Diferencias entre el motor de imán permanente y el motor asíncrono:
01. Estructura del rotor
Motor asíncrono: El rotor consta de un núcleo de hierro y un enrollamiento, principalmente rotores de jaula de ardilla y de alambre.El campo magnético de la barra de aluminio que corta el estator impulsa el rotor.
Motor PMSM: Los imanes permanentes están incrustados en los polos magnéticos del rotor,y son impulsados a girar por el campo magnético giratorio generado en el estator de acuerdo con el principio de polos magnéticos de la misma fase que atraen diferentes repulsiones.
02- Eficiencia
Motores asíncronos: Necesitan absorber corriente de la excitación de la red, lo que resulta en una cierta cantidad de pérdida de energía, corriente reactiva del motor y bajo factor de potencia.
Motor PMSM: El campo magnético es proporcionado por imanes permanentes, el rotor no necesita corriente excitante y la eficiencia del motor mejora.
03Volumen y peso
El uso de materiales de imanes permanentes de alto rendimiento hace que el campo magnético de la brecha de aire de los motores síncronos de imanes permanentes sea mayor que el de los motores asíncronos.El tamaño y el peso se reducen en comparación con los motores asíncronosSerá uno o dos tamaños de marco más bajo que los motores asíncronos.
04Corriente de arranque del motor
Motor asíncrono: se arranca directamente por la electricidad de frecuencia de potencia, y la corriente de arranque es grande, que puede alcanzar de 5 a 7 veces la corriente nominal,que tiene un gran impacto en la red eléctrica en un instanteLa gran corriente de arranque hace que aumente la caída de tensión de la resistencia a la fuga del enrollamiento del estator, y el par de arranque es pequeño, por lo que no se puede lograr un arranque de trabajo pesado.Incluso si se utiliza el inversor, sólo puede arrancar dentro del rango de corriente de salida nominal.
Motor PMSM: es accionado por un controlador dedicado, que carece de los requisitos de salida nominal del reductor.la corriente se incrementa gradualmente según la carga, y el par de arranque es grande.
05. Factor de potencia
Los motores asíncronos tienen un factor de potencia bajo, deben absorber una gran cantidad de corriente reactiva de la red eléctrica,la gran corriente de arranque de los motores asíncronos causará un impacto a corto plazo en la red eléctrica, y el uso a largo plazo causará ciertos daños a los equipos de la red eléctrica y transformadores.Es necesario añadir unidades de compensación de potencia y realizar una compensación de potencia reactiva para garantizar la calidad de la red eléctrica y aumentar el coste de uso del equipo..
No hay corriente inducida en el rotor del motor síncrono del imán permanente, y el factor de potencia del motor es alto,que mejora el factor de calidad de la red eléctrica y elimina la necesidad de instalar un compensador.
06- Mantenimiento
La estructura del motor + reductor asíncrono generará vibración, calor, alta tasa de falla, gran consumo de lubricante y alto costo de mantenimiento manual; causará ciertas pérdidas de tiempo de inactividad.
El motor síncrono de imán permanente de tres fases impulsa el equipo directamente.La vibración mecánica es pequeña.El sistema de accionamiento es prácticamente libre de mantenimiento.
El motor síncrono de imán permanente de tres fases impulsa el equipo directamente.La vibración mecánica es pequeña.El sistema de accionamiento es prácticamente libre de mantenimiento.
El motor síncrono de imán permanente tiene las siguientes características:
- La eficiencia nominal es del 2% al 5% superior a la de los motores asíncronos normales;
- La eficiencia aumenta rápidamente con el aumento de la carga. Cuando la carga cambia dentro del rango del 25% al 120%, mantiene una alta eficiencia.El rango de funcionamiento de alta eficiencia es mucho mayor que el de los motores asíncronos ordinariosLa carga ligera, la carga variable y la carga completa tienen efectos significativos de ahorro de energía.
- Factores de potencia de hasta 0,95 y superiores, sin necesidad de compensación reactiva;
- En comparación con los motores asíncronos, la corriente de funcionamiento se reduce en más del 10%.Se pueden lograr efectos de ahorro energético de aproximadamente el 1%.
- Aumento de baja temperatura, alta densidad de potencia: 20K menor que el aumento de temperatura del motor asincrónico trifásico, el aumento de temperatura de diseño es el mismo y se puede hacer en un volumen más pequeño,ahorrar materiales más eficaces;
- Un par de arranque elevado y una capacidad de sobrecarga elevada: según los requisitos, puede diseñarse con un par de arranque elevado (3-5 veces) y una capacidad de sobrecarga elevada.
- Se utiliza el sistema de control de velocidad de frecuencia variable, que es mejor en respuesta dinámica y mejor que el de los motores asíncronos.
- Las dimensiones de instalación son las mismas que los motores asíncronos actualmente ampliamente utilizados, y el diseño y la selección son muy convenientes.
- El factor de potencia aumentado reduce considerablemente la potencia visual del transformador del sistema de alimentación, lo que mejora la capacidad de alimentación del transformador.y también puede reducir en gran medida el costo del cable del sistema (nuevo proyecto);
- Cuando se construye el nuevo proyecto, todos los sistemas de accionamiento utilizan motores síncronos de imán permanente, la inversión del proyecto es básicamente la misma que el uso de motores asíncronos,y el proyecto puede seguir obteniendo beneficios de ahorro de energía después de que el proyecto esté en funcionamiento;
En el sector industrial en general, la sustitución de motores asíncronos de baja tensión (< 380/660/1140V) de alta eficiencia, el sistema ahorra entre un 5% y un 30% de energía,y los motores asíncronos de alto rendimiento de alto voltaje ((6kV/10kV), el sistema ahorra entre el 2% y el 10%.
