении; для изменения намагниченности требуется большое обратное магнитное поле.

B) Синхронные двигатели с сопротивлением

Вторая конструкция синхронных двигателей без возбуждения — это сопротивление, которое всегда минимально, когда кусок железа вращается для завершения пути магнитного потока.Сопротивление увеличивается с увеличением угла между ними, когда полюса совмещены с магнитным полем статора. Это создаст крутящий момент, вынуждающий ротор выровняться с полюсом рядом с полем статора. В полюса ротора обычно встроена обмотка с короткозамкнутым ротором, чтобы обеспечить крутящий момент ниже синхронной скорости для запуска двигателя.

C) Синхронные двигатели с постоянными магнитами

Двигатель с постоянными магнитами использует постоянные магниты в стальном роторе для создания постоянного магнитного потока.Ротор блокируется, когда скорость близка к синхронной. Обмотка статора подключена к источнику переменного тока для создания вращающегося магнитного поля. Двигатели с постоянными магнитами похожи на бесщеточные двигатели постоянного тока.

2) Синхронный двигатель с возбуждением постоянным током (DC)

Синхронный двигатель с возбуждением постоянным током требует источника постоянного тока для ротора для создания магнитного поля. Он имеет как обмотку статора, так и обмотку ротора. Постоянный ток может подаваться от отдельного источника постоянного тока или генератора постоянного тока, подключенного к валу двигателя.

В этой статье мы предоставили всю необходимую информацию о различных типах синхронных двигателей. мы привели базовое определение того, что такое синхронный двигатель, а затем перешли к конструкции и внедрению компонентов. В заключительном разделе мы рассказали о различных типах и конструкциях синхронных двигателей. Мы подробно рассказали о каждом типе и объяснили особенности.

Если у вас есть опыт использования любых типов синхронных двигателей и вы знаете о них больше, мы будем очень рады услышать ваше мнение в комментариях на нашем сайте Linquip.Более того, если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме, вы можете зарегистрироваться на нашем сайте и ждать, пока наши специалисты ответят на ваши вопросы. Надеюсь, вам понравилась эта статья.

Синхронный двигатель — PetroWiki

Синхронный двигатель — это двигатель переменного тока. Как и асинхронный двигатель, он имеет статор и ротор. Его обмотка статора очень похожа на обмотку асинхронного двигателя, и он также получает мощность переменного тока от источника питания для управления подключенной нагрузкой.

Проект

Синхронные двигатели доступны с различными конструкциями ротора для различных применений.В одном из типов, например, ротор сконструирован как ротор с короткозамкнутым ротором. В дополнение к стержням ротора он имеет обмотки катушки для обеспечения возбуждения постоянным током (DC), как показано на рис. 1 . Обмотки катушки подключаются к внешнему источнику постоянного тока с помощью контактных колец и щеток. Подобно двигателю с короткозамкнутым ротором, синхронный двигатель запускается путем подачи переменного тока на статор; однако мощность постоянного тока подается на катушки ротора после того, как двигатель достигает максимальной скорости. Это создает сильное постоянное магнитное поле в роторе, которое синхронизируется с вращающимся магнитным полем статора.Поскольку ротор вращается с той же скоростью, что и синхронная скорость (скорость вращающегося магнитного поля), скольжения нет. Скорость вращения двигателя в синхронном двигателе постоянна и не зависит от нагрузки, как в асинхронном двигателе.

• Рис. 1 — Схема синхронного двигателя (любезно предоставлена ​​Houston Armature Works Inc.).

Коэффициент мощности

Синхронные двигатели рассчитаны на работу при коэффициенте мощности, равном единице (1,0) или 0.8 ведущих коэффициентов мощности. Изменяя возбуждение двигателя постоянным током, можно широко изменять коэффициент мощности двигателя. Синхронные двигатели с перевозбуждением работают с опережающим коэффициентом мощности и имеют реактивные конденсаторы, подобные кВАр. Это дает улучшенный коэффициент мощности для системы электропитания. Поскольку большинство коммунальных предприятий выставляют счета своим промышленным потребителям на основе их использования в киловольтах, а не в киловаттах, улучшенный коэффициент мощности обеспечивает большую экономию для потребителя.

использует

Синхронные двигатели изначально использовались как способ повысить коэффициент мощности систем, которые имеют большие нагрузки асинхронных двигателей; теперь, однако, они используются, потому что они могут поддерживать напряжение на клеммах в слабой энергосистеме, имеют меньшую стоимость и более эффективны, чем асинхронные двигатели аналогичного размера.

