Kestomagneettitahtikonekäyttöjen erot

Abstract

Permanent magnet drives with nominal power over 10 kW were not a cost-sufficient system 25 years ago due to high material expenses. The improvements in motor drives, the rise in competition and the tightening of standards and regulations have caused that the PM-drives are more and more common in the over 10 kW nominal power range.

The goal of this thesis is to research the performance in relation to nominal power of a PM-drive technique that is vastly increasing its popularity in fan related devices. The studied motor technique brushless direct current drive (BLDC) consists of a voltage source inverter, permanent motor and six-step-control. The reference drive is a brushless alternating current drive (BLAC) which consists of a VSI, PM and a hysteresis control.

As a conclusion there are no major obstacles that would impede the BLDC-drive technique from expanding to larger power stages. The following factors must be taken into consideration when designing a BLDC-drive: motor’s current change rate, inverter switching frequency, motor’s nominal electric frequency, phase inductance and the current handling capability of the inverter. The fluctuating material costs create instability to the end prices of PM-motors that can in the worst case lead to diminished interest towards BLDC- and PM-drives in general.

Yli 10 kW:n kestomagneettisähkökäytöt olivat vielä 25 vuotta sitten kustannustehottomia korkeiden raaka-ainekustannusten takia. Moottoritekniikoiden kehittyminen, kilpailun kiristyminen ja standardien kiristyminen ovat aiheuttaneet sen, että kestomagneettisähkökäyttöjä näkee nykyään usein yli 10 kW:n teholuokissa.

Tutkimuksen tavoitteena on tutkia puhaltimissa yleistyvän BLDC-tekniikan suorituskyvyn skaalautumista tehon suhteen. Tutkittava sähkökäyttö koostuu jännitevälipiirillisestä tehoasteesta, kestomagneettimoottorista ja six-step-ohjauksella toimivasta säätöyksiköstä. BLAC-käyttöä käytetään verrokkina, joka koostuu jännitevälipiirillisestä taajuusmuuttajasta, kestomagneettimoottorista ja hystereesisäädöstä.

Tutkimuksen lopputulos on, että BLDC-tekniikkaa voidaan käyttää yli 10 kW:n teholuokissa, kunhan seuraavat tekijät huomioidaan sähkökäytön suunnittelussa: virran muutosnopeus, kytkinten kytkentätaajuus, moottorin sähköinen nimellisnopeus, vaiheinduktanssi ja taajuusmuuttajan virrankestoisuus. Raaka-aineiden hintojen vaihtelut luovat kestomagneettimoottoreille suurta hintapainetta, joka voi ääritilanteessa vaikuttaa siihen, että muut moottoritekniikat (induktio, tasavirta ja synkronireluktanssi) tulevat kasvattamaan markkinaosuuttaan.