موتور سنکرون در مقابل موتور آسنکرون

موتور سنکرون در مقابل موتور آسنکرون

تفاوت تعیین کننده سرعت روتور نسبت به میدان مغناطیسی دوار استاتور است: الف موتور سنکرون روتور دقیقاً با همان سرعت آن میدان می‌چرخد، در حالی که روتور موتورهای ناهمزمان (القایی) همیشه کمی کندتر می‌چرخد، به این تفاوت که لغزش می‌گویند. این لغزش در واقع برای عملکرد موتور القایی ضروری است، زیرا حرکت نسبی بین روتور و میدان دوار همان چیزی است که جریان روتور را القا می کند که در وهله اول گشتاور تولید می کند - یک موتور القایی بدون لغزش اصلاً گشتاور تولید نمی کند.

موتورهای سنکرون از این وابستگی اجتناب می کنند زیرا روتور به جای اتکا به جریان القایی، میدان مغناطیسی خود را (از آهنرباهای دائمی یا سیم پیچ های میدان) حمل می کند، که به آن اجازه می دهد به جای عقب ماندن دائمی، در میدان استاتور قفل شده و هماهنگی دقیق خود را با آن حفظ کند.

راهنمای انتخاب موتور سنکرون

• تأیید کنید که برنامه واقعاً به سرعت ثابت و مستقل از بار نیاز دارد - اگر دقت سرعت مهم نیست، یک موتور القایی ممکن است راه حل ساده تر و کم هزینه تری ارائه دهد.
• الزامات شروع را ارزیابی کنید - اکثر موتورهای سنکرون (به غیر از انواع PMSM خودراه‌انداز) به روش راه‌اندازی یا کنترل VFD نیاز دارند.
• مزایای بهره وری را در مقابل هزینه اولیه وزن کنید، به خصوص برای طرح‌های PMSM که در آن مواد آهنربایی هزینه را افزایش می‌دهد اما بهره‌وری را افزایش می‌دهد
• تأیید کنید که الزامات گشتاور در محدوده گشتاور خروجی موتور قرار دارند در سراسر محدوده عملیاتی کامل برنامه
• مقدار تصحیح ضریب توان را در نظر بگیرید اگر سیستم الکتریکی وسیع‌تر تاسیسات از قابلیت منبع تغذیه راکتیو موتور سنکرون بهره مند شود.

نحوه انتخاب موتور سنکرون

انتخاب یک موتور سنکرون خاص برای یک برنامه کاربردی با تطبیق میزان گشتاور، سرعت و توان مورد نیاز با بار شروع می شود، شبیه به هر فرآیند انتخاب موتور، اما با توجه بیشتر به نوع موتور سنکرون خاص که برای کاربرد مناسب تر است. طرح‌های PMSM برای اکثر برنامه‌های مدرن با اولویت کارایی و اندازه فشرده مناسب است ، در حالی که موتورهای سنکرون روتور پیچشی برای کاربردهای صنعتی بسیار بزرگ که در آن پیچیدگی افزوده سیستم کنترل تحریک با مقیاس نصب و ارزش تحریک قابل تنظیم برای کنترل ضریب توان توجیه می شود، باقی می مانند.

مقایسه بازده موتور سنکرون

موتورهای سنکرون، به‌ویژه طرح‌های PMSM، عموماً از نظر راندمان موتورهای القایی در بیشتر محدوده عملیاتی خود بهتر عمل می‌کنند، با این شکاف معمولاً در بار جزئی برجسته‌تر می‌شود - شرایطی که بسیاری از برنامه‌های کاربردی دنیای واقعی زمان زیادی را در آن صرف می‌کنند، نه اینکه به طور مداوم در بار نامی کامل کار کنند. این مزیت کارایی از حذف تلفات لغزش روتور ناشی می شود گرمایش مقاومتی که در روتور موتورهای القایی به عنوان پیامد مستقیم جریان القایی مورد نیاز برای تولید گشتاور رخ می‌دهد، مکانیزم تلفاتی که به سادگی در روتور مغناطیسی مستقل موتور سنکرون وجود ندارد.

مشخصات گشتاور موتور سنکرون

رابطه گشتاور-سرعت یک موتور سنکرون اساساً با یک موتور القایی متفاوت است - به جای اینکه گشتاور به طور مداوم با سرعت با تغییر لغزش تغییر کند، یک موتور سنکرون هر گشتاور مورد نیاز برای حفظ سرعت سنکرون را تا حداکثر حد گشتاور (کشش) خود تولید می کند. فراتر از این حد، موتور به‌طور تدریجی سرعت موتورهای القایی را کاهش نمی‌دهد - همگام سازی را به طور کامل از دست می دهد و متوقف می شود، به این معنی که برنامه های موتور سنکرون باید با حاشیه گشتاور مناسب بالاتر از حداکثر گشتاور بار مورد انتظار برای جلوگیری از این حالت شکست ناگهانی اندازه شوند.

