Выбор между Синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM) или асинхронные двигатели становятся все более важными в различных отраслях промышленности. Понимание преимуществ и различий между этими технологиями двигателей имеет решающее значение для принятия обоснованного решения. Цель этой статьи — обозначить ключевые преимущества СДПМ перед асинхронными двигателями.
СДПМ и асинхронные двигатели используются в широкий спектр применения такие как промышленная автоматизация и системы возобновляемых источников энергии. Хотя оба двигателя используются для одинаковых целей, они совершенно разные по конструкции, принципу работы и производительности.
В статье описываются преимущества, которые реализуются с помощью двигателей PMSM по сравнению с асинхронными двигателями, и определяются их различия. В ней исследуются принципы работы, эффективность, возможности управления и области применения двигателей PMSM. Понимая эти аспекты, читатель поймет, почему технология PMSM набирает обороты и во всех отношениях опережает асинхронные двигатели. При выборе между двигателем PMSM и асинхронным двигателем следует учитывать несколько факторов. Сравнивая эти двигатели, мы можем определить, какие преимущества обеспечивает PMSM в конкретных отраслях и областях применения.
Принципы работы и структура:
Принципы работы и конструкции PMSM и асинхронных двигателей совершенно различны. PMSM состоит из ротора с постоянными магнитами и статора с обмотками. Здесь магнитное поле, создаваемое ротором с постоянными магнитами, взаимодействует с магнитным полем, создаваемым обмотками статора. Крутящий момент, создаваемый в результате такого взаимодействия, приводит в движение ротор. Существуют обмотки статора, которые питаются переменным током и, таким образом, создают движущееся вперед магнитное поле, поэтому ротор движется с той же скоростью, что и он; ротор следует вращающемуся магнитному полю.
Асинхронный двигатель также включает ротор и статор. Ротор может быть как проволочным, так и короткозамкнутым. В процессе работы переменный ток питает обмотки статора, создавая вращающееся магнитное поле во взаимодействии с ротором. Результатом этого взаимодействия является крутящий момент, приложенный к ротору.
По сравнению с асинхронными двигателями, наиболее примечательным отличием является то, что последний имеет совершенно иную структуру ротора. В то время как обсуждаемый двигатель имеет постоянные магниты на роторе, создающие собственное магнитное поле, ротор в другом типе конструкции двигателя никогда не намагничивается. Вместо этого ему требуется вращающееся магнитное поле от обмоток статора.
Это действительно объясняет определенные преимущества PMSM. Во-первых, PMSM с конфигурацией ротора с постоянными магнитами гарантирует, что его мощность плотная и высокоэффективная. Магнитное поле постоянных магнитов настолько сильное, что для создания того же крутящего момента, что и у асинхронного двигателя, требуется меньше мощности. Во-вторых, PMSM позволяют точно контролировать скорость и положение двигателя благодаря высокой точности управления. В-третьих, PMSM имеют более высокую перегрузочную способность по сравнению с асинхронными двигателями из-за высокого отношения крутящего момента к инерции.
Напротив, асинхронные двигатели просты в проектировании. Они подходят для приложений малой и средней мощности, не требующих высокой точности управления и эффективности.
Эффективность и энергопотребление
Некоторые из факторов, которые делают PMSM превосходными по сравнению с асинхронными двигателями, это их эффективность и энергопотребление. PMSM имеют несколько преимуществ в эффективности и энергопотреблении по сравнению с асинхронными двигателями.
Более высокая эффективность: PMSM более эффективны по сравнению с асинхронными двигателями, поскольку в случае PMSM электрическая энергия преобразуется в механическую через ротор с постоянными магнитами, что относительно эффективно. Это связано с отсутствием потерь ротора, таких как сопротивление ротора и потери в железе ротора, которые встречаются в асинхронных двигателях. Это позволяет PMSM работать с более высокой эффективностью, что означает меньшие потери энергии и снижение эксплуатационных расходов.
Более высокий коэффициент мощности: PMSM имеют более высокий коэффициент мощности по сравнению с асинхронными двигателями. Коэффициент мощности является мерой того, насколько эффективно используется электричество, и более высокий коэффициент мощности PMSM означает, что он потребляет меньше реактивной мощности из сети, что снижает потери энергии и в целом повышает общую эффективность системы.
Рекуперативное торможение:PMSM обладают способностью к успешному восстановлению энергии при торможении и замедлении: Во время таких операций PMSM с технологией рекуперативного торможения преобразует механическую энергию, вырабатываемую в результате торможения, в электрическую энергию. Поэтому он может снова подавать ее в источник питания или накапливать для будущего использования. Он предотвращает рассеивание энергии в тепло. Он минимизирует потери энергии; следовательно, это оптимизирует эффективность системы.
Регулятор скорости: PMSM сохраняет высокую эффективность даже на низких скоростях, что делает его пригодным для приложений, требующих точного управления скоростью двигателя. В отличие от асинхронных двигателей, потери высоки на низких скоростях, тогда как для PMSM эффективность сохраняется в широком диапазоне рабочих скоростей. Это делает PMSM идеальными для приложений, требующих управления переменной скоростью с возможностью поддержания высокой энергоэффективности.
