Synchrónny motor vs asynchrónny motor

Synchrónny motor vs asynchrónny motor

Definujúcim rozdielom je rýchlosť rotora vzhľadom na rotujúce magnetické pole statora: a synchrónny motor rotor sa otáča presne rovnakou rýchlosťou ako toto pole, zatiaľ čo rotor asynchrónneho (indukčného) motora sa vždy otáča o niečo pomalšie, čo je rozdiel nazývaný sklz. Tento sklz je v skutočnosti potrebný pre prevádzku indukčného motora, pretože relatívny pohyb medzi rotorom a rotačným poľom je to, čo indukuje prúd rotora, ktorý generuje krútiaci moment v prvom rade - indukčný motor bez sklzu by nevytváral vôbec žiadny krútiaci moment.

Synchrónne motory sa vyhýbajú tejto závislosti, pretože rotor nesie svoje vlastné magnetické pole (z permanentných magnetov alebo vinutia poľa), namiesto toho, aby sa spoliehal na indukovaný prúd, čo mu umožňuje uzamknúť a udržiavať presnú synchronizáciu so statorovým poľom namiesto toho, aby za ním neustále zaostával.

Sprievodca výberom synchrónneho motora

• Potvrďte, že aplikácia skutočne potrebuje konštantnú rýchlosť nezávislú od zaťaženia — ak presnosť rýchlosti nie je kritická, indukčný motor môže ponúknuť jednoduchšie a lacnejšie riešenie
• Vyhodnoťte počiatočné požiadavky — väčšina synchrónnych motorov (okrem samoštartovacích typov PMSM) potrebuje metódu štartovania alebo riadenie VFD
• Zvážte výhody efektívnosti oproti počiatočným nákladom, najmä pre konštrukcie PMSM, kde materiál magnetov zvyšuje náklady, ale prináša zvýšenie účinnosti
• Uistite sa, že požiadavky na krútiaci moment spadajú do limitu vyťahovacieho momentu motora v celom prevádzkovom rozsahu aplikácie
• Zvážte hodnotu korekcie účinníka ak by širší elektrický systém zariadenia profitoval zo schopnosti synchrónneho motora napájať jalovým výkonom

Ako si vybrať synchrónny motor

Výber konkrétneho synchrónneho motora pre aplikáciu začína prispôsobením požadovaného krútiaceho momentu, otáčok a výkonu záťaži, podobne ako pri akomkoľvek procese výberu motora, ale s ďalšou pozornosťou venovanou konkrétnemu typu synchrónneho motora, ktorý je pre danú aplikáciu najvhodnejší. Dizajn PMSM vyhovuje väčšine moderných aplikácií uprednostňujúcich efektivitu a kompaktnú veľkosť , zatiaľ čo synchrónne motory s vinutým rotorom zostávajú relevantné pre veľmi veľké priemyselné aplikácie, kde je pridaná zložitosť systému riadenia budenia odôvodnená rozsahom inštalácie a hodnotou nastaviteľného budenia pre riadenie účinníka.

Porovnanie účinnosti synchrónneho motora

Synchrónne motory, najmä konštrukcie PMSM, vo všeobecnosti prevyšujú účinnosť indukčných motorov vo väčšine ich prevádzkového rozsahu, pričom medzera je zvyčajne najvýraznejšia pri čiastočnom zaťažení – stav, v ktorom mnohé aplikácie v reálnom svete strávia značný prevádzkový čas, namiesto toho, aby bežali nepretržite pri plnom menovitom zaťažení. Táto výhoda účinnosti pramení z eliminácie strát preklzávaním rotora , odporové zahrievanie, ktoré sa vyskytuje v rotore indukčného motora ako priamy dôsledok indukovaného prúdu potrebného na generovanie krútiaceho momentu, stratový mechanizmus, ktorý jednoducho neexistuje v nezávisle magnetizovanom rotore synchrónneho motora.

Charakteristika krútiaceho momentu synchrónneho motora

Vzťah medzi krútiacim momentom a rýchlosťou synchrónneho motora sa zásadne líši od asynchrónneho motora – namiesto toho, aby sa krútiaci moment plynule menil s rýchlosťou pri zmenách sklzu, synchrónny motor produkuje akýkoľvek krútiaci moment potrebný na udržanie synchrónnej rýchlosti až do maximálneho (vyťahovacieho) limitu krútiaceho momentu. Za týmto limitom sa motor nespomaľuje postupne tak, ako by to urobil indukčný motor — úplne stratí synchronizáciu a zastaví sa, čo znamená, že aplikácie synchrónnych motorov musia byť dimenzované s primeranou rezervou krútiaceho momentu nad maximálnym očakávaným zaťažovacím momentom, aby sa predišlo tomuto náhlemu poruchovému režimu.

