Jakie są główne aspekty doskonałej wydajności silników z magnesami trwałymi? Czy nie ma wad?
W porównaniu ze zwykłymi trójfazowymi silnikami asynchronicznymi, silniki synchroniczne z magnesami trwałymi mają zalety wysokiego momentu rozruchowego, krótkiego czasu rozruchu i dużej przeciążalności.
Mogą zmniejszyć moc zainstalowaną silników napędzających urządzenia w zależności od rzeczywistej mocy wału, oszczędzając energię i jednocześnie zmniejszając inwestycje w środki trwałe.
Relatywnie, silniki synchroniczne z magnesami trwałymi są łatwe w sterowaniu, a prędkość zależy jedynie od częstotliwości.
Działają płynnie i niezawodnie, bez wpływu wahań obciążenia i napięcia.
Ze względu na ścisłą synchronizację prędkości silnika synchronicznego z magnesami trwałymi, ma on dobrą charakterystykę odpowiedzi dynamicznej i jest bardziej odpowiedni do sterowania ze zmienną częstotliwością.
Zaletami silników synchronicznych z magnesami trwałymi są niskie straty i wzrost temperatury, a także wysoki współczynnik mocy i sprawność.
To jest dokładnie to, do czego ludzie dążą, jeśli chodzi o osiągi silnika, które determinują status zastosowania rynkowego silników z magnesami trwałymi.
Dlaczego silniki z magnesami trwałymi mają niskie straty i niski wzrost temperatury?
Dzięki temu, że pole magnetyczne silnika synchronicznego z magnesami trwałymi jest generowane przez magnes trwały, pozwala to uniknąć strat wzbudzenia spowodowanych generowaniem pola magnetycznego przez prąd wzbudzenia, co nazywamy stratami miedzi.
Kiedy silnik pracuje, przez wirnik nie płynie prąd, co znacznie ogranicza wzrost temperatury silnika.
Według niepełnych statystyk, przy podobnych warunkach obciążenia, wzrost temperatury można zmniejszyć o około 20K.
Wysoki współczynnik mocy i wysoka sprawność silnika synchronicznego z magnesami trwałymi.
W porównaniu do silników asynchronicznych, silniki synchroniczne z magnesami trwałymi charakteryzują się znacznie wyższą sprawnością przy małych obciążeniach.
Charakteryzują się szerokim zakresem sprawności działania, a ich sprawność przekracza 90% w zakresie obciążeń od 25% do 120%.
Sprawność znamionowa silników synchronicznych z magnesami trwałymi może spełniać wymagania dotyczące efektywności energetycznej poziomu 1 zgodnie z obowiązującymi normami krajowymi, co jest ich największą zaletą w porównaniu z silnikami asynchronicznymi pod względem oszczędności energii.
W rzeczywistej pracy silniki rzadko pracują z pełną mocą podczas napędzania obciążeń.
Powodów jest kilka: z jednej strony podczas doboru silnika projektanci zazwyczaj określają moc silnika na podstawie ekstremalnych warunków pracy obciążenia. Jednak te ekstremalne warunki zdarzają się bardzo rzadko. Dodatkowo, aby zapobiec spaleniu silnika w nietypowych warunkach, projektanci zapewniają również dodatkowy margines mocy dla silnika na etapie projektowania.
Z drugiej strony producenci silników zwykle pozostawiają pewien margines mocy wykraczający poza wymagania użytkowników, aby zapewnić niezawodność. W rezultacie większość pracujących silników w praktyce pracuje poniżej 70% ich mocy znamionowej, szczególnie podczas napędzania wentylatorów lub pomp, gdzie zazwyczaj pracują w obszarach o niewielkim obciążeniu.
W przypadku silników asynchronicznych ich sprawność jest bardzo niska przy małych obciążeniach; jednakże silniki synchroniczne z magnesami trwałymi mogą nadal utrzymywać wysoką sprawność nawet w warunkach niewielkiego obciążenia.
Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi charakteryzują się wysokim współczynnikiem mocy, który jest niezależny od mocy znamionowej silnika. Podczas pracy przy pełnym obciążeniu współczynnik mocy silnika jest bliski 1. W porównaniu z silnikami asynchronicznymi powoduje to mniejsze prądy silnika i mniejsze straty miedzi stojana, co prowadzi do wyższej wydajności.
Z drugiej strony, wraz ze wzrostem mocy silników asynchronicznych, ich współczynniki mocy maleją.
Dodatkowo, ze względu na wysoki współczynnik mocy silników synchronicznych z magnesami trwałymi, teoretycznie możliwe jest zmniejszenie wydajności towarzyszącego źródła zasilania (transformatora), a także zmniejszenie wymagań związanych z rozdzielnicą i kablami.
Wady silników synchronicznych z magnesami trwałymi
Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi mają również swoje wady, takie jak: prąd rozruchowy silników synchronicznych z magnesami trwałymi jest około 9 razy większy niż w przypadku silników asynchronicznych; silników synchronicznych z magnesami trwałymi nie można uruchamiać poprzez redukcję napięcia.
Ponieważ pod warunkiem zasilania z redukcją napięcia jego asynchroniczny moment rozruchowy maleje bardziej niż w przypadku silników asynchronicznych, co będzie powodować trudności w rozruchu.
Istnieją znaczne różnice w charakterystyce samorozruchu i prądzie sprzężenia zwrotnego podczas zwarcia systemu pomiędzy różnymi producentami sprzętu do silników synchronicznych z magnesami trwałymi, a ze względu na trudności w uzyskaniu odpowiednich danych, zastosowanie silników synchronicznych z magnesami trwałymi spowoduje pewne niepewne czynniki w zakresie weryfikacji poziomu zwarcia i obliczeń rozruchu systemów elektroenergetycznych.
