Tema: 17 Motorul electric sincron cu magnet permanent
Tema: 17 Motorul electric sincron cu magnet permanent
Embedded Files
Studiind această temă, veți fi capabili:
1. să identificați destinația și avantajele dezavantajele motorului electric sincron cu magneți permanenți.
2. să descrieți construcția și principiul de funcționare a motorului electric sincron cu magneți permanenți.
3. să explicați operațiile de diagnosticare și mentenanță a motorului electric sincron.
17.1 Caracteristici generale a motorului electric sincron cu magneți permanenți
Un motor electric este utilizat pentru a propulsa un automobil hibrid sau complet electric. Acesta transformă energia electrică (provenită de la baterie sau de la un sistem de extindere a autonomiei) în mișcare pentru a antrena roțile (Figura 17.1). În plus, motorul electric poate converti și energia cinetică în energie electrică în timpul frânării, prin procesul de frânare regenerativă.
Un motor electric este utilizat pentru a propulsa un automobil hibrid sau complet electric. Acesta transformă energia electrică (provenită de la baterie sau de la un sistem de extindere a autonomiei) în mișcare pentru a antrena roțile (Figura 17.1). În plus, motorul electric poate converti și energia cinetică în energie electrică în timpul frânării, prin procesul de frânare regenerativă.
Automobilele hibride și electrice utilizează la general două tipuri de motoare electrice: motorul sincron și motorul asincron.
Motorul sincron este o mașină electrică la care turația rotorului este egală cu turația câmpului magnetic învârtitor, indiferent de încărcarea motorului. Motorul sincron este realizat uzual ca motor sincron cu sau fără magneți permanenți pe rotor.
Motorul Sincron fără Magneți Permanenți utilizează înfășurări pe rotor care sunt magnetizate prin trecerea curentului electric, acest curent fiind transmis către rotor prin intermediul unor perii și inele colectoare, care sunt supuse uzurii din cauza forțelor de frecare, necesitând înlocuiri periodice și întreținere, iar periile pot provoca pierderi de energie și scântei, reducând astfel eficiența motorului.
Figura 17.1 Schema de funcționare a unui motor electric
1 - Motor electric; 2 – Rotor;
3 – Stator; 4 – Invertor;
5 - Bateria HV.
Majoritatea producătorilor de automobile hibride și electrice preferă motoarele sincrone cu magneți permanenți (PMSM) format dintr-un stator cu bobine și un rotor cu magneți permanenți, datorită avantajelor clare în ceea ce privește eficiența, fiabilitatea și întreținerea redusă.
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți (PMSM)
Avantaje:
Avantaje:
Eficiență energetică ridicată.
Cuplu de pornire mare.
Viteză constantă sub sarcină variabilă.
Dezavantaje:
Dezavantaje:
Costuri inițiale mai mari din cauza utilizării magneților permanenți.
Necesită control electronic avansat.
17.2 Construcția și principiul de funcționare a motoarelor sincrone cu magneți permanenți (PMSM)
Motorul sincron trifazat se folosesc la automobilele hibride și electrice și este format dintr-un stator cu bobine și un rotor cu magneți permanenți (Figura 17.2).
Structura motoarele electrice trifazate sincron
1 - Înfășurarea W; 2 - Înfășurarea V; 3 - Înfășurarea U; 4 - Statorul; 5 - Arborele; 6 - Rotor echipat cu magneți permanenți; 7 - Magneți permanenți
Statorul
Statorul este construit ca un pachet de plăci laminate (armătură feromagnetică statorică) cu fante (Figura 17.3). Fantele oferă o conductivitate magnetică mai bună. Cablurile sau sârmele de cupru străbat aceste fante, formând astfel înfășurare trifazată statorică. Un câmp magnetic este generat dacă un curent circulă prin aceste bobine.
Mai multe fante formează practic o singură bobină, pentru acest motor, patru fante formează o bobină. Un câmp magnetic rotativ este generat în stator dacă un curent trifazat trece prin aceste bobine.
Figura 17.3 Structura statorului motoarelor electrice trifazate sincrone
Rotorul
Rotorul nu are bobine deoarece în plăcile laminate (armătură feromagnetică rotorică) sunt montați magneții permanenți ce furnizează câmpul magnetic necesar (Figura 17.4). Un rotor magnet permanent este format din mai mulți magneți. împreună formează mai mulți poli Nord și Sud.
Funcţionarea
Principiul de funcționare a motoarelor electrice trifazate sincrone se bazează pe generarea unui câmp magnetic rotativ atunci când curentul alternativ trifazat trece prin înfășurările bobinei statorului. Ca urmare a curentului trifazat din stator, mai multe bobine pot forma împreună un pol nord sau un pol sud. Un pol nord și un pol sud formează împreună o pereche de poli. Câmpurile magnetice create de polii nord și sud se atrag continuu, determinând magneții rotativi generați de înfășurările statorice să se alinieze datorită forței de atracție a polilor opuși ai magneților permanenți din rotor (Figura 17.5). Sistemul controlează rotația câmpului magnetic în funcție de poziția și viteza rotorului. Astfel, magneții permanenți din rotor sunt trași în sensul de rotație, generând cuplu. Cuplul generat este aproape proporțional cu cantitatea de curent. Sistemul controlează viteza motorului prin ajustarea frecvenței curentului alternativ și, de asemenea, reglează câmpul magnetic rotativ și unghiul magneților rotorului pentru a genera un cuplu ridicat într-un mod eficient, chiar și la viteze mari.