این رفتار گشتاور همچنین به این معنی است که موتورهای سنکرون معمولاً در برابر بار ثابت مانند بسیاری از موتورهای القایی خود راه‌اندازی نمی‌کنند، زیرا میدان مغناطیسی روتور ثابت در برابر میدان استاتور که به سرعت در حال چرخش است، گشتاور متوسط معنی‌داری ایجاد نمی‌کند – بیشتر کاربردهای موتور سنکرون به یک روش راه‌اندازی نیاز دارند که سرعت روتور را قبل از همگام‌سازی نزدیک می‌کند. فرکانس عرضه رامپ به تدریج از صفر افزایش می یابد.

کنترل سرعت موتور سنکرون

از آنجایی که سرعت موتور سنکرون مستقیماً به فرکانس منبع بستگی دارد، تنظیم سرعت مستلزم تنظیم آن فرکانس است، که دقیقاً همان کاری است که یک درایو فرکانس متغیر (VFD) انجام می دهد. موتورهای سنکرون کنترل شده با VFD هم کنترل دقیق سرعت و هم مزایای کارایی عملکرد سنکرون را ارائه می دهند. ترکیبی که به طور فزاینده ای در سیستم های محرک صنعتی مدرن و پیشرانه های وسایل نقلیه الکتریکی رایج است، که در آن هر دو کنترل دقیق سرعت/گشتاور و راندمان بالا به طور همزمان مورد نیاز هستند.

موتور مغناطیس دائم در مقابل موتور القایی

این مقایسه عمدتاً همان زمینه مقایسه گسترده تر سنکرون در مقابل ناهمزمان را پوشش می دهد، زیرا PMSM طراحی موتور سنکرون مدرن غالب است که در بیشتر بحث های فعلی با موتورهای القایی مقایسه می شود. مزایای PMSM بر کارایی، چگالی توان و کنترل دقیق متمرکز است در حالی که موتورهای القایی در جایی ترجیح داده می‌شوند که هزینه اولیه پایین‌تر، سادگی مکانیکی و قابلیت خودراه‌اندازی بدون تجهیزات الکترونیکی کنترل اضافی بیشتر از دستاوردهای راندمان یک PMSM برای یک کاربرد معین باشد.

انتخاب موتور با راندمان بالا

انتخاب یک موتور با راندمان بالا مستلزم نگاه کردن فراتر از یک عدد درصد بازده واحد است تا اینکه چگونه آن راندمان در محدوده عملیاتی مورد انتظار واقعی موتور باقی می‌ماند، زیرا بسیاری از برنامه‌ها برای بخش‌های قابل‌توجهی از چرخه کاری خود، زیر بار نامی کامل کار می‌کنند. بررسی کارایی در تمام محدوده بار، نه فقط در بار 100٪، تصویر دقیق تری از مصرف واقعی انرژی و پتانسیل صرفه جویی در هزینه نسبت به تکیه بر یک رتبه بازده کامل بار به تنهایی ارائه می دهد.

مقایسه عملکرد موتور الکتریکی

انتخاب موتور برای تجهیزات صنعتی

انتخاب موتور تجهیزات صنعتی عموماً با تعیین مشخصات گشتاور و سرعت بار در محدوده عملیاتی کامل آن شروع می‌شود، سپس ارزیابی می‌شود که کدام فناوری موتور به بهترین وجه با این الزامات در کنار راندمان، پیچیدگی کنترل و محدودیت‌های بودجه مطابقت دارد. برنامه هایی با بارهای ثابت و قابل پیش بینی و بدون نیاز به کنترل دقیق سرعت اغلب با موتورهای القایی استاندارد به خوبی عمل می کنند، در حالی که برنامه هایی که نیاز به تنظیم دقیق سرعت، راندمان بالا یا کنترل گشتاور دینامیکی دارند، به طور فزاینده ای به طرح های همزمان (به ویژه PMSM) همراه با کنترل VFD ترجیح می دهند.

عواملی که در انتخاب موتور الکتریکی باید در نظر گرفته شوند

• گشتاور و سرعت مورد نیاز در سراسر محدوده عملیاتی کامل، از جمله شرایط شروع و اوج
• الزامات کارایی، هم در بار کامل و هم در شرایط عملیاتی با بار جزئی معمولی
• نیاز به کنترل سرعت - سرعت ثابت، سرعت متغیر یا کنترل دقیق موقعیت/حرکت
• الزامات راه اندازی و الکترونیک کنترل موجود (مستقیم بر روی خط، VFD، یا سایر روش های شروع)
• کل هزینه مالکیت، متعادل کردن موتور جلو و هزینه کنترل در برابر صرفه جویی انرژی مورد انتظار و الزامات نگهداری در طول عمر تجهیزات