¿Por qué elegir motores de magnetos permanentes?
1- Mayor eficiencia: Los motores de imán permanente tienen una mayor eficiencia que los motores tradicionales porque tienen menores pérdidas debido a la ausencia de corriente en los devanados del rotor.
2Mejor densidad de potencia: Los motores de imanes permanentes tienen una mayor densidad de potencia que los motores tradicionales porque pueden generar un campo magnético más fuerte con una menor cantidad de material.
3. Tamaño y peso más pequeños: debido a su mayor densidad de potencia, los motores de imán permanente pueden diseñarse para ser más pequeños y ligeros que los motores tradicionales,lo que los hace ideales para aplicaciones donde el espacio y el peso son una preocupación.
4Menos mantenimiento: Los motores de imán permanente tienen menos partes móviles que los motores tradicionales, lo que significa que requieren menos mantenimiento y tienen una vida útil más larga.
5Mejor control: Los motores de imán permanente tienen un mejor control porque pueden responder más rápido a los cambios de carga y velocidad, lo que los hace adecuados para aplicaciones que requieren un control preciso.
Un motor de imán permanente (también llamado PM) se puede separar en dos categorías principales: Imán Permanente Interior (IPM) y Imán Permanente de Superficie (SPM).Ambos tipos generan flujo magnético por los imanes permanentes fijados en o dentro del rotor.
MPS
Magneto permanente de la superficie
Un tipo de motor en el que los imanes permanentes están conectados a la circunferencia del rotor.
Los motores SPM tienen imanes fijados en el exterior de la superficie del rotor, su resistencia mecánica es tan débil que el IPM.La fuerza mecánica debilitada limita la velocidad máxima segura del motorAdemás, estos motores presentan una saliencia magnética muy limitada (Ld ≈ Lq).Debido a la relación de saliencia de casi unidad, los diseños de motores SPM dependen significativamente, si no completamente, del componente de par magnético para producir par.
MIP
Magneto permanente interior
Un tipo de motor que tiene un rotor incrustado con imanes permanentes se llama IPM.
A diferencia de sus homólogos SPM, la ubicación de los imanes permanentes hace que los motores IPM sean muy mecánicamente sólidos,y adecuado para funcionar a velocidades muy altasEstos motores también se definen por su relación de saliencia magnética relativamente alta (Lq > Ld).un motor IPM tiene la capacidad de generar torque aprovechando tanto los componentes de torque magnético como de reluctancia del motor..
¿Por qué debería elegir un motor IPM en lugar de un SPM?
1El par elevado se consigue mediante el uso del par de reluctancia además del par magnético.
2Los motores IPM consumen hasta un 30% menos de energía en comparación con los motores eléctricos convencionales.
3Se mejora la seguridad mecánica ya que, a diferencia de un SPM, el imán no se desprende debido a la fuerza centrífuga.
4Puede responder a la rotación del motor a alta velocidad controlando los dos tipos de par mediante el control vectorial.
Los motores de imán permanente sin escobillas (PM) funcionan con una fuente de alimentación CA, por lo que a menudo se les conoce como motores PMAC.El uso de imanes permanentes elimina la necesidad de conductores (barras del rotor) por lo que se eliminan las pérdidas del rotorEste diseño permite combinar una alta eficiencia, una baja velocidad y un gran par en un solo paquete.motores de eficiencia estándar en el mismo punto de cargaEstas mejoras de eficiencia se aplican a toda la gama de cargas típicas del motor.
Debido a la necesidad de un accionamiento o controlador, los motores PMAC de velocidad variable cuestan mucho más que los motores de inducción Premium Efficiency de velocidad constante.también lo son los reemplazos equivalentes de un motor de frecuencia variable modulado por ancho de pulso electrónico (VFD) que controla un nuevo motor de servicio de inversor de eficiencia superiorCuando se sustituyen motores de velocidad constante en aplicaciones de flujo variable,el ahorro de energía debido a la capacidad de velocidad variable del motor PMAC excederá en gran medida el ahorro debido al aumento de la eficiencia del propio motor;Los motores de imán permanente proporcionan una eficiencia mejorada en todo su rango de funcionamiento y cumplen o exceden las normas de eficiencia IE4 de la Comisión Electrotecnica Internacional (CEI).
Tendencia de desarrollo de los motores de imanes permanentes de tierras raras:
Los motores de imanes permanentes de tierras raras se están desarrollando hacia la alta potencia (alta velocidad, alto par), la alta funcionalidad y la miniaturización.y están expandiendo constantemente nuevas variedades de motores y campos de aplicaciónPara satisfacer las necesidades, el diseño y el proceso de fabricación de los motores de imanes permanentes de tierras raras todavía necesitan ser continuamente innovados.la estructura electromagnética será más compleja, la estructura de cálculo será más precisa y el proceso de fabricación será más avanzado y aplicable.
Aplicación del motor de imán permanente de tierras raras:
Debido a la superioridad de los motores de imanes permanentes de tierras raras, sus aplicaciones son cada vez más extensas.
En el caso de los motores de magnetos permanentes de tierras raras, se centrará en la alta eficiencia y el ahorro de energía.motores sincrónicos de magnetos permanentes de tierras raras para las industrias textiles y de fibras químicas, motores síncronos con imanes permanentes de tierras raras para diversas máquinas de minería y transporte utilizadas en yacimientos petrolíferos y minas de carbón,motores sincronizados de magnetos permanentes de tierras raras para accionamiento de varias bombas y ventiladores.