Снижение энергопотребления: Благодаря более высокой эффективности и лучшему коэффициенту мощности, при той же выходной мощности, PMSM требуют меньшего потребления энергии по сравнению с асинхронными двигателями. Это снижение потребления энергии экономит не только стоимость, но и способствует экологической устойчивости за счет снижения общего спроса на энергию и углеродного следа.
Все это вместе показывает, что PMSM более эффективны, с лучшим использованием энергии по сравнению с асинхронными двигателями. Более высокая эффективность, более высокий коэффициент мощности, возможность рекуперативного торможения, регулируемая скорость и более низкое потребление энергии делают их предпочтительными для энергоэффективных, экономически эффективных и экологически устойчивых приложений.
Контроль и точность
Главные факторы, по которым PMSM отличается от асинхронных двигателей, — это управление и точность. В отличие от асинхронных двигателей, PMSM находится в более конкурентоспособной позиции с точки зрения точности управления.
Малое время отклика: Имея низкую инерцию, высокое отношение крутящего момента к инерции обеспечивает PMSM быстрое время отклика. То есть, он быстро реагирует на изменения в командах нагрузки и скорости, поэтому лучше всего подходит для высокопроизводительных приложений, характеризующихся быстрым ускорением и замедлением.
Определение положения: Точный контроль положения двигателя в PMSM позволяет правильно определять положение. По этой причине PMSM способен поддерживать стабильное и точное позиционирование даже на низких скоростях. Приложения, для которых крайне важно высокоточное позиционирование, могут быть легко выполнены благодаря этой функции.
Низкая пульсация крутящего момента: Структура ротора с постоянным магнитом PMSM способствует низкой пульсации крутящего момента. По сути, пульсация крутящего момента является мерой изменения выходного крутящего момента при вращении двигателя, а низкая пульсация крутящего момента в PMSM означает плавную и стабильную работу двигателя, что делает его очень подходящим для применений, требующих низкой вибрации и шума.
Замкнутый цикл управления: PMSM работает на системе управления с замкнутым контуром, чтобы предложить больший круг управления с большей точностью. Система управления с замкнутым контуром непрерывно отслеживает сигналы скорости и положения двигателя для лучшей производительности. Это позволяет повысить эффективность двигателя, экономить энергию, а также повысить общую надежность системы.
СДПМ идеально подходит для случаев, когда требуется высокая точность управления и стабильность работы, благодаря высокой точности управления скоростью и положением двигателя, быстрому времени отклика, точности определения положения, низкой пульсации крутящего момента и возможности работы в замкнутой системе управления.
Процесс подачи заявки
Текстильная промышленность: PMSM имеет некоторые преимущества в применении в текстильной промышленности по сравнению с асинхронными двигателями. Во-первых, поскольку время отклика мало, PMSM может удовлетворять требованиям быстрого изменения процесса в текстильном производстве. Высокая точность управления и хорошие характеристики позиционирования также могут удовлетворять требованиям высокой точности текстильной обработки. Кроме того, синхронные двигатели с постоянными магнитами имеют более высокую эффективность и обеспечивают экономию энергии во время работы текстильного оборудования.
Добыча: PMSM имеют много существенных преимуществ перед асинхронными двигателями в горнодобывающей промышленности. Поскольку сам PMSM имеет прочную конструкцию, он выдерживает такие суровые условия горнодобывающей промышленности, как вибрация и суровые условия с большими нагрузками. Благодаря высокой плотности крутящего момента и возможности работы с переменной скоростью синхронные двигатели с постоянными магнитами идеально подходят для горнодобывающего оборудования, требующего частых запусков, остановок и изменений эксплуатационных требований.
Нефтяная промышленность: PMSM имеет большие преимущества в нефтяной промышленности. Высокий коэффициент мощности снижает гармоническое загрязнение в сети, что позволяет избежать распространенных проблем, возникающих с асинхронными двигателями. Кроме того, высокий крутящий момент и хорошая точность PMSM могут быть выгодны в приложениях с точным управлением потоком и регулированием давления. Кроме того, компактный размер и малый вес позволяют использовать PMSM для установок с ограниченным пространством в нефтяной промышленности.
Другими словами, применение двигателей в промышленности вносит большой вклад в достижение эффективной и надежной работы. Насколько асинхронные двигатели считаются популярными, настолько они связаны с различными ограничениями, которые могут снизить производительность и надежность. Однако PMSM имеют преимущества, которые делают их превосходящими асинхронные двигатели в таких отраслях, как горнодобывающая и нефтяная. PMSM имеет преимущества более быстрого времени отклика, более высокой точности управления, более высокой эффективности и более высокой плотности крутящего момента. Таким образом, ценность решения PMSM увеличивается; таким образом, он улучшает весь процесс и эффективность производства, одновременно экономя эксплуатационные расходы. Правильный выбор типа двигателя и стратегии управления с учетом конкретных требований и условий окружающей среды играет ключевую роль в оптимальной производительности и надежности в приложениях реального времени. В целом, синхронные двигатели с постоянными магнитами являются важным технологическим достижением и большим будущим для многих отраслей промышленности.