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Motores síncronos de ímã permanente encontram uma ampla aplicação em indústrias devido à sua alta eficiência, densidade de potência e controle preciso. Este blog explica a construção e o princípio de funcionamento do motor PMSM, vantagens e aplicações.
Os motores PMSM, assim como outros motores elétricos, consistem em dois componentes principais:
Estator: o exterior é estacionário e carrega enrolamentos trifásicos que configuram o campo magnético do rotor. Estes são frequentemente dispostos sinusoidais para obter uma densidade de fluxo suave e sinusoidal. Os enrolamentos do estator do PMSM são projetados para permitir boa dissipação de calor.
rotor: O rotor interno é montado com ímãs permanentes que geralmente são feitos de material de terras raras como Neodímio-Ferro-Boro (NdFeB) devido à sua alta força magnética. Os ímãs são colados no rotor nos pontos onde eles irão interagir com um campo magnético rotativo criado pelo estator.
Os motores PMSM podem ser classificados com base na disposição dos ímãs dentro do rotor:
PM montado em superfície (SPM): Os ímãs são montados na superfície do rotor. Essa construção tem as vantagens de menor complexidade e, portanto, maior densidade de fluxo de entreferro, produzindo maior torque. Em altas velocidades, no entanto, os motores SPM exigem mangas estruturais adicionais para reter os ímãs. Um motor SPM requer uma manga feita de material de alta resistência fora do PM para proteção.
PM do Interior: Os ímãs são enterrados dentro do núcleo do rotor. Em tal configuração, melhor estabilidade mecânica, maiores velocidades operacionais e maior torque de entreferro podem ser alcançados. Localizar os ímãs dentro do rotor cria múltiplas barreiras de fluxo que aumentam a saliência e permitem um maior torque de sobrecarga em uma ampla faixa de velocidade. A razão pela qual os motores IPM são muitas vezes favorecidos em aplicações de alta velocidade é devido à sua construção robusta do rotor e à possibilidade de suportar maiores forças centrífugas. No caso de um motor IPM, os ímãs permanentes são enterrados dentro do núcleo do rotor.
O princípio de operação dos motores PMSM é a interação dos campos magnéticos:
1. Campo magnético rotativo: A corrente CA trifásica nos enrolamentos do estator desenvolve um campo magnético rotativo no entreferro entre o estator e o rotor.
2. Atração e repulsão magnética:Os ímãs permanentes instalados no rotor exercem um campo magnético constante. Isso interage com o campo magnético rotativo do estator, produzindo forças de atração e repulsão.
3. Rotação síncrona: O campo magnético do rotor se alinha por meio de atração e repulsão magnética devido à rotação do campo magnético no estator. Esse alinhamento constante faz com que o rotor gire em conjunto com a rotação criada no campo magnético pelo estator. A velocidade de rotação está diretamente relacionada à frequência da alimentação CA e ao número de polos dentro do motor.
Alguns dos métodos de controle avançados amplamente utilizados em motores PMSM para aplicações que exigem controle preciso de velocidade e torque incluem o seguinte:
Controle Orientado a Campo (FOC):Ele fornece uma técnica muito amplamente usada que proporciona excelente desempenho dinâmico, ao mesmo tempo em que garante controle muito preciso da velocidade e torque do motor. O princípio funciona transformando correntes de estator trifásicas em dois componentes ortogonais: um responsável pelo fluxo magnético e o outro pelo torque. O FOC permite controle independente desses componentes, garantindo, portanto, controle completo da operação do motor.
Controle trapezoidal: Às vezes chamado de comutação de seis etapas, o controle trapezoidal faz uso de um tipo mais simples de controle. Ele depende de pulsos de tensão de onda quadrada que são aplicados aos enrolamentos do estator. Embora não seja tão sofisticado, é suficiente em aplicações onde a necessidade de alta precisão é menor. O controle trapezoidal é usado em motores BLDC.
O princípio de operação do motor pmsm traz alguns méritos:
Alta eficiência: PMSMs têm pequenas perdas no rotor e maior eficiência. A ausência de enrolamentos do rotor em motores PMSM elimina perdas de cobre do rotor, tornando-os muito mais eficientes do que motores de indução. Eles também têm uma perda de rotor insignificante, o que significa que não há perda de calor.
Alta densidade de potência: Os fortes ímãs permanentes em motores PMSM significam que eles têm alto torque de saída com dimensões compactas, e também garantirão alta relação potência-peso. O fato de que os motores PMSM são mais densos em potência os torna favoráveis para densidade de potência em aplicações de pequena escala.