Список литературы

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

Внешние ссылки

Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Электрическое заземление

Электрораспределительные системы

Коэффициент мощности и конденсаторы

Классификация опасных зон электрических систем

Двигатели переменного тока

Асинхронные двигатели

Электрические системы

Технические характеристики двигателя

Характеристики двигателя NEMA

Электроприводы переменного тока

Корпуса двигателей

PEH: электрические_системы

Категория

| Fuji Electric Global

Серия из 3 моделей, включая стандартный тип, высокоэффективный тип и сверхвысокопроизводительный тип!

Синхронный двигатель — это двигатель, в роторе которого находится постоянный магнит.
Синхронный двигатель отличается от асинхронных двигателей тем, что в нем нет вторичного тока, поскольку магнитный поток генерируется постоянным магнитом, что приводит к более высокому уровню эффективности со значительным сокращением потерь.
Кроме того, синхронный двигатель (тип со встроенным постоянным магнитом) и инвертор FRENIC-MEGA (серия GX) могут быть объединены для создания «приводной системы следующего поколения», которая заменит широко распространенную традиционную комбинацию асинхронного двигателя и инвертора.
Всегда продвигаться … в «будущее» с невообразимыми возможностями

Стандартный тип КПД двигателя На уровне IE3 (повышенный КПД)!

Высокоэффективный тип КПД двигателя Такой же, как у IE4 (сверхвысокий КПД)!

Тип сверхвысокого КПД КПД двигателя Более высокий, чем у IE4 (КПД супер-премиум)!

* IE3 основан на правилах класса эффективности IEC 60034-30, а IE4 — на IEC 60034-31.

(Примечание 1)

Приведенные выше значения КПД асинхронного двигателя основаны на значениях JIS C 4210.

(Примечание 2)

Приведенные выше значения КПД синхронного двигателя стандартного типа основаны на значениях класса IE3 согласно нормативам IEC 60034-30.

(Примечание 3)

Приведенные выше значения КПД синхронного двигателя высокоэффективного типа основаны на значениях класса IE4 согласно нормативам IEC 60034-31.

Дополнительная экономия энергии за счет комбинированной работы!

A и инвертор серии FRENIC-MEGA GX, оснащенный нашей уникальной энергосберегающей технологией управления, могут быть объединены для достижения более высокой эффективности работы при одновременном снижении потерь мощности.

Артикул
Следует отметить, что для новых объектов первоначальные инвестиционные затраты немного выше (по сравнению только со стоимостью комплекта асинхронный двигатель + инвертор), но чрезвычайно низкая стоимость эксплуатации комбинации позволяет возместить дополнительные затраты, понесенные при ее внедрении. в течение короткого времени.

Синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM)

Field Oriented Control (FOC) — это метод управления двигателем для генерации трехфазных синусоидальных сигналов, которыми можно легко управлять по частоте и амплитуде, чтобы минимизировать ток, что, в свою очередь, означает максимизировать эффективность.Основная идея состоит в том, чтобы преобразовать трехфазные сигналы в два сигнала фиксации ротора и наоборот.

Основная идея заключается в преобразовании трехфазных дискретизированных токовых сигналов в два фиксированных на роторе сигналов и наоборот. В системе отсчета с фиксированным ротором токи можно рассматривать как стационарные значения, и ими легко управлять. Используя обратное вращение вектора, генерируемые контроллером опорные напряжения могут быть возвращены вращающемуся вектору в опорной системе статора. Преобразование от трехфазной системы к двухфазной системе называется преобразованием Кларка, тогда как преобразование от стационарной к вращающейся двухфазной системе называется преобразованием Парка.

Обратная связь по положению ротора и скорости ротора требуется для управления двигателем FOC. Обратная связь может поступать от ВОК без датчиков или от ВОК с датчиками.

• Бездатчиковый FOC определяет положение и скорость ротора на основе моделирования двигателя, напряжения, приложенного к фазам двигателя, и тока в трех фазах двигателя.
• FOC с датчиками определяет положение ротора и скорость ротора с помощью датчиков ротора, таких как датчики Холла или энкодер.

Обратная связь по фазным токам может быть измерена в фазе двигателя, в шунте ноги или шунте звена постоянного тока на полевом МОП-транзисторе нижнего уровня.

