Wirnik jest wyposażony w magnesy trwałe.

Magnesy trwałe wytwarzają pole magnetyczne wirnika. Sterowane prądy stojana oddziałują z tym polem, wytwarzając moment obrotowy. Wirnik nie zależy od indukowanego w nim prądu w taki sam sposób jak w silniku indukcyjnym.

Ta lekcja dotyczy silników synchronicznych z magnesami trwałymi, często określanych skrótem PMSMs. Istnieją również inne rozwiązania silników z magnesami trwałymi.

Pola obracają się razem.

1. Pierwsza chwila

Obrót synchroniczny przy stałym kącie względem polaKierunek pomarańczowego pola stojana wynosi 0 stopni. Północna oś wirnika z magnesami trwałymi ma kąt -30 stopni. Oba przesuwają się o 120 stopni w każdym przedziale, zachowując ten sam poglądowy odstęp 30 stopni.NSOba przesuwają się o 120°

2. Jeden przedział później

Obrót synchroniczny przy stałym kącie względem polaKierunek pomarańczowego pola stojana wynosi 120 stopni. Północna oś wirnika z magnesami trwałymi ma kąt 90 stopni. Oba przesuwają się o 120 stopni w każdym przedziale, zachowując ten sam poglądowy odstęp 30 stopni.NSOba przesuwają się o 120°

3. Dwa przedziały później

Obrót synchroniczny przy stałym kącie względem polaKierunek pomarańczowego pola stojana wynosi 240 stopni. Północna oś wirnika z magnesami trwałymi ma kąt 210 stopni. Oba przesuwają się o 120 stopni w każdym przedziale, zachowując ten sam poglądowy odstęp 30 stopni.NSOba przesuwają się o 120°
  1. Pomarańczowa strzałka: kierunek pola stojana. Sterowane prądy w uzwojeniach wytwarzają to wirujące pole.
  2. N i S: bieguny magnetyczne wirnika. Magnesy i wirnik obracają się razem. W odróżnieniu od przykładu indukcyjnego ta ciemna oś magnetyczna należy do pola wirnika.
  3. Ta sama prędkość, stały kąt momentu. Oba pola przesuwają się o ten sam kąt w równym czasie. Ich odstęp kątowy, oznaczony przerywanym łukiem, może pozostawać stały podczas wytwarzania momentu; równa prędkość nie oznacza konieczności pokrywania się pól.
Uproszczony dwubiegunowy PMSM w ustalonym stanie pracy silnikowej. Odstęp 30° uwidacznia zasadę; nie jest zalecaną nastawą ani uniwersalnym kątem roboczym. Rzeczywiste sterowanie zależy od konstrukcji silnika i warunków pracy.

Liczba biegunów nadal ma znaczenie.

Silnik ośmiobiegunowy przy 40 Hz

Prędkość synchroniczna wynosi 120 × 40 ÷ 8 = 600 rpm. Podczas pracy synchronicznej wirnik obraca się z tą prędkością.

Częstotliwość elektryczna nie jest liczbą obrotów na sekundę. Silnik z większą liczbą par biegunów ma więcej cykli elektrycznych na obrót mechaniczny.

Moment obrotowy zależy od wzajemnego ustawienia pól.

Napęd musi sterować prądem w odniesieniu do magnetycznego położenia wirnika. Zależnie od układu może uzyskać wymagane informacje przez odpowiednie sprzężenie zwrotne lub estymację.

Rozruch i praca z bardzo małą prędkością stawiają szczególne wymagania informacji o położeniu. Urządzenie sprzężenia zwrotnego i napęd muszą być zgodne z układem silnika.

Często stosowane z zespołami napędowymi bez przekładni.

Silniki z magnesami trwałymi mogą być projektowane tak, aby zapewniały znaczny moment przy stosunkowo niskiej prędkości, co czyni je przydatnymi w bezprzekładniowych maszynach ciernych. Same magnesy trwałe nie gwarantują określonej sprawności ani jakości jazdy.

Silnik z magnesami trwałymi napędzany mechanicznie może wytwarzać napięcie nawet bez zasilanego napędu. Jego stan pracy trzeba rozumieć w kontekście całej maszyny.

Bliższe spojrzenie

Elektryczny kąt wirnika powtarza się raz na każdą parę biegunów podczas obrotu mechanicznego. Prawidłowa znajomość tej zależności pozwala napędowi koordynować prąd stojana z polem wirnika.

Sprawdź swoją wiedzę

Czy silnik synchroniczny z magnesami trwałymi potrzebuje typowego poślizgu silnika indukcyjnego do wytwarzania momentu obrotowego?

Pokaż wyjaśnienie

Nie. Podczas pracy synchronicznej jego wirnik podąża za polem wirującym z tą samą prędkością. Moment obrotowy zależy od kontrolowanego oddziaływania magnetycznego, a nie od poślizgu silnika indukcyjnego.

Dalsza lektura.

Lektura opcjonalna, pozwalająca dokładniej zgłębić tę lekcję.