Controle preciso: Técnicas avançadas de controle, como FOC, estão disponíveis para fornecer alta precisão para controle de velocidade e torque. PMSMs encontram aplicações em aplicações que exigem alta precisão e resposta dinâmica, como aplicações de servo industrial.
Ampla faixa de velocidade: Os motores PMSM podem operar em uma ampla faixa de velocidade.
Baixo ruído e vibração: A forma de onda sinusoidal back-EMF e as técnicas de controle de precisão resultam em uma operação suave e silenciosa. PMSMs são menos ruidosos do que motores DC sem escovas.
Alta fiabilidade: Sem escovas, comutadores e outros dispositivos semelhantes, o desgaste do motor é minimizado, aumentando assim sua vida útil e confiabilidade.
Os motores PMSM são amplamente valorizados por suas características únicas, permitindo sua aplicação em vários campos. Em veículos elétricos (VEs), os PMSMs são favorecidos por sua alta eficiência, densidade de potência e ampla faixa de velocidade. Na automação industrial, eles se destacam em robótica, máquinas-ferramentas e servossistemas devido ao seu controle de precisão e resposta dinâmica. Sistemas de energia renovável, como turbinas eólicas e usinas de energia, se beneficiam da capacidade dos PMSMs de gerar eletricidade de forma eficiente. A indústria aeroespacial alavanca sua alta densidade de potência e construção leve, enquanto os sistemas HVAC os utilizam em ventiladores, bombas e compressores por sua eficiência e operação silenciosa.
Os PMSMs também são empregados em eletrônicos de consumo para aplicações semelhantes, incluindo ventiladores e bombas. Eles encontram uso adicional em motores síncronos de alta velocidade, transportadores de correia, moinhos de bolas, estações de tratamento de esgoto, campos de petróleo, equipamentos têxteis, compressores de ar, fabricação de cabos e extrusoras de plástico, demonstrando sua versatilidade e indispensabilidade em diversos setores.
ENNENG é um dos principais fornecedores de motores de ímã permanente da China. A ENNENG também é uma das “Cem Empresas Inovadoras” de Qingdao em 2018 e membro da Qingdao Motor Industry Association. Os motores projetados por ENNENG são altamente eficientes, muito confiáveis e inovadores em termos de recursos. Eles fornecem uma ampla série de PMSMs para se adequar a diferentes indústrias e aplicações. Essas aplicações incluem:
Motherboards PMSM : Os PMSMs da ENNENG são usados na condução mecânica de equipamentos em usinas de energia, metalurgia, plantas químicas, instalações de tratamento de água, minas de carvão, fábricas têxteis e na fabricação de borracha, produtos petrolíferos, medicamentos, papel, torres de resfriamento, indústrias alimentícias. Esses motores ajudaram empresas na redução de emissões, economia de energia, bem como na redução de ruídos.
PMSM for Mineração : Os motores da ENNENG são utilizados em minas de ouro e carvão.
PMSM for Óleo e gás: Os motores da empresa são utilizados em campos e poços de petróleo.
PMSM for Tratamento de água: Os PMSMs da ENNENG são usados em estações de tratamento de água.
PMSM for Fabricação de pneus: Os motores ENNENG são aplicados tanto em fábricas de pneus quanto na produção de borracha. Eles podem ser considerados uma das melhores opções para economia de energia e melhoria de eficiência para fabricantes de pneus. A empresa também oferece sistemas inteligentes de monitoramento e gerenciamento para dar suporte a atualizações inteligentes de fábrica.
PMSM for Têxtil: Os PMSMs da ENNENG são aplicados na indústria têxtil, tanto em máquinas de dupla torção quanto em quadros de fiação.
PMSM for Bombas e Compressores: A ENNENG fornece PMSMs para bombas centrífugas, compressores de ar, entre outros sistemas de bombas. Seus motores para compressores de ar são feitos de materiais de ímã permanente de terras raras com partidas suaves e até 50% de economia de energia. Esses motores também garantem maior vida útil para o compressor.
PMSM for Correia transportadora: As baixas velocidades com alta potência para transportadores de correia em portos e mineração podem usar PMSMs feitos pela ENNENG.
PMSM for Extrusoras de plástico: A ENNENG produz motores síncronos de ímã permanente para extrusoras de plástico.
PMSM for Outras indústrias: Os produtos ENNENG também são aplicáveis em indústrias como metalúrgica, química, médica e de papel.
Qualidade, desempenho e satisfação do cliente são todos pontos concentrados no projeto e construção de PMSMs pela ENNENG. Com sua presença global e comprometimento com o atendimento ao cliente, é uma parceira firme nos negócios que visam aumentar a eficiência com sustentabilidade por meio da tecnologia PMSM de alto desempenho.
