Apa itu Motor Sinkron Magnet Permanen & Cara Kerjanya

Dalam sistem kelistrikan, motor sinkron adalah motor AC 3-fase kondisi-mapan yang paling banyak digunakan, yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Jenis motor ini beroperasi pada kecepatan sinkron, yang konstan dan sinkron dengan frekuensi suplai dan periode rotasi sama dengan tidak integral. dari siklus AC. Artinya kecepatan motor sama dengan medan magnet yang berputar. Jenis motor ini terutama digunakan pada sistem tenaga untuk meningkatkan faktor daya. Ada motor sinkron non-eksitasi dan DC eksitasi, yang beroperasi sesuai dengan daya magnet motor. Motor reluktansi, motor histeresis, dan motor magnet permanen adalah motor sinkron noneksitasi. Artikel ini membahas tentang cara kerja motor sinkron magnet permanen.

Apa itu Motor Sinkron Magnet Permanen?

Motor sinkron magnet permanen adalah salah satu jenis motor sinkron AC, di mana medannya dieksitasi oleh magnet permanen yang menghasilkan EMF balik sinusoidal. Ini berisi rotor dan stator yang sama dengan sebuah motor induksi , tetapi magnet permanen digunakan sebagai rotor untuk membuat medan magnet. Oleh karena itu tidak perlu medan luka berliku rotor . Ia juga dikenal sebagai motor gelombang sinus permanen tanpa sikat 3 fase. Itu diagram motor sinkron magnet permanen ditampilkan di bawah.

Motor Sinkron Magnet Permanen

Teori Motor Sinkron Magnet Permanen

Motor sinkron magnet permanen sangat efisien, tanpa sikat, sangat cepat, aman, dan memberikan performa dinamis tinggi jika dibandingkan dengan motor konvensional. Ini menghasilkan torsi halus, kebisingan rendah dan terutama digunakan untuk aplikasi kecepatan tinggi seperti robotika . Ini adalah motor sinkron AC 3 fase yang berjalan pada kecepatan sinkron dengan sumber AC yang diterapkan.

Alih-alih menggunakan belitan untuk rotor, magnet permanen dipasang untuk membuat medan magnet yang berputar. Karena tidak ada suplai sumber DC, ini jenis motor sangat sederhana dan lebih murah. Ini berisi stator dengan 3 belitan dipasang di atasnya dan rotor dengan magnet permanen dipasang untuk membuat kutub medan. Suplai ac input 3 fase diberikan ke stator untuk mulai bekerja.

Prinsip bekerja

Itu Prinsip kerja motor sinkron magnet permanen mirip dengan motor sinkron. Itu tergantung pada medan magnet berputar yang menghasilkan gaya gerak listrik pada kecepatan sinkron. Ketika belitan stator diberi energi dengan memberikan pasokan 3-fasa, medan magnet berputar dibuat di antara celah udara.

Ini menghasilkan torsi ketika kutub medan rotor menahan medan magnet yang berputar pada kecepatan sinkron dan rotor berputar terus menerus. Karena motor ini bukan motor self-start, maka perlu untuk menyediakan catu daya frekuensi variabel.

EMF dan Persamaan Torsi

Dalam mesin sinkron, rata-rata EMF yang diinduksi per fase disebut dinamik menginduksi EMF dalam motor sinkron, fluks yang dipotong oleh setiap konduktor per revolusi adalah Pϕ Weber
Maka waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu revolusi adalah 60 / N detik

EMF rata-rata yang diinduksi per konduktor dapat dihitung dengan menggunakan

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

Dimana Tph = Zph / 2

Oleh karena itu, EMF rata-rata per fase adalah,

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

Dimana Tph = no. Dari belokan dihubungkan secara seri per fase

ϕ = fluks / kutub dalam weber

P = tidak. Dari tiang

F = frekuensi dalam Hz

Zph = tidak. Konduktor dihubungkan secara seri per fase. = Zph / 3

Persamaan EMF bergantung pada kumparan dan konduktor pada stator. Untuk motor ini, faktor distribusi Kd dan faktor pitch Kp juga dipertimbangkan.

Karenanya, E = 4 x ϕ x f x Tph xKd x Kp

Persamaan torsi motor sinkron magnet permanen diberikan sebagai,

T = (3 x Ef x Iph x sinβ) / ωm

Kontrol Torsi Langsung Motor Sinkron Magnet Permanen

Untuk mengontrol motor sinkron magnet permanen, kami menggunakan berbagai jenis sistem kontrol . Bergantung pada tugasnya, teknik pengendalian yang diperlukan digunakan. Berbagai metode pengendalian motor sinkron magnet permanen adalah,

Kategori Sinusoidal

• Skalar
• Vektor: Kontrol berorientasi lapangan (FOC) (dengan dan tanpa sensor posisi)
• Kontrol torsi langsung

Kategori Trapesium

• Loop terbuka
• Loop tertutup (dengan dan tanpa sensor posisi)

Teknologi kontrol torsi langsung motor ini adalah rangkaian kontrol yang sangat sederhana dengan performa dinamis yang efektif dan jangkauan kontrol yang baik. Tidak memerlukan sensor posisi apa pun untuk rotor. Kerugian utama menggunakan metode kontrol ini adalah menghasilkan torsi tinggi dan riak arus.

