Synkroninen moottori vs asynkroninen moottori

Synkroninen moottori vs asynkroninen moottori

Ratkaiseva ero on roottorin nopeus suhteessa staattorin pyörivään magneettikenttään: a synkroninen moottori n roottori pyörii täsmälleen samalla nopeudella kuin tämä kenttä, kun taas asynkronisen (induktio)moottorin roottori pyörii aina hieman hitaammin, eroa kutsutaan luistoksi. Tämä luisto on itse asiassa välttämätön oikosulkumoottorin toiminnalle, koska roottorin ja pyörivän kentän välinen suhteellinen liike indusoi roottorin virran, joka synnyttää vääntömomentin - oikosulkumoottori ilman luistoa ei synnyttäisi vääntömomenttia ollenkaan.

Synkroniset moottorit välttävät tämän riippuvuuden, koska roottori kuljettaa omaa magneettikenttäään (kestomagneeteista tai kenttäkäämeistä) sen sijaan, että se luottaisi indusoituun virtaan, mikä mahdollistaa sen lukittumisen ja ylläpitämisen tarkan synkronoinnin staattorikenttään sen sijaan, että se jää jatkuvasti jäljessä.

Synkronisen moottorin valintaopas

• Varmista, että sovellus todella tarvitsee tasaisen, kuormituksesta riippumattoman nopeuden - jos nopeuden tarkkuus ei ole kriittinen, oikosulkumoottori voi tarjota yksinkertaisemman ja edullisemman ratkaisun
• Arvioi aloitusvaatimukset — useimmat synkroniset moottorit (muut kuin itsestään käynnistyvät PMSM-tyypit) tarvitsevat käynnistystavan tai VFD-ohjauksen
• Punnitse tehokkuusetuja alkukustannuksiin, erityisesti PMSM-malleihin, joissa magneettimateriaali lisää kustannuksia, mutta parantaa tehokkuutta
• Varmista, että vääntömomenttivaatimukset ovat moottorin ulosvetomomenttirajan sisällä sovelluksen koko toiminta-alueella
• Harkitse tehokertoimen korjausarvoa jos laitoksen laajempi sähköjärjestelmä hyötyisi synkronisen moottorin loisvirransyöttökyvystä

Kuinka valita synkroninen moottori

Tietyn synkronisen moottorin valitseminen sovellukselle alkaa vaaditun vääntömomentin, nopeuden ja tehon sovittamisesta kuormaan, kuten mikä tahansa moottorin valintaprosessi, mutta kiinnittämällä erityistä huomiota sovellukseen parhaiten sopivaan synkroniseen moottorityyppiin. PMSM-mallit sopivat useimpiin nykyaikaisiin sovelluksiin, joissa etusijalla ovat tehokkuus ja kompakti koko , kun taas kierretyn roottorin synkroniset moottorit ovat edelleen tärkeitä erittäin suurissa teollisissa sovelluksissa, joissa virityksen ohjausjärjestelmän monimutkaisuus on perusteltua asennuksen laajuuden ja säädettävän virityksen arvon vuoksi tehokertoimen säädössä.

Synkronisen moottorin tehokkuuden vertailu

Synkroniset moottorit, erityisesti PMSM-mallit, ylittävät yleensä oikosulkumoottorit tehokkuuden suhteen suurimmalla osalla niiden toiminta-alueista, ja ero on tyypillisesti selkein osittaisella kuormituksella - tilassa, jossa monet todelliset sovellukset viettävät paljon käyttöaikaa sen sijaan, että ne käyvät jatkuvasti täydellä nimelliskuormalla. Tämä tehokkuusetu johtuu roottorin luistohäviöiden eliminoimisesta , resistiivinen kuumennus, joka esiintyy oikosulkumoottorin roottorissa suorana seurauksena vääntömomentin tuottamiseen tarvittavasta indusoidusta virrasta, häviömekanismista, jota ei yksinkertaisesti ole synkronisen moottorin itsenäisesti magnetoidussa roottorissa.

Synkronisen moottorin momenttiominaisuudet

Synkronisen moottorin vääntömomentin ja nopeuden suhde eroaa olennaisesti oikosulkumoottorin vääntömomentista – sen sijaan, että vääntömomentti muuttuisi jatkuvasti nopeuden mukaan luiston muuttuessa, synkroninen moottori tuottaa mitä tahansa vääntömomenttia, joka tarvitaan ylläpitämään synkronista nopeutta, sen enimmäisvääntömomenttirajaan saakka. Tämän rajan ulkopuolella moottori ei hidastu vähitellen samalla tavalla kuin oikosulkumoottori — se menettää synkronoinnin kokonaan ja pysähtyy, mikä tarkoittaa, että synkroniset moottorisovellukset on mitoitettava riittävällä vääntömomenttimarginaalilla, joka ylittää suurimman odotetun kuorman vääntömomentin, jotta vältetään tämä äkillinen vikatila.

