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Comparação de semelhanças e diferenças entre motores síncronos de ímã permanente e motores síncronos de relutância

2024-03-07 11:50:06

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Na moderna tecnologia de motores, motores síncronos de ímã permanente (PMSM) e motores de relutância síncronos (SynRM) desempenham um papel importante. Embora ambos pertençam à categoria de síncronos motores, eles apresentam diferenças óbvias em termos de projeto estrutural, princípio de funcionamento, desempenho e áreas de aplicação.

 

Projeto de estrutura e seleção de materiais

Motor síncrono de ímã permanente:

O rotor de um PMSM é geralmente feito de materiais magnéticos permanentes de terras raras de alto desempenho, como neodímio-ferro-boro (NdFeB) ou samário-cobalto (SmCo), que fornecem um poderoso campo magnético sem a necessidade de energia de excitação externa. . O estator consiste em um núcleo de ferro e enrolamentos nos quais uma corrente alternada trifásica é passada para gerar um campo magnético rotativo. A estrutura do rotor de um PMSM é geralmente simples, pequena e leve.

Motor de relutância síncrona:

SynRMs têm um design de rotor exclusivo, geralmente em uma configuração não empilhada para minimizar perdas por correntes parasitas. Não há ímãs permanentes no rotor; em vez disso, as características de alta relutância das chapas de aço silício são utilizadas para gerar torque. A estrutura do estator é semelhante à de um PMSM, consistindo de um núcleo de ferro e enrolamentos. a estrutura do rotor SynRM é relativamente complexa, mas sua fabricação é mais barata.

Aplicações de motores síncronos de ímã permanente.

Princípio de operação e mecanismo operacional

Motor síncrono de ímã permanente:

O princípio de funcionamento de um PMSM é baseado na interação do campo magnético. Quando os enrolamentos do estator são energizados, o campo magnético rotativo resultante interage com o campo magnético dos ímãs permanentes no rotor, fazendo com que o rotor siga a rotação do campo magnético rotativo. A velocidade de rotação e o torque de um PMSM podem ser ajustados com precisão controlando a frequência, fase e amplitude da corrente do estator.

Motor de relutância síncrona:

O princípio de funcionamento do SynRM é baseado no princípio da minimização da relutância. Quando os enrolamentos do estator são energizados, o campo magnético rotativo resultante produz uma mudança na relutância do rotor. O rotor ajusta automaticamente sua posição para minimizar a relutância, alcançando assim a rotação síncrona com o campo magnético rotativo. A geração de torque do SynRM depende principalmente da mudança de relutância no rotor, portanto suas características de torque são diferentes daquelas de um PMSM.

 

Características de Desempenho e Análise de Vantagens e Desvantagens

Eficiência e Consumo de Energia

PMSMs apresentam alta eficiência e baixo consumo de energia devido ao uso de ímãs permanentes como fonte de campo magnético. Em altas velocidades e condições de carga nominal, os PMSMs são normalmente mais eficientes. O SynRM, por outro lado, requer corrente adicional para gerar o campo magnético e, portanto, é um pouco menos eficiente que o PMSM; entretanto, o SynRM pode ser mais eficiente em condições de carga parcial porque pode otimizar o desempenho ajustando o nível de corrente.

Desempenho Regulatório e Resposta Dinâmica

Os PMSMs possuem ampla faixa de velocidade e bom desempenho de controle de velocidade, permitindo controle preciso da velocidade variando a frequência, fase e amplitude da corrente do estator. Além disso, o PMSM possui uma resposta dinâmica rápida e pode responder rapidamente a alterações de carga. Em contraste, a faixa de velocidade e a resposta dinâmica do SynRM podem ser ligeiramente inferiores às do PMSM, mas requer menos estratégia de controle, tornando o projeto do sistema de controle relativamente simples.

Desempenho Térmico e Confiabilidade

O PMSM usa material de ímã permanente de terras raras, que tem resistência relativamente boa a altas temperaturas, mas pode haver risco de desmagnetização dos ímãs permanentes em ambientes de alta temperatura. Além disso, a estrutura do rotor do PMSM é simples, tornando-o mais confiável. Em contrapartida, a estrutura do rotor do SynRM é mais complexa, mas possui alta estabilidade térmica e baixo aumento de temperatura, tornando-o capaz de manter um bom desempenho em ambientes de alta temperatura. Além disso, o custo do material do rotor do SynRM é baixo, tornando sua fabricação relativamente barata.

Áreas de aplicação

Os PMSMs são amplamente utilizados em campos de ponta, como veículos elétricos, geração de energia eólica e máquinas-ferramentas, devido à sua alta eficiência, desempenho de regulação de alta velocidade e resposta dinâmica rápida. O SynRM, por outro lado, é mais frequentemente utilizado em áreas sensíveis aos custos, como eletrodomésticos e equipamentos industriais. Além disso, o SynRM também possui alta estabilidade térmica e baixo aumento de temperatura, tornando-o capaz de manter um bom desempenho em ambientes de alta temperatura, por isso também é utilizado em algumas aplicações especiais, como aeroespacial, perfuração de petróleo e outros campos.

Detalhes de motores síncronos de ímã permanente.

Conclusão

Os motores síncronos de ímã permanente e os motores síncronos de relutância diferem significativamente em termos de projeto estrutural, princípio de operação, desempenho de desempenho e áreas de aplicação, etc. Os motores síncronos de ímã permanente dominam o campo de ponta com sua alta eficiência, desempenho de regulação de alta velocidade e resposta dinâmica rápida , enquanto os motores de relutância síncronos são amplamente utilizados em campos sensíveis ao custo com seu baixo custo, alta estabilidade térmica e estrutura simples. Ao escolher um tipo de motor, vários fatores precisam ser considerados de acordo com os requisitos e cenários específicos da aplicação para selecionar o tipo de motor mais adequado. À medida que a tecnologia continua a avançar e as áreas de aplicação continuam a expandir-se, ambos os tipos de motores desempenharão um papel mais importante nos seus respectivos campos.

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