Toto správanie krútiaceho momentu tiež znamená, že synchrónne motory sa vo všeobecnosti nespúšťajú samovoľne proti stacionárnej záťaži, ako to dokáže mnoho indukčných motorov, pretože magnetické pole stacionárneho rotora nevyvíja zmysluplný priemerný krútiaci moment proti poľu rýchlo rotujúceho statora – väčšina aplikácií synchrónnych motorov vyžaduje buď štartovaciu metódu, ktorá privedie rotor blízko k synchrónnej rýchlosti pred zapojením poľa, alebo pohon s premenlivou frekvenciou, ktorý postupne zvyšuje napájanie z nulovej rampy.

Synchrónna regulácia otáčok motora

Keďže rýchlosť synchrónneho motora je priamo viazaná na napájaciu frekvenciu, nastavenie rýchlosti vyžaduje úpravu tejto frekvencie, čo je presne to, čo robí menič s premenlivou frekvenciou (VFD). Synchrónne motory riadené VFD poskytujú presné riadenie rýchlosti a výhody synchrónnej prevádzky v oblasti účinnosti , čo je kombinácia čoraz bežnejšia v moderných priemyselných pohonných systémoch a pohonných jednotkách elektrických vozidiel, kde sa súčasne vyžaduje presné riadenie rýchlosti/krútiaceho momentu a vysoká účinnosť.

Motor s permanentným magnetom vs indukčný motor

Toto porovnanie pokrýva do značnej miery rovnaký základ ako širšie porovnanie synchrónneho a asynchrónneho motora, pretože PMSM je dominantným moderným dizajnom synchrónneho motora, ktorý sa vo väčšine súčasných diskusií porovnáva s indukčnými motormi. Výhody PMSM sa sústreďujú na efektivitu, hustotu výkonu a presné ovládanie , zatiaľ čo indukčné motory zostávajú preferované tam, kde nižšie počiatočné náklady, mechanická jednoduchosť a schopnosť samoštartovania bez dodatočnej riadiacej elektroniky prevažujú nad zvýšením účinnosti, ktoré by PMSM ponúkal pre danú aplikáciu.

Vysokoúčinný výber motora

Výber vysokoúčinného motora zahŕňa pohľad za hranicu jednej percentuálnej hodnoty účinnosti na to, ako sa táto účinnosť udrží v skutočne očakávanom prevádzkovom rozsahu motora, pretože mnohé aplikácie bežia výrazne pod plným menovitým zaťažením počas významných častí svojho pracovného cyklu. Kontrola účinnosti v celom rozsahu zaťaženia, nielen pri 100% zaťažení, poskytuje presnejší obraz o skutočnej spotrebe energie a potenciáli úspory nákladov ako spoliehanie sa len na jediné hodnotenie účinnosti pri plnom zaťažení.

Porovnanie výkonu elektromotora

Výber motora pre priemyselné zariadenia

Výber motora pre priemyselné zariadenia sa vo všeobecnosti začína definovaním profilu krútiaceho momentu a otáčok záťaže v celom jeho prevádzkovom rozsahu a potom vyhodnotením, ktorá technológia motora najlepšie vyhovuje týmto požiadavkám spolu s účinnosťou, zložitosťou riadenia a rozpočtovými obmedzeniami. Aplikácie so stabilným, predvídateľným zaťažením a bez potreby presného riadenia rýchlosti často fungujú dobre so štandardnými indukčnými motormi, zatiaľ čo aplikácie vyžadujúce presnú reguláciu otáčok, vysokú účinnosť alebo dynamické riadenie krútiaceho momentu čoraz viac uprednostňujú synchrónne (najmä PMSM) konštrukcie spárované s riadením VFD.

Faktory, ktoré treba zvážiť pri výbere elektromotora

• Požadovaný krútiaci moment a otáčky v celom prevádzkovom rozsahu, vrátane štartovacích a špičkových podmienok
• Požiadavky na efektivitu, pri plnom zaťažení aj pri typických prevádzkových podmienkach s čiastočným zaťažením
• Potreba regulácie rýchlosti — pevná rýchlosť, premenlivá rýchlosť alebo presné ovládanie polohy/pohybu
• Štartovacie požiadavky a dostupná riadiaca elektronika (priamo on-line, VFD alebo iná metóda spustenia)
• Celkové náklady na vlastníctvo, vyrovnávanie nákladov na predný motor a riadenie s očakávanými úsporami energie a požiadavkami na údržbu počas životnosti zariadenia