1. Über „Dreiphasig“

Im Alltag begegnen uns vor allem Drehstrommotoren, in Haushaltsgeräten gibt es aber auch Einphasenmotoren und Zweiphasenmotoren mit den Phasennummern 1 und 2. Doch wie ist diese Phasennummer genau definiert?

Einzelphase: Fügen Sie wie beim Einphasenmotor mit nur einer geraden Linie zum Starten einen Kondensator hinzu, verwenden Sie die Spaltpolmethode oder starten Sie den Motor per Hand durch Drehen in eine Richtung.
Zweiphasig: Eine Phase kann durch eine einphasige Wechselstromversorgung gespeist werden und die andere Phase kann durch einen Kondensator phasenverschoben werden.

Dies ist der Zweiphasenmotor, den wir häufig bei Haushaltsgeräten sehen, die mit einem Kondensator betrieben werden.

Drei Phasen: Warum verwenden wir Drehstrommotoren? Dafür gibt es einige Gründe:
(1) Um die Wellenform des Motorausgangs nach der Gleichrichtung gerader zu machen und durch den Verzicht auf den Kondensator für flache Wellen Geld zu sparen.
(2) Durch die Verwendung von drei Phasen wird die Phase aufgeteilt, wodurch die Zweige vergrößert und der Strom in jeder Richtung reduziert wird, um die Leistungskapazität eines einzelnen Zweigs zu verringern.
(3) Verwendung eines Dreiphasenmotors zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Motors. Wenn eine oder mehrere Phasen des Dreiphasenmotors unterbrochen sind, können die anderen Phasen immer noch ein rotierendes Magnetfeld bilden und gemäß einem bestimmten Prozentsatz der ursprünglichen Maximalleistung weiterarbeiten, was in einigen wichtigen Geräten verwendet wird.

2. Über „synchron“

(1) Das Prinzip ist anders

Das Funktionsprinzip des Asynchronmotors (Induktionsmotors) besteht darin, durch das rotierende Magnetfeld des Stators einen Induktionsstrom im Rotor zu erzeugen, um ein elektromagnetisches Drehmoment zu erzeugen, während der Rotor das Magnetfeld nicht direkt erzeugt.

Daher muss die Rotordrehzahl kleiner sein als die Synchrondrehzahl (ohne diese Differenz, also die Drehrate, gibt es keinen Rotorinduktionsstrom) und man spricht deshalb von einem Asynchronmotor.

Während der Rotor des Synchronmotors selbst eine feste Richtung des Magnetfelds erzeugt (erzeugt durch Permanentmagnete oder Gleichstrom), „schleppt“ das rotierende Magnetfeld des Stators das Magnetfeld des Rotors (Rotors) zur Rotation mit, sodass die Rotordrehzahl der Synchrondrehzahl entsprechen muss (auch Synchronmotor genannt).

(2) Die Struktur ist anders

Die Statorwicklung des Synchronmotors und des Asynchronmotors sind gleich, der Hauptunterschied liegt im Aufbau des Rotors.

Der Synchronmotor verfügt über eine Gleichstrom-Erregerwicklung am Rotor, benötigt also eine externe Erregerstromversorgung und der Strom wird über den Schleifring zugeführt.

Im Gegensatz dazu ist der Rotor eines Asynchronmotors eine kurzgeschlossene Wicklung, die zur Stromerzeugung auf elektromagnetische Induktion angewiesen ist.

Asynchronmotoren sind einfach, kostengünstig und leicht zu installieren, zu verwenden und zu warten, weshalb sie häufig verwendet werden.

Nachteile sind ein niedriger Wirkungsgrad, ein niedriger Leistungsfaktor ist nicht förderlich für das Netz, und der Wirkungsgrad eines Synchronmotors ist eine kapazitive Last, die den Leistungsfaktor des Netzes verbessern kann. Wird hauptsächlich in großen Geräten in der Industrie und im Bergbau verwendet.

(3) die Vorteile von Synchronmotoren

1. Es gibt keine magnetische Wicklung auf dem Rotor, keinen Rotorkupferverbrauch und eine hohe Betriebseffizienz;
2. Die Rotationsträgheit des Rotors ist gering und die dynamische Betriebsleistung gut;
3. Geringe Effizienz bei größerer Leistungs- und Drehmomentabgabe.