Tämä vääntömomenttikäyttäytyminen tarkoittaa myös sitä, että synkroniset moottorit eivät yleensä käynnisty itsestään paikallaan olevaa kuormaa vastaan, kuten monet oikosulkumoottorit voivat, koska paikallaan olevan roottorin magneettikenttä ei kehitä mielekästä keskimääräistä vääntömomenttia nopeasti pyörivää staattorikenttää vasten – useimmat synkronimoottoreiden sovellukset vaativat joko käynnistysmenetelmän, joka saattaa roottorin asteittain lähelle tahdistusnopeutta, tai taajuusmuuttajan kytkemistä virransyöttöön, joka kytkee virtalähteen. nolla.

Synkroninen moottorin nopeudensäätö

Koska synkronisen moottorin nopeus on suoraan sidottu syöttötaajuuteen, nopeuden säätäminen edellyttää tämän taajuuden säätämistä, mikä on juuri sitä, mitä taajuusmuuttaja (VFD) tekee. VFD-ohjatut synkroniset moottorit tarjoavat sekä tarkan nopeudensäädön että synkronisen toiminnan tehokkuusetuja , yhdistelmä, joka on yhä yleisempi nykyaikaisissa teollisissa käyttöjärjestelmissä ja sähköajoneuvojen voimansiirroissa, joissa vaaditaan samanaikaisesti sekä tarkkaa nopeuden/vääntömomentin hallintaa että korkeaa hyötysuhdetta.

Kestomagneettimoottori vs oikosulkumoottori

Tämä vertailu kattaa suurelta osin saman alueen kuin laajempi synkroninen vs. asynkroninen vertailu, koska PMSM on hallitseva moderni synkroninen moottorirakenne, jota verrataan induktiomoottoreihin useimmissa ajankohtaisissa keskusteluissa. PMSM:n edut keskittyvät tehokkuuteen, tehotiheyteen ja tarkkaan ohjaukseen , kun taas oikosulkumoottorit ovat suositeltavia, kun alhaisemmat alkukustannukset, mekaaninen yksinkertaisuus ja itsekäynnistyskyky ilman lisäohjauselektroniikkaa ovat suuremmat kuin tehokkuusedut, jonka PMSM tarjoaisi tietyssä sovelluksessa.

Tehokas moottorivalinta

Tehokkaan moottorin valinta edellyttää yksittäisen hyötysuhteen prosenttilukua pidemmälle katsomista, kuinka tämä hyötysuhde pysyy moottorin todellisella odotetulla toiminta-alueella, koska monet sovellukset toimivat selvästi alle nimelliskuormituksen merkittävän osan käyttöjaksostaan. Tarkastele tehokkuutta koko kuormitusalueella, ei vain 100 %:n kuormituksella, antaa tarkemman kuvan todellisesta energiankulutuksesta ja kustannussäästömahdollisuuksista kuin pelkän yhden täyden kuorman tehokkuusluokituksen luottaminen.

Sähkömoottorin suorituskyvyn vertailu

Moottorivalikoima teollisuuslaitteisiin

Teollisuuslaitteiden moottorin valinta alkaa yleensä määrittämällä kuorman vääntömomentti ja nopeusprofiili sen koko toiminta-alueella, minkä jälkeen arvioidaan, mikä moottoritekniikka vastaa parhaiten näitä vaatimuksia tehokkuuden, ohjauksen monimutkaisuuden ja budjettirajoitusten lisäksi. Sovellukset tasaisilla, ennustettavissa olevilla kuormilla ilman tarkkaa nopeudensäätöä toimivat usein hyvin tavallisten oikosulkumoottorien kanssa, kun taas sovellukset, jotka vaativat tarkkaa nopeuden säätöä, suurta hyötysuhdetta tai dynaamista vääntömomentin säätöä, suosivat yhä enemmän synkronisia (erityisesti PMSM) malleja, jotka on yhdistetty VFD-ohjaukseen.

Ota huomioon sähkömoottoria valittaessa

• Vaadittu vääntömomentti ja nopeus koko toiminta-alueella, mukaan lukien käynnistys- ja huippuolosuhteet
• Tehokkuusvaatimukset, sekä täydellä kuormalla että tyypillisissä osakuormitusolosuhteissa
• Tarvitaan nopeudensäätöä — kiinteä nopeus, muuttuva nopeus tai tarkka asennon/liikkeen ohjaus
• Käynnistysvaatimukset ja käytettävissä oleva ohjauselektroniikka (suora verkko, VFD tai muu aloitusmenetelmä)
• Kokonaisomistuskustannukset, tasapainottaa etukäteismoottori- ja ohjauskustannukset odotettavissa olevien energiansäästöjen ja huoltotarpeiden kanssa laitteen käyttöiän aikana