XMC ™ идеально подходит в качестве контроллера для различных типов двигателей, таких как синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM), бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC), асинхронные двигатели переменного тока (ACIM), серводвигатели и щеточные двигатели постоянного тока. Наша бесплатная и простая в использовании интегрированная среда разработки (IDE) DAVE ™ поставляется с большим количеством предварительно определенных, настраиваемых и протестированных программных блоков (DAVE ™ APP), предназначенных для конкретных приложений, что позволяет быстро создавать прототипы и разрабатывать приложения.

В этом приложении для программного обеспечения XMC1000 измерение фазного тока ожидается от шунта ноги или шунта DC-Link.

В бессенсорное программное обеспечение PMSM FOC включено множество инноваций и уникальных функций Infineon, например:

• Оптимизированный FOC (без обратного парковочного преобразования, самая низкая стоимость за счет исключения внешнего операционного усилителя)
• SVM с псевдонулевыми векторами (PZV), для измерения тока через один шунт
• MET (отслеживание максимальной эффективности) для плавного перехода от разомкнутого контура U / f к замкнутому контуру FOC
• PLL Estimator, бессенсорный механизм обратной связи, который требует только одного параметра двигателя — индуктивности статора L, для скорости ротора и обратной связи по положению (скорость ротора и обратная связь по положению двигателя определяются в программной библиотеке PLL Estimator.Эта библиотека содержит запатентованный IP-адрес Infineon и предоставляется в виде скомпилированного файла libPLL_Estimator.a.)

Ремонт синхронных двигателей

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели — это двигатели переменного тока, скорость вращения вала которых пропорциональна частоте тока — фактически, прямо пропорциональна. с технической точки зрения это означает, что период вращения двигателя будет равен целому числу циклов переменного тока. Скорость его вращения фактически привязана к частоте сети.

Наряду с асинхронным двигателем, синхронный двигатель является одним из наиболее широко используемых типов двигателей переменного тока. Однако он работает иначе, чем асинхронный двигатель. В отличие от асинхронного двигателя, синхронный двигатель не требует индукции тока для создания магнитного поля вокруг ротора. Одним из преимуществ использования синхронного двигателя является то, насколько эффективно он может преобразовывать энергию переменного тока в полезную работу по сравнению с другими типами электродвигателей.

Общие типы ремонта синхронных двигателей

Существует несколько различных видов ремонта, из которых три наиболее часто выполняемых ремонта синхронных двигателей — это перемотка катушек, повторная изоляция катушек и устранение проблем с балансировкой ротора и несоосностью.

Перемотка катушек синхронного двигателя

Процесс перемотки, если он выполнен правильно, представляет собой очень детальный процесс, который начинается с тщательного осмотра, который включает в себя детали размеров, связей и изоляции катушки. Затем обмотки очищаются с помощью печи с регулируемой температурой и водяным фильтром. Затем данные обмотки собираются и анализируются, и (в зависимости от того, к кому вы обращаетесь за ремонтом) будут предложены улучшения конструкции. На протяжении всего процесса намотки проводятся подробные электрические испытания, чтобы гарантировать целостность обмотки, строго соблюдая стандарты IEEE.

Повторная изоляция катушек синхронного двигателя

Когда выполняется повторная изоляция (часто как часть процесса перемотки), она начинается с тщательной оценки действующей системы изоляции. Создана новая система изоляции с упором на улучшение теплопередачи и диэлектрической целостности. Изоляция наносится с точностью в зависимости от конструкции, а затем используется процесс пропитки под вакуумом (VPI), чтобы пропитать обмотки и покрыть их слоем эпоксидной смолы без растворителей объемом от 4 до 5 мл.

Устранение дисбаланса и центровки синхронных двигателей

Как дисбаланс, так и несоосность могут стать серьезными проблемами для электродвигателей. Балансировка ротора, также называемая динамической балансировкой, обычно начинается со сбора данных измерений вибрации. Одним из основных выполняемых тестов является анализ спектра вибрации с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ). Что делает этот тест, так это предоставляет данные для корреляции амплитуды вибрации с частотой. Это не только дает полезную информацию о характере вибрации и может ли она быть связана с проблемой конструкции, дисбалансом или несоосностью вала.Другие возможные причины включают дефекты подшипников, обрыв сварных швов, ослабление крепления, неисправности ротора / статора и условия резонанса.