מהו מנוע AC סינכרוני מגנט קבוע ללא אובדן עירור?

פיתוח ענף ודינמיקת שוק:
עם הביקוש הגובר למנועים בעלי יעילות גבוהה וחסכון באנרגיה, חלקם של מנועים סינכרוניים מגנט קבוע בשוק המנועים התרחב בהדרגה, וסיכויי הפיתוח של תעשיות קשורות זכו לתשומת לב. לדוגמה, בתחום האוטומציה התעשייתית, מכשירי החשמל הביתיים, מעבר מסילות ועוד תחומים, היישום של מנועים סינכרוניים מגנט קבוע הוא יותר ויותר נרחב, מה שקידם את הפיתוח והשדרוג של התעשייה.
החשיבות של משאבי אדמה נדירים בייצור של מנוע סינכרוני מגנט קבוע הפכה בולטת יותר ויותר, לסין, כמדינה עשירה במשאבי אדמה נדירים, יש יתרונות מסוימים בפיתוח תעשיית המנוע הסינכרוני מגנט קבוע, ולפיתוח של תעשיות קשורות משך גם תשומת לב.

 

הגדרה ועיקרון
מנוע סינכרוני מגנט קבוע (PMSM) הוא מנוע סינכרוני היוצר שדה מגנטי מסתובב סינכרוני הנרגש על ידי מגנט קבוע. פיתול הסטטור שלו יפיק שדה מגנטי מסתובב לאחר זרם החילופין התלת-פאזי, והרוטור מורכב ממגנטים קבועים, המסתמכים על השדה המגנטי שנוצר על ידי המגנט הקבוע כדי ליצור אינטראקציה עם השדה המגנטי המסתובב של הסטטור, כך שרוטור המנוע מסתובב באופן סינכרוני עם השדה המגנטי המסתובב של הסטטור.
עקרון הפעולה שלו מבוסס על חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית ועיקרון האינטראקציה של השדה המגנטי. קיים מומנט אלקטרומגנטי בין השדה המגנטי המסתובב שנוצר על ידי זרם הסטטור לבין השדה המגנטי הקבוע של הרוטור. המומנט מניע את הרוטור של המנוע להסתובב, ומהירות הרוטור מסונכרנת בקפדנות עם זו של השדה המגנטי המסתובב בסטטור.

 

מאפיינים מבניים
מבנה הסטטור דומה לזה של המנוע האסינכרוני התלת פאזי הרגיל, המורכב מליבת הסטטור ומפתלת הסטטור. ליבת הסטטור עשויה בדרך כלל מפלדת סיליקון מרובדת כדי להפחית את אובדן הליבה. פיתול הסטטור הוא פיתול תלת פאזי, המוטבע בחריץ הסטטור על פי כללים מסוימים, ומשמש ליצירת שדה מגנטי מסתובב על ידי העברת זרם AC תלת פאזי.
מבנה הרוטור הוא החלק המרכזי במנוע סינכרוני מגנט קבוע. מגנט קבוע מותקן על הרוטור, והחומר של המגנט הקבוע הוא בדרך כלל NdFeb (Nd-Fe-B) וחומרי מגנט קבוע אחרים בעלי ביצועים גבוהים. על פי שיטות ההתקנה השונות של מגנטים קבועים על הרוטור, ניתן לחלק אותו לרוטור מגנט קבוע משטח ורוטור מגנט קבוע מובנה. המגנט הקבוע של רוטור המגנט הקבוע מסוג פני השטח מותקן על פני ליבת הרוטור, שהוא פשוט במבנה ובתהליך, אך קל להפריע למגנט הקבוע על ידי שדה מגנטי חיצוני; המגנט הקבוע של רוטור המגנט הקבוע המובנה מוטבע בליבה הפנימית של הרוטור, המבנה שלו מורכב יחסית, אך יש לו מאפייני מעגל מגנטי טובים יותר ותכונות מכניות.

יִתרוֹן
יעילות גבוהה: בגלל השימוש בעירור מגנט קבוע, אין צורך בזרם עירור נוסף, מה שמפחית את אובדן העירור, ובהשוואה למנועים אסינכרוניים מסורתיים, יש לו יעילות גבוהה יותר באותם תנאי עבודה. זה יכול להפחית משמעותית את צריכת האנרגיה ולחסוך בעלויות אנרגיה עבור ציוד תפעול לטווח ארוך.
מקדם הספק גבוה: מקדם ההספק של מנוע סינכרוני מגנט קבוע יכול להיות קרוב ל-1, מה שאומר שכאשר רשת החשמל מסופקת, ההספק התגובתי שסופג המנוע מהרשת קטן מאוד, מה שמפחית את עומס ההספק התגובתי של הרשת ושיפור איכות אספקת החשמל של הרשת.
מהירות תגובה מהירה: תגובת המומנט שלו מהירה, והוא יכול להתאים במהירות את המהירות והמומנט בהתאם לאות הבקרה, המתאים לאירועים הדורשים בקרה דיוק גבוהה, כגון קווי ייצור אוטומטיים תעשייתיים, רובוטים ותחומים אחרים.
מבנה קומפקטי: מכיוון שאין צורך בפיתולי עירור והתקני עירור נלווים, המבנה הכללי של המנוע קומפקטי וקטן יותר, מה שיש לו יתרונות גדולים בחלק מהציוד עם דרישות מקום גבוהות.