(4) die Nachteile von Synchronmotoren

Hohe Kosten, geringe Zuverlässigkeit, komplexe Verarbeitungstechnologie und geringe mechanische Festigkeit.

(5) die Vorteile von Asynchronmotoren

1. Kein Problem der Entmagnetisierung des Permanentmagneten durch hohe Temperaturen. Spitzenleistung, Nennleistung und Spitzenleistungsbetriebsdauer können verlängert werden.
2. Die Umgebung beeinflusst die Motoreigenschaften nur geringfügig.
3. selbst hat ein hohes Anlaufdrehmoment, Hochgeschwindigkeits-Drehmomenteinstellung;

(6) die Nachteile von Asynchronmotoren

Aufgrund des Kupferverbrauchs des Rotors ist die Energieumwandlungsrate niedriger als beim Permanentmagnet-Synchronmotor.

Im Gegensatz dazu ist die Leistung des Synchronmotors besser.

3. Über „AC“

• Zunächst einmal ist die externe Stromversorgung beider unterschiedlich: Gleichstrommotoren verwenden Gleichstrom als Stromversorgung, während Wechselstrommotoren Wechselstrom als Stromversorgung verwenden.
• In Bezug auf die Struktur ist das Prinzip des ersteren relativ einfach, die Struktur jedoch komplex und nicht leicht zu warten; während das Prinzip des letzteren komplex ist, die Struktur jedoch relativ einfach und leichter zu warten als die des Gleichstrommotors.
• Bei einem Gleichstrommotor bewegt sich das Magnetfeld nicht, während sich der Leiter im Magnetfeld bewegt; bei einem Wechselstrommotor bewegt sich das Magnetfeld in einer Rotationsbewegung, während sich der Leiter nicht bewegt.
• In Bezug auf die Drehzahlregelung kann der Gleichstrommotor eine gleichmäßige und wirtschaftliche Drehzahlregelung erreichen, ohne dass andere Geräte mitwirken müssen, solange die Eingangs- oder Erregerspannung und der Strom geändert werden können, um eine Drehzahlregelung zu erreichen. Der Wechselstrommotor hingegen kann die Drehzahl nicht selbst regeln und muss zur Drehzahländerung Frequenzumwandlungsgeräte verwenden.
• Der Aufbau des Motors ist anders. Ein Gleichstrommotor erzeugt nicht direkt ein rotierendes Magnetfeld, da er Gleichstrom verwendet. Er verlässt sich darauf, dass der Kommutator des Rotors jederzeit die Richtung des Stroms in den Rotor ändert, sodass die Polarität des Magnetfelds zwischen Rotor und Stator umgekehrt ist und sich der Rotor drehen kann. Ein Wechselstrommotor hingegen erzeugt aufgrund der Verwendung von Wechselstrom natürlich ein rotierendes Magnetfeld, solange die Statorspule der Phasenanordnung entspricht.

4. PMAC vs. BLDC

• Bürstenlose Gleichstrommotoren verwenden üblicherweise kachelartige Magnete für die Rotorpole und der Magnetkreis ist so ausgelegt, dass eine trapezförmige Welle mit magnetischer Luftspaltdichte entsteht. Die Statorwicklung besteht meist aus einer konzentrierten Ganzteilungswicklung, sodass die induzierte gegenelektromotorische Kraft ebenfalls trapezförmig ist.
• Die Steuerung bürstenloser Gleichstrommotoren erfordert eine Rückmeldung der Positionsinformationen und muss über Positionssensoren verfügen oder eine sensorlose Positionsschätztechnologie verwenden, um ein selbstgesteuertes Geschwindigkeitsregelsystem zu bilden.
• Der Strom jeder Phase wird außerdem soweit wie möglich als Rechteckwelle gesteuert und die Ausgangsspannung des Wechselrichters wird gemäß der PWM-Methode für bürstenlose Gleichstrommotoren gesteuert.
• Im Allgemeinen hat ein AC-Permanentmagnet-Synchronmotor einen Stator mit dreiphasiger Wicklungsverteilung und einen Permanentmagnet-Rotor. In der Magnetkreisstruktur und Wicklungsverteilung wird sichergestellt, dass die Wellenform des Induktionspotentials sinusförmig ist. Die angelegte Statorspannung und der angelegte Strom sollten ebenfalls eine sinusförmige Wellenform aufweisen und werden im Allgemeinen durch einen AC-Wechselrichter mit variabler Spannung bereitgestellt.
• Die Permanentmagnet-Synchronmotor Das Steuerungssystem ist häufig vom Typ „selbststeuernd“, benötigt auch Positionsrückmeldungsinformationen und kann eine Vektorsteuerung (Steuerung der Richtung des magnetischen Felds) oder eine direkte Drehmomentsteuerung fortschrittlicher Steuerungsmethoden verwenden.

