Synkronmaskinen
Synkronmaskinen Permanentmagnetiserad (PM) elmotor Industrial Electrical Engineering and Automation Likströmsmaskin • Magneter i statorn • Ström i lindning i rotorn • F=Bil Synkronmaskin • Magneter på rotorn • Ström i lindning i statorn • F=Bil 2 Industrial Electrical Engineering and Automation Permanentmagnetiserad Synkronmaskin Industrial Electrical Engineering and Automation PMSM har goda egenskaper • Hög momenttäthet – 1...30 Nm/kg – används i industrirobotar – Jmf förbränningsmotor 1...2 Nm/kg – Jmf hydraulmotorer 600 Nm/kg • Hög verkningsgrad – Upp till 98% Industrial Electrical Engineering and Automation Magnetisering i rotorn: Skapa kraft och vridmoment • • • • F=Bil Kraft på ledarna upptill Æ (nedtill Å) Kraft på rotorn upptill Å (nedtill Æ) Endast rotorn rörlig: Vridmoment moturs Industrial Electrical Engineering and Automation Låt rotorn rotera • Rotorflödet ställer in sig i statorflödets riktning • Om man kunde vrida runt statorflödet på något sätt… Industrial Electrical Engineering and Automation Tre faser • Betrakta det som tre lindningar vridna 120° • I verkligheten ligger lindningarna fördelade över flera spår Industrial Electrical Engineering and Automation Trefas sinus • Roterande statorflöde • Magnetiserad rotor kommer att följa statorflödet • Synkront varvtal (ns eller ωs) Industrial Electrical Engineering and Automation Animering • Trefaslindning • Sinusformad trefasspänning • ”Trefasflöde” • Roterande flöde Poltal Industrial Electrical Engineering and Automation Flytta 60° fram i tiden 2-polig 60 elektriska grader 60 mekaniska grader 4-polig 60 elektriska grader 30 mekaniska grader poltal ωel = p ωmek 2 2 Tel = Tmek p Industrial Electrical Engineering and Automation Ekvivalent schema • Vi kan nu få motorn att rotera • Lindning med varierande flöde ger inducerad spänning E= dψ dt E = ψω cos ωt Nästan samma som för likströmsmaskinen Industrial Electrical Engineering and Automation Vridmoment • • • • • Tomgång Statorflöde och rotorflöde linjerar Inducerad spänning = klämspänning Ingen ström Ingen kraft på ledarna • Maximalt vridmoment • Statorflöde och rotorflöde vinkelräta • Kraft på ledarna / kraft på rotorn • Magneterna ger ett rotorflöde riktat nedåt – vektor Ψm • Strömmen i lindningarna ger flöde riktat åt höger – vektor is • Vridmomentet är T=Ψmissinγ och maximalt för γ=90° Industrial Electrical Engineering and Automation Synkrongeneratorn • Motor och generator är samma maskin • Vi vill nu kunna styra både frekvens och spänning ut från generatorn • Ändra varvtal för att ändra frekvens, då ändras spänningen också • Alltså måste flödet kunna styras för att styra spänningen oberoende av varvtalet • Elektrisk magnetisering istället för permanentmagneter E = ψω cos ωt Industrial Electrical Engineering and Automation Elektriskt magnetiserad synkronmaskin, EMSM • Elektromagnet i rotorn • Ström in i rotorn via släpringar Industrial Electrical Engineering and Automation SM konstruktion • Varför järn i maskinen – Högre flöde för samma ström – Τ=Ψm×is – Minimera luftgapet • Varför laminerad plåt – Reducera förluster pga virvelströmmar Industrial Electrical Engineering and Automation Stegmotor Industrial Electrical Engineering and Automation Sammanfattning SM • Trefas sinusspänning ger jämnt roterande spänningsvektor • Rotorn följer statorflödet, synkront varvtal • Vridmoment Ψm×is • Inducerad emk (tomgångsspänning) proportionell mot varvtal p ω ωmek = • Mekaniskt / elektriskt varvtal el 2 • Synkronmotor – Permanentmagnet ger högt rotorflöde och kompakt motor • Synkrongenerator – Samma maskin som synkronmotor – Elektrisk magnetisering gör att spänningen kan varieras
© Copyright 2024