Un motor sincron cu magneți permanenți nu poate porni singur. Masa sa inertă și sarcina sunt prea mari pentru câmpul magnetic rotativ din stator ca acesta să poată roti imediat rotorul. Rotorul are nevoie de un timp suplimentar, acest lucru este obținut folosind un modul/controler de frecvență.
Dacă rotorul este supraîncărcat, acesta iasă din sincronizare. Polii Nord și polii Sud nu mai sunt pe direcție opusă unul cu celălalt și rotorul se oprește.
Modulul sau controlerul de frecvență nu poate face ca rotorul și câmpul magnetic rotativ din stator să aibă turații diferite. Turația rotorului este întotdeauna practic o potrivire exactă la câmpul rotativ trifazat din stator.
17.3 Operații de diagnosticare și mentenanță a motoarelor sincrone cu magneți permanenți (PMSM)
Prin intermediul schemei electrice (Figura 17.6) și a diagnosticări computerizată poate fii detectată: scurtcircuite, întreruperi și probleme de rezistență în înfășurări prin monitorizarea curenților și tensiunilor, raporta temperaturi anormale, integritatea semnalelor de la senzori și funcționarea corectă a convertorului de frecvență.
Diagnosticarea computerizată este un instrument puternic și eficient pentru detectarea multor tipuri de defecțiuni, dar nu toate problemele pot fi identificate ușor doar prin acest mijloc.
Pentru verificarea cablurile și înfășurărilor motoarelor electrice, purtați mănuși izolate și dezactivați tensiunea înaltă prin demontarea mufei de serviciu. Deconectați cablul generatorului și cablul motorului de la invertorul cu ansamblul convertor. Folosind un miliohmetru, măsurați rezistența (Figura 17.7).
Figura 17.6 Schema electrică de gestiune a motorului electric de la automobilul BMW I3
E18 – Unitatea electronică de comandă,
G6 – Motorul electric;
S25 - senzorului de temperatură,
S26 - Senzorului vitezei de rotație a motorului electric
Figura 17.7 Schema de demontare a cablului de la invertor și de verificare a rezistenței înfășurării motorului electric MG1 la Toyota
Tabelul 17.1 Parametrii specificați de producătorul Toyota pentru verificarea înfășurări motorului electric
Sfaturi tehnice
Dacă temperatura motorului electric este ridicată, rezistența va varia foarte mult față de specificație. Prin urmare, măsurați rezistența la cel puțin 8 ore după oprirea vehiculului.
Folosind un megohmetru setat la 500 V, măsurați izolațiile cablurilor de alimentare la motorul electric prin demontarea cablului de la motorul electric sau cu el montat (Figura 17.8).
Asigurați-vă că setați megohmetru la 500 V atunci când efectuați acest test. Utilizarea unei setări mai mari de 500 V poate duce la deteriorarea componentei inspectate.
Figura 17.8 Schema de demontare a cablului de la motorul electric și de verificare a rezistenței înfășurării motorului electric la Toyota
Tabelul 17.2 Parametrii specificați de producătorul Toyota pentru verificarea izolației cablurilor motoarelor electrice
Mentenanța motoarelor sincrone cu magneți permanenți (PMSM) este esențială pentru asigurarea funcționării lor eficiente și pentru prelungirea duratei de viață a acestora.
Curățați înfășurările și alte componente interne pentru a preveni acumularea de praf și murdărie care pot afecta performanța și răcirea. Asigurați-vă că ventilatoarele și radiatoarele de răcire sunt curate și funcționează corect pentru a menține o temperatură optimă de funcționare. Înlocuirea lichidului de răcire a motorului electric.
Întrebări de autoevaluare
1. Care este destinația motoarelor electrice?
2. Ce tipuri de motoare electrice pot fi întâlnite la automobilele electric sau hibrid?
3. Care este avantajele dezavantajele unui motor electric sincron cu magneți permanenți?
4. Ce componente principale are un motor sincron trifazat utilizat în automobilele hibride și electrice?
5. Care este structura statorului unui motor electric sincron cu magneți permanenți?
6. Care este structura rotorului unui motor electric sincron cu magneți permanenți?
7. Cum funcționează motorul electric sincron cu magneți permanenți?
8. Ce tipuri de defecțiuni pot fi detectate prin intermediul schemei electrice și diagnosticării computerizate în cazul motoarelor electrice?
9. Cum se măsoară rezistența înfășurărilor motorului electric MG1 la Toyota și care sunt valorile specificate?
10. De ce este important să măsurați rezistența înfășurărilor motorului electric la cel puțin 8 ore după oprirea vehiculului?
11. Ce instrument este utilizat pentru a măsura izolația cablurilor motoarelor electrice și la ce setare trebuie folosit?
12. Care sunt valorile specifice pentru rezistența izolației cablurilor motoarelor electrice conform specificațiilor Toyota?
13. Ce acțiuni de mentenanță sunt recomandate pentru a asigura funcționarea eficientă și prelungirea duratei de viață a motoarelor sincrone cu magneți permanenți?
Page updated
Google Sites
Report abuse