Sinkroni motor protiv asinkronog motora

Sinkroni motor protiv asinkronog motora

Definirajuća razlika je brzina rotora u odnosu na rotirajuće magnetsko polje statora: a sinkroni motor Rotor vrti točno istom brzinom kao to polje, dok se rotor asinkronog (indukcijskog) motora uvijek okreće malo sporije, razlika se naziva klizanje. Ovo klizanje je zapravo neophodno za rad asinkronog motora, budući da je relativno gibanje između rotora i rotirajućeg polja ono što inducira struju rotora koja uopće stvara okretni moment — indukcijski motor bez klizanja uopće ne bi stvarao okretni moment.

Sinkroni motori izbjegavaju ovu ovisnost jer rotor nosi vlastito magnetsko polje (od trajnih magneta ili namota polja) umjesto da se oslanja na induciranu struju, što mu omogućuje da se zaključa i održava točnu sinkronizaciju s poljem statora umjesto da stalno zaostaje za njim.

Vodič za odabir sinkronog motora

• Potvrdite da aplikacija uistinu treba stalnu brzinu neovisnu o učitavanju — ako preciznost brzine nije kritična, indukcijski motor može ponuditi jednostavnije, jeftinije rješenje
• Procijenite početne zahtjeve — većini sinkronih motora (osim tipova PMSM sa samopokretanjem) potrebna je metoda pokretanja ili VFD kontrola
• Odvažite prednosti učinkovitosti u odnosu na početne troškove, posebno za PMSM dizajne gdje magnetni materijal povećava troškove, ali donosi dobitke učinkovitosti
• Potvrdite da su zahtjevi zakretnog momenta unutar ograničenja momenta izvlačenja motora u cijelom radnom rasponu aplikacije
• Uzmite u obzir vrijednost korekcije faktora snage ako bi širi električni sustav objekta imao koristi od mogućnosti napajanja jalove snage sinkronog motora

Kako odabrati sinkroni motor

Odabir specifičnog sinkronog motora za aplikaciju počinje usklađivanjem potrebnog zakretnog momenta, brzine i nazivne snage s opterećenjem, slično bilo kojem procesu odabira motora, ali s dodatnom pažnjom na specifični tip sinkronog motora koji najbolje odgovara aplikaciji. PMSM dizajni odgovaraju većini modernih aplikacija dajući prednost učinkovitosti i kompaktnoj veličini , dok sinkroni motori s namotanim rotorom ostaju relevantni za vrlo velike industrijske primjene gdje je dodatna složenost sustava upravljanja uzbudom opravdana razmjerom instalacije i vrijednošću podesive pobude za kontrolu faktora snage.

Usporedba učinkovitosti sinkronog motora

Sinkroni motori, posebno PMSM dizajni, općenito nadmašuju indukcijske motore u pogledu učinkovitosti u većem dijelu njihovog radnog raspona, s odmakom koji je obično najizraženiji pri djelomičnom opterećenju - uvjetu u kojem mnoge aplikacije u stvarnom svijetu provode značajno radno vrijeme, umjesto da neprekidno rade pri punom nazivnom opterećenju. Ova prednost učinkovitosti proizlazi iz eliminacije gubitaka pri klizanju rotora , otporno zagrijavanje koje se javlja u rotoru asinkronog motora kao izravna posljedica inducirane struje potrebne za generiranje okretnog momenta, mehanizam gubitka koji jednostavno ne postoji u neovisno magnetiziranom rotoru sinkronog motora.

Karakteristike momenta sinkronog motora

Odnos zakretnog momenta i brzine sinkronog motora bitno se razlikuje od odnosa asinkronog motora — umjesto da zakretni moment kontinuirano varira s brzinom kako se mijenja proklizavanje, sinkroni motor proizvodi bilo koji zakretni moment koji je potreban za održavanje sinkrone brzine, do svoje maksimalne (povlačenje) granice zakretnog momenta. Izvan te granice, motor ne usporava postupno na način na koji bi to učinio indukcijski motor — potpuno gubi sinkronizaciju i zaustavlja se, što znači da aplikacije sinkronog motora moraju biti dimenzionirane s odgovarajućom marginom zakretnog momenta iznad maksimalnog očekivanog momenta opterećenja kako bi se izbjegao ovaj način naglog kvara.

