Motor síncrono de ímãs permanentes
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Modelo atual·Máquinas síncronas

Motor síncrono de ímãs permanentes

Veja por que um rotor síncrono trava exatamente no campo girante — e o que acontece quando a carga o tira de sincronismo.
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Sentido horárioVisualização do final da unidade
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Velocidade do rotor0 rpm
Velocidade síncrona1.500 rpm
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Corrente de fase0 A
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Experiência operacional

Curvas de velocidade e corrente

Observe a transição do motor da partida para o estado estacionário ao longo do tempo.

00375375051.12581.500100 é4 é8 é11 é15 éAs medidas aparecerão aqui quando você iniciar o experimento

O que é um motor síncrono de ímãs permanentes (PMSM)?

Princípio de funcionamento

Um motor síncrono de ímãs permanentes tem ímãs colados ou embutidos no rotor e um enrolamento trifásico distribuído no estator. A corrente do estator cria um campo magnético girante, e os ímãs do rotor se travam nele e o seguem exatamente. Diferentemente do motor de indução não há escorregamento: o eixo gira precisamente na velocidade síncrona, definida apenas pela frequência e pelo número de polos, qualquer que seja a carga — até o ponto em que o motor perde o sincronismo.

Ângulo de carga e conjugado de tombamento

O conjugado de uma máquina síncrona nasce da defasagem angular entre o campo do estator e os ímãs do rotor, conhecida como ângulo de carga. Ao adicionar carga, o rotor fica um pouco mais atrás do campo, o ângulo cresce e o conjugado sobe com ele. O máximo ocorre a 90 graus elétricos; esse valor é o conjugado de tombamento. Exija mais do que isso e o rotor sai de sincronismo, o conjugado desaba e a máquina trava em vez de desacelerar suavemente.

Enfraquecimento de campo acima da velocidade base

Abaixo da frequência nominal o inversor mantém a relação volts por hertz constante, de modo que o fluxo no entreferro e, portanto, o conjugado disponível permanecem constantes. Quando o inversor esgota a tensão, o fluxo precisa cair conforme a frequência sobe. Essa região de enfraquecimento de campo dá mais velocidade com menos conjugado, exatamente o comportamento a potência constante que uma tração precisa. No simulador o conjugado de tombamento encolhe ao ultrapassar a frequência de placa.

PMSM frente ao BLDC e aplicações

PMSM e BLDC são fisicamente muito parecidos; a diferença está na forma de onda da fcem e na estratégia de acionamento. O PMSM tem fcem senoidal e é alimentado com corrente senoidal sob controle vetorial, o que resulta em ondulação de conjugado muito baixa e operação silenciosa. Por isso é a máquina preferida em tração de veículos elétricos, eixos servo, robótica, compressores de climatização de alta eficiência e elevadores.

Perguntas frequentes

O que é o ângulo de carga de um motor síncrono de ímãs permanentes?
O ângulo de carga é o ângulo entre o eixo magnético do rotor e o campo girante do estator. É próximo de zero a vazio e cresce com o conjugado de carga; o conjugado é aproximadamente proporcional ao seu seno. O máximo, em cerca de 90°, é o conjugado de tombamento, e além dele o rotor perde o sincronismo. O simulador mostra o ângulo de carga conforme você adiciona carga.
Por que um PMSM gira exatamente na velocidade síncrona?
Os ímãs do rotor se travam no campo girante do estator, então o rotor gira na velocidade do campo, ns = 120 × f / P rpm, sem escorregamento. A carga muda o ângulo de carga, não a velocidade. Para mudar a velocidade altera-se a frequência de alimentação, e por isso o PMSM opera com um inversor.
Qual é a diferença entre um PMSM e um motor de indução?
O motor de indução cria o campo do rotor por indução, por isso precisa de escorregamento e tem perdas no cobre do rotor. No PMSM o campo vem de ímãs permanentes: ele gira em sincronismo, com maior rendimento e densidade de potência. Em troca há o custo dos ímãs, a necessidade de um inversor para partir e controlar e uma faixa limitada de enfraquecimento de campo.
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