Konstruksi

Itu konstruksi motor sinkron magnet permanen mirip dengan motor sinkron dasar, tetapi satu-satunya perbedaan adalah dengan rotor. Rotor tidak memiliki gulungan medan apa pun, tetapi magnet permanen digunakan untuk membuat kutub medan. Magnet permanen yang digunakan dalam PMSM terdiri dari samarium-kobalt dan medium, besi, dan boron karena permeabilitasnya yang lebih tinggi.

Magnet permanen yang paling banyak digunakan adalah besi neodymium-boron karena harganya yang efektif dan kemudahan ketersediaannya. Pada tipe ini, magnet permanen dipasang pada rotor. Berdasarkan pemasangan magnet permanen pada rotor, konstruksi motor sinkron magnet permanen dibagi menjadi dua jenis. Mereka,

PMSM yang dipasang di permukaan

Dalam konstruksi ini, magnet dipasang pada permukaan rotor. Ini cocok untuk aplikasi kecepatan tinggi, karena tidak kuat. Ini memberikan celah udara yang seragam karena permeabilitas magnet permanen dan celah udara sama. Tidak ada torsi keengganan, kinerja dinamis tinggi, dan cocok untuk perangkat berkecepatan tinggi seperti robotika dan tool drive.

Permukaan Dipasang

PMSM yang Dikuburkan atau PMSM Interior

Pada jenis konstruksi ini, magnet permanen ditanamkan ke rotor seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Sangat cocok untuk aplikasi berkecepatan tinggi dan memiliki ketahanan. Torsi reluktansi disebabkan oleh saliency motor.

PMSM terkubur

Cara Kerja Motor Sinkron Magnet Permanen

Cara kerja motor sinkron magnet permanen sangat sederhana, cepat, dan efektif jika dibandingkan dengan motor konvensional. Kerja PMSM tergantung pada medan magnet berputar stator dan medan magnet konstan dari rotor. Magnet permanen digunakan sebagai rotor untuk menciptakan fluks magnet konstan, beroperasi dan mengunci pada kecepatan sinkron. Jenis motor ini mirip dengan motor DC brushless.

Kelompok fasor dibentuk dengan menggabungkan belitan stator satu sama lain. Grup fasor ini digabungkan untuk membentuk koneksi yang berbeda seperti fase bintang, Delta, ganda, dan tunggal. Untuk mengurangi tegangan harmonik, belitan harus dililitkan segera satu sama lain.

Ketika suplai AC 3-fase diberikan ke stator, itu menciptakan medan magnet yang berputar dan medan magnet konstan diinduksi karena magnet permanen rotor. Rotor ini beroperasi secara sinkronis dengan kecepatan sinkron. Keseluruhan kerja PMSM bergantung pada celah udara antara stator dan rotor tanpa beban.

Jika celah udara besar, maka rugi-rugi windage motor akan berkurang. Kutub medan yang dibuat oleh magnet permanen menonjol. Motor sinkron magnet permanen bukanlah motor self-start. Jadi, perlu untuk mengontrol frekuensi variabel dari stator secara elektronik.

Motor Sinkron Magnet Permanen vs BLDC

Perbedaan antara motor sinkron magnet permanen (PMSM) dan BLDC ( motor DC tanpa sikat ) termasuk yang berikut ini.

Keuntungan

Itu keuntungan dari motor sinkron magnet permanen termasuk,

• memberikan efisiensi yang lebih tinggi pada kecepatan tinggi
• tersedia dalam ukuran kecil dengan kemasan berbeda
• perawatan dan pemasangannya sangat mudah dibandingkan motor induksi
• mampu mempertahankan torsi penuh pada kecepatan rendah.
• efisiensi dan keandalan yang tinggi
• memberikan torsi halus dan kinerja dinamis

Kekurangan

Kerugian dari motor sinkron magnet permanen adalah,

• Motor jenis ini harganya sangat mahal jika dibandingkan dengan motor induksi
• Entah kenapa sulit untuk memulai karena mereka bukan motor yang bisa hidup sendiri.

Aplikasi

Aplikasi motor sinkron magnet permanen adalah,

• AC
• Kulkas
• Kompresor AC
• Mesin cuci, yang langsung digerakkan
• Kemudi tenaga listrik otomotif
• Peralatan mesin
• Sistem tenaga besar untuk meningkatkan faktor daya terdepan dan tertinggal
• Kontrol traksi
• Unit penyimpanan data.
• Penggerak servo
• Aplikasi industri seperti robotika, dirgantara, dan banyak lagi.

Jadi, ini semua tentang gambaran umum motor sinkron magnet permanen - definisi, cara kerja, prinsip kerja, diagram, konstruksi, kelebihan, kekurangan, aplikasi, ggl, dan persamaan torsi. Ini pertanyaan untuk Anda, ”Apa tujuan penggunaan magnet permanen pada motor sinkron?