Motore sincrono a riluttanza

Configurazione non salvata
  • Spegnimento
    In senso orario · Vista lato guida
  • Fase U
  • Fase V
  • Fase W
  • Trascina per ruotare

Parametri

Spento

0,0 / 15 S

Valori nominali del motore a riluttanza e anisotropia del rotore

Modificabile

Velocità base (di sincronismo) alla frequenza nominale: 1500 giri/min

Rapporto di anisotropia ξ = Ld/Lq
Determinato dalle barriere di flusso. La coppia segue (Ld − Lq) e il fattore di potenza non supera mai (ξ − 1)/(ξ + 1) = 0,71.

Modello didattico · Non per dimensionamento industriale

Valori motori in tempo reale

Velocità del rotore0rpm
Velocità sincrona0rpm
Corrente di fase0A
Corrente asse d, id (flusso)0A
Corrente asse q, iq (coppia)0A
Angolo di corrente dall'asse d—
Tensione di linea del motore0V
Coppia0Nm
Fattore di potenza—
Limite del fattore di potenza (ξ−1)/(ξ+1)0,71
Potenza resa0W
Rendimento0%
Deflussaggio—

Grafici

Coppia in funzione dell'angolo di corrente

Fattore di potenza in funzione del rapporto di anisotropia

Un rotore di semplici lamierini, tagliato da barriere di flusso, produce coppia solo con l'anisotropia: senza magneti né avvolgimenti. Cambia il rapporto di anisotropia, la strategia dell'angolo di corrente e la velocità per vedere MTPA, il limite del fattore di potenza e il deflussaggio.

Che cos'è un motore sincrono a riluttanza?

Principio di funzionamento

Il motore sincrono a riluttanza (SynRM) ha un rotore fatto solo di lamierini di acciaio: niente magneti, niente gabbia e niente avvolgimenti. Fessure d'aria curve, le barriere di flusso, rendono il rotore magneticamente asimmetrico: l'induttanza è alta sull'asse diretto (Ld) e bassa sull'asse in quadratura (Lq). Il campo dello statore attira a sé il percorso di flusso facile, l'asse d, e questa attrazione è la coppia: T = 1,5·p·(Ld − Lq)·id·iq. Con Ld = Lq non ci sarebbe coppia.

Anisotropia e fattore di potenza

Il rapporto di anisotropia ξ = Ld/Lq misura quanto funzionano bene le barriere. Un ξ maggiore dà più coppia per ampere e un fattore di potenza migliore, che non può mai superare (ξ − 1)/(ξ + 1). Con ξ = 6 il limite è circa 0,71, e le macchine reali lavorano tra 0,6 e 0,8. Senza campo nel rotore, lo statore deve fornire tutta la corrente di magnetizzazione, per questo il fattore di potenza è inferiore a quello di un motore a magneti permanenti.

Controllo con inverter e MTPA

Un SynRM non può avviarsi né funzionare direttamente dalla rete: un inverter deve creare il campo rotante e orientare il vettore di corrente. L'inverter divide la corrente in id (flusso) e iq (coppia). Con ferro lineare, la coppia per ampere è massima con un angolo di corrente di 45° rispetto all'asse d, il punto di massima coppia per ampere (MTPA); la saturazione lo sposta più in alto. Altre strategie, come il massimo fattore di potenza, usano più corrente per ottenere un cos φ migliore.

Velocità, deflussaggio e impieghi

Il rotore gira esattamente alla velocità di sincronismo, 120·f/p, senza scorrimento. Oltre la velocità base il limite è la tensione dell'inverter, quindi il drive riduce id (deflussaggio) e aumenta iq per mantenere la coppia, finché la coppia disponibile cala. Senza perdite nel rotore né magneti, i SynRM lavorano freddi, costano poco e si riciclano facilmente. Sono usati in pompe, ventilatori e compressori come alternativa IE4 e IE5 ai motori a induzione.

Domande frequenti

Come produce coppia un motore senza magneti né avvolgimenti nel rotore?
Per riluttanza. Le barriere di flusso rendono il rotore facile da magnetizzare sull'asse d e difficile sull'asse q. Il campo dello statore cerca di allineare l'asse facile con sé, e questa forza è la coppia, proporzionale a (Ld − Lq)·id·iq. Imposta il rapporto di anisotropia a 1 nel simulatore e la coppia scompare.
Perché il fattore di potenza di un SynRM è basso?
Il rotore non porta un flusso proprio, quindi la corrente di statore deve fornirlo tutto ed è in gran parte reattiva. In una macchina senza perdite il fattore di potenza non supera (ξ − 1)/(ξ + 1), perciò solo un'anisotropia alta dà un buon valore. Cambia ξ e osserva il limite nel grafico.
Un motore sincrono a riluttanza può funzionare direttamente dalla rete?
No. Non ha una gabbia per avviarsi né un campo per mantenere il sincronismo, quindi serve un inverter che porti la frequenza a regime e imposti l'angolo di corrente. Il motore segue poi la velocità comandata con esattezza. Porta la velocità oltre il 100 % e il simulatore mostra il deflussaggio.