Ovakvo ponašanje zakretnog momenta također znači da se sinkroni motori općenito ne pokreću sami protiv stacionarnog opterećenja na način na koji to mogu mnogi indukcijski motori, budući da magnetsko polje stacionarnog rotora ne razvija značajni prosječni zakretni moment protiv brzo rotirajućeg polja statora — većina aplikacija sinkronih motora zahtijeva ili metodu pokretanja koja dovodi rotor blizu sinkrone brzine prije uključivanja polja ili pogon varijabilne frekvencije koji pojačava frekvenciju napajanja. postupno od nule.

Kontrola brzine sinkronog motora

Budući da je brzina sinkronog motora izravno povezana s frekvencijom napajanja, podešavanje brzine zahtijeva podešavanje te frekvencije, što je upravo ono što radi pogon s promjenjivom frekvencijom (VFD). VFD-upravljani sinkroni motori pružaju i preciznu kontrolu brzine i prednosti učinkovitosti sinkronog rada , kombinacija koja je sve češća u modernim industrijskim pogonskim sustavima i pogonskim sklopovima električnih vozila, gdje su istovremeno potrebni i precizna kontrola brzine/momenta i visoka učinkovitost.

Motor s trajnim magnetom naspram indukcijskog motora

Ova usporedba uglavnom pokriva isto područje kao i šira usporedba sinkronog i asinkronog motora, budući da je PMSM dominantan dizajn modernog sinkronog motora koji se uspoređuje s indukcijskim motorima u većini trenutačnih rasprava. Prednosti PMSM-a usmjerene su na učinkovitost, gustoću snage i preciznu kontrolu , dok indukcijski motori ostaju poželjni tamo gdje niži početni trošak, mehanička jednostavnost i mogućnost samostalnog pokretanja bez dodatne upravljačke elektronike nadmašuju dobitke učinkovitosti koje bi PMSM ponudio za danu primjenu.

Odabir visokoučinkovitog motora

Odabir visokoučinkovitog motora uključuje gledanje izvan jednog postotka učinkovitosti na to kako se ta učinkovitost održava u stvarnom očekivanom radnom rasponu motora, budući da mnoge aplikacije rade znatno ispod punog nazivnog opterećenja u značajnim dijelovima svog radnog ciklusa. Pregled učinkovitosti u cijelom rasponu opterećenja, a ne samo pri 100% opterećenja, daje precizniju sliku stvarne potrošnje energije i potencijala uštede nego oslanjanje samo na jednu ocjenu učinkovitosti pri punom opterećenju.

Usporedba performansi električnog motora

Odabir motora za industrijsku opremu

Odabir motora za industrijsku opremu općenito počinje definiranjem momenta opterećenja i profila brzine u njegovom punom radnom rasponu, zatim procjenom koja tehnologija motora najbolje odgovara tim zahtjevima zajedno s učinkovitošću, složenošću upravljanja i proračunskim ograničenjima. Primjene sa stalnim, predvidljivim opterećenjima i bez potrebe za preciznom kontrolom brzine često dobro rade sa standardnim indukcijskim motorima, dok aplikacije koje zahtijevaju preciznu regulaciju brzine, visoku učinkovitost ili dinamičku kontrolu momenta sve više favoriziraju sinkrone (osobito PMSM) dizajne uparene s VFD kontrolom.

Čimbenici koje treba uzeti u obzir pri odabiru električnog motora

• Potreban moment i brzina u cijelom radnom rasponu, uključujući početne i vršne uvjete
• Zahtjevi za učinkovitost, i pri punom opterećenju iu uobičajenim radnim uvjetima pri djelomičnom opterećenju
• Potreba za kontrolom brzine — fiksna brzina, promjenjiva brzina ili precizna kontrola položaja/kretanja
• Zahtjevi za pokretanje i dostupna upravljačka elektronika (izravno na liniji, VFD ili druga metoda pokretanja)
• Ukupni trošak vlasništva, balansiranje početnih troškova motora i upravljanja s očekivanim uštedama energije i zahtjevima za održavanjem tijekom životnog vijeka opreme