שדה יישום
תחום תעשייתי: בשימוש נרחב בציוד אוטומציה תעשייתי, כגון מכונות CNC, מכונות טקסטיל, מכונות דפוס וכו'. לדוגמה, במכונות CNC, מנועים סינכרוניים מגנט קבוע יכולים לשלוט במדויק על המהירות והמיקום של הכלי, ולשפר את העיבוד. דִיוּק.
תחום תחבורה: מנועים סינכרוניים מגנט קבוע נמצאים בשימוש נרחב כמנועי כונן בכלי רכב חשמליים, רכבות חשמליות וכלי תחבורה אחרים. למנוע סינכרוני מגנט קבוע ברכב חשמלי יש את היתרונות של יעילות גבוהה, חיסכון באנרגיה ומאפייני מומנט טובים, שיכולים לשפר את טווח הנסיעה וביצועי הכוח של רכב חשמלי.
מכשירי חשמל לבית: משתמשים בו גם במזגנים, מקררים, מכונות כביסה ומכשירים ביתיים אחרים. לדוגמה, שימוש במנועים סינכרוניים מגנט קבוע עבור מדחסי מיזוג אוויר יכול לשפר את יחס היעילות האנרגטית של מזגנים ולהפחית את רעשי ההפעלה.
שנית, ההבנה והמצב בפועל של "ללא הפסד"

 

באופן אידיאלי אין הפסד
בנסיבות אידיאליות, אם מתעלמים מאובדן הברזל (אובדן היסטרזיס ואובדן זרם מערבולת בליבת הברזל) ואובדן מכני (אובדן חיכוך נושא, אובדן התנגדות רוח וכו') במנוע, יעילות המרת האנרגיה של המגנט הקבוע סינכרוני המנוע יכול להיות קרוב ל-100% כי אין אובדן עירור, כלומר, מה שנקרא "ללא הפסד". זה מבוסס על ההנחה התיאורטית שלפי הנחה זו, כניסת האנרגיה החשמלית לפיתול הסטטור מומרת כמעט לחלוטין לתפוקת אנרגיה מכנית.
מצב הפסד בפועל
אובדן ברזל: בפעולה בפועל, יריעת פלדת הסיליקון בליבת הסטטור תייצר אובדן היסטרזיס ואובדן זרם מערבולת בפעולה של שדה מגנטי לסירוגין. אובדן ההיסטרזיס נובע ממאפייני ההיסטרזיס של חומר הליבה, מה שגורם לתחום המגנטי בתוך הליבה להתהפך ולצרוך אנרגיה כאשר השדה המגנטי משתנה. אובדן זרם מערבולת נגרם על ידי זרם המערבולת המושרה על ידי השדה המגנטי המתחלף בליבה, אשר יוצר חום על ההתנגדות של הליבה וצורך אנרגיה.
אובדן מכני: הרוטור של המנוע בתהליך הסיבוב, המיסב ייצור אובדן חיכוך, בעוד שסיבוב המנוע והאוויר שמסביב יש תנועה יחסית, ייצור אובדן התנגדות רוח. הפסדים מכניים אלה מפחיתים את יעילות המנוע.
אובדן תועה: כולל ההפסד הנגרם כתוצאה מאינטראקציה של שדות מגנטיים הרמוניים מסדר גבוה בסטטור וברוטור, וההפסד הנוסף שנגרם מתהליך ייצור וגורמים אחרים. למרות שהיעילות של מנועים סינכרוניים מגנט קבוע היא גבוהה יחסית, אי אפשר להתעלם מהפסדים ממשיים אלה.
שלישית, המאפיינים של מנוע AC קשורים
יכולת הסתגלות של ספק כוח AC
מנוע סינכרוני מגנט קבוע הוא סוג של מנוע AC, ניתן לחבר אותו ישירות לפעולת אספקת החשמל התלת פאזית. ביישומים מעשיים, יש צורך להתאים את ספק הכוח AC המתאים בהתאם למתח המדורג ולתדירות המדורג של המנוע. תרחישי יישומים שונים עשויים להידרש לבצע התאמות מתאימות לאספקת החשמל, כגון במקרים תעשייתיים מסוימים, כאשר תנודות מתח רשת החשמל גדולות, ייתכן שיהיה צורך להשתמש בווסת מתח כדי להבטיח את פעולתו הרגילה של המנוע.
השוואה עם מנועי AC אחרים
בהשוואה למנועים אסינכרוניים, כפי שהוזכר קודם לכן, למנועי סינכרוני מגנט קבוע יש יעילות גבוהה יותר, גורם הספק ויתרונות נוספים. למנוע האסינכרוני מבנה פשוט, עלות נמוכה ואמינות גבוהה, והוא נמצא בשימוש נרחב במקרים מסוימים שבהם דרישת היעילות אינה גבוהה במיוחד והעלות רגישה יותר.
בהשוואה למנוע חוסר רצון סינכרוני, למנוע סינכרוני מגנט קבוע יש צפיפות מומנט גבוהה יותר, והוא יכול להפיק מומנט גדול יותר תחת אותו נפח והספק. מנוע סרבנות סינכרוני תלוי בעיקר בפעולת מומנט סרבנות, היעילות והביצועים שלו אינם טובים כמו מנוע סינכרוני מגנט קבוע בהיבטים מסוימים.