5. Polzahl des Motors

Die Polzahl eines Drehstrom-Asynchronmotors ist die Anzahl der Pole im Statorfeld. Die Polzahl des Statorfelds kann durch unterschiedliche Verschaltungen der Statorwicklungen gebildet werden.

Die Polzahl des Motors wird durch die von der Last geforderte Drehzahl bestimmt und wirkt sich direkt auf die Drehzahl des Motors aus.

Jeder Spulensatz eines dreiphasigen Wechselstrommotors erzeugt N- und S-Pole, und die Anzahl der Pole in jeder Phase jedes Motors ist die Anzahl der Pole. Da die Pole paarweise auftreten, gibt es in Motoren 2, 4, 6 und 8 Pole.

Wie teilt man die Anzahl der Motorpole auf?

Zwei Pole werden als Hochgeschwindigkeitsmotoren bezeichnet, vier Pole als mittlere Geschwindigkeit, sechs Pole als niedrige Geschwindigkeit und mehr als oder gleich acht Pole als ultraniedrige Geschwindigkeit.

6. IEC-Normen des Motors

Da die Systemeffizienz ein Schlüsselfaktor ist, werden Effizienzstandards für Motoren von regionalen Verwaltungsorganen wie der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) in der Europäischen Union und der National Electrical Manufacturers Association (NEMA) in den Vereinigten Staaten (USA) festgelegt.

Die aktuellen IEC-Motorennormen umfassen vier Stufen.

Diese Effizienzklassen nach IEC 60034-30-1 sind:

1. IE1 (Standard-Effizienz)

2. IE2 (hohe Effizienz)

3. IE3 (Premium-Effizienz)

4. IE4 (Super-Premium-Effizienz)

Diese Normen definieren die Effizienz von 50- und 60-Hz-Motoren mit ein- oder dreiphasigen Wicklungen, die mit einer beliebigen Motortechnologie (bürstenloser Gleichstrom oder Induktion usw.) gebaut wurden und deren Leistungsabgabe höher als 120 W ist.

7. IPM vs. SPM

Da die Rotormagnetkreisstruktur des Permanentmagnet-Synchronmotors unterschiedlich ist, unterscheiden sich auch die Betriebseigenschaften und das Steuerungssystem des Motors.

Je nach Position des Permanentmagneten auf dem Rotor kann der Permanentmagnet-Synchronmotor hauptsächlich in den Oberflächentyp und den Innentyp unterteilt werden.

Bei SPM-Motoren sind die Magnete außen an der Rotoroberfläche angebracht, ihre mechanische Festigkeit ist daher geringer als bei IPM-Motoren. Die geringere mechanische Festigkeit begrenzt die maximale sichere mechanische Drehzahl des Motors.

Darüber hinaus weisen diese Motoren eine sehr begrenzte magnetische Ausprägung auf (Ld ≈ Lq). Die an den Rotoranschlüssen gemessenen Induktivitätswerte sind unabhängig von der Rotorposition konsistent.

Aufgrund des Salienzverhältnisses, das nahe bei eins liegt, sind SPM-Motorkonstruktionen zur Erzeugung des Drehmoments in erheblichem Maße, wenn nicht sogar vollständig, auf die magnetische Drehmomentkomponente angewiesen.

IPM-Motoren verfügen über einen Permanentmagneten, der in den Rotor selbst eingebettet ist. Im Gegensatz zu ihren SPM-Gegenstücken sind IPM-Motoren aufgrund der Lage der Permanentmagnete mechanisch sehr stabil und für den Betrieb bei sehr hohen Geschwindigkeiten geeignet.

Diese Motoren zeichnen sich außerdem durch ihr relativ hohes magnetisches Salienzverhältnis (Lq > Ld) aus. Aufgrund ihrer magnetischen Salienz kann ein IPM-Motor Drehmoment erzeugen, indem er sowohl die magnetischen als auch die Reluktanz-Drehmomentkomponenten des Motors nutzt.