By
Motores síncronos de ímã permanente (PMSM) e os motores de relutância síncronos têm sua importância na esfera das tecnologias de motores contemporâneas. Embora esses motores estruturalmente se enquadrem na categoria de motores síncronos motores família, há uma diferença considerável nos princípios de design e operação, e nas áreas onde eles são aplicados.
Projeto de estrutura e seleção de materiais
Motor síncrono de ímã permanente:
Na maioria dos PMSMs, o rotor é feito de material de ímã permanente de terras raras de alto desempenho, como neodímio-ferro-boro (NdFeB) ou samário-cobalto (SmCo), que fornece um forte campo magnético sem qualquer energia de excitação externa. O estator inclui um núcleo de ferro e enrolamentos nos quais uma corrente alternada trifásica é passada para criar um campo magnético rotativo. Normalmente, a estrutura do rotor para um PMSM é simples, pequena e leve.
Motor de relutância síncrona:
A maioria dos SynRMs adota uma configuração de rotor única, que normalmente é do tipo não empilhado, uma maneira comum de reduzir a perda de corrente parasita dentro dele. Não há ímãs permanentes no rotor; o torque é desenvolvido usando as características de alta relutância das chapas de aço silício. A estrutura do estator será essencialmente idêntica ao PMSM: núcleo de ferro e enrolamentos. A estrutura do rotor SynRM é relativamente complicada, embora menos custosa do que fazer o rotor.
Princípio de operação e mecanismo operacional
Motor síncrono de ímã permanente:
O princípio operacional do PMSM é essencialmente baseado em uma interação de campos magnéticos. De acordo com isso, quando os enrolamentos no estator são excitados, o campo magnético rotacional desenvolvido interage com o campo magnético dos ímãs permanentes montados no rotor, forçando-o a seguir a rotação exercida pelo campo magnético rotativo. No PMSM, a regulação adequada da velocidade rotacional e do torque é possível por meio do controle apropriado de frequência, fase e amplitude da corrente do estator.
Motor de relutância síncrona:
Motor de relutância síncrona vs ímã permanente. Em um SynRM, a energização dos enrolamentos do estator cria um campo magnético rotativo que causa uma mudança na relutância no rotor. Ele ajusta automaticamente sua posição para minimizar a relutância e, assim, atinge a rotação síncrona com o campo magnético rotativo. O SynRM depende da variação da relutância no rotor para produção de torque e, portanto, a maioria das características de torque do SynRM são diferentes daquelas do PMSM.
Características de Desempenho e Análise de Vantagens e Desvantagens
Eficiência e Consumo de Energia
Ímãs permanentes sendo usados como uma fonte de campo magnético são responsáveis pela alta eficiência e baixo consumo de energia dos PMSMs. Para velocidades mais altas, sob condições de carga nominal, os PMSMs normalmente darão melhor eficiência. O SynRM requer um fornecimento de corrente adicional para produzir campos magnéticos e, portanto, é um pouco menos eficiente do que o PMSM. Pode ser diferente sob condições de carga parcial, pois o SynRM pode otimizar o desempenho de acordo com o ajuste do nível de corrente.
Desempenho Regulatório e Resposta Dinâmica
Frequência de mudança precisa, fase e amplitude da corrente do estator, alta eficiência, ampla faixa de velocidade e bom desempenho no controle de velocidade permitem os PMSMs. Por outro lado, é dinamicamente responsivo, de modo que qualquer mudança na carga é prontamente respondida pelo motor, o que pode não ser ouvido. Embora o SynRM sofra de algumas desvantagens, como velocidade relativamente baixa e resposta dinâmica em comparação com o PMSM, a estratégia de controle necessária é consideravelmente reduzida, de modo que o design do sistema de controle é comparativamente simples.
Desempenho Térmico e Confiabilidade
Desempenho térmico e confiabilidade O material de ímã permanente do PMSM é feito de material de ímã permanente de terras raras cujo desempenho de resistência a altas temperaturas é relativamente bom. Seu perigo é o risco em ambiente de alta temperatura desmagnetização de ímã permanente suave. Além disso, é uma estrutura de rotor simples; sua estrutura torna o PMSM mais confiável. Embora o SynRM tenha uma estrutura de rotor mais complexa, boa estabilidade térmica ainda é demonstrada, com baixas elevações de temperatura para que possa manter um bom desempenho em altas temperaturas. Além disso, seu custo de material de rotor é menor, tornando o SynRM relativamente barato de produzir.
Áreas de aplicação
As principais razões para PMSMs serem amplamente usados em aplicações de ponta em veículos elétricos, geração de energia eólica e máquinas-ferramentas incluem sua alta eficiência, desempenho de regulação de alta velocidade e resposta dinâmica rápida. O SynRM é aplicado em áreas sensíveis a custos, como eletrodomésticos e equipamentos industriais. Com alta estabilidade térmica e baixo aumento de temperatura, o SynRM pode manter um bom desempenho em altas temperaturas. Por isso, o SynRM é aplicado em alguns campos especiais, como aeroespacial, perfuração de petróleo e outros departamentos.
Conclusão
Eles são muito diferentes em design estrutural, princípios operacionais, desempenho e áreas de aplicação entre motores de relutância síncronos e PMSM. Motores síncronos de ímã permanente possuem maior eficiência, desempenho de regulagem de alta velocidade e resposta dinâmica rápida; portanto, eles podem controlar a arena de ponta no mercado. Aplicações em campos sensíveis a custos, no entanto, serão dominadas por motores de relutância síncronos devido a seus preços baixos, alta estabilidade térmica e estrutura simples. Muitos fatores devem ser considerados para a seleção de um tipo de motor, mantendo em vista os requisitos e cenários de aplicação específicos, para escolher o tipo de motor mais apropriado. No futuro, com a melhoria contínua na tecnologia e expansão das áreas de aplicação, ambos os tipos de motores serão mais importantes em seus respectivos campos.
