Variable speed drive with current source inverter supply and permanent magnet synchronous motor compared with cage induction motor

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Industrial drives with adjustable speed and a progressive torque speed characteristic may be built with a considerably higher efficiency by using the permanent magnet excited synchronous motor instead of the squirrel cage induction motor. To prove the benefit, the power losses of two experimental drive systems were determined by calculation and measurement as well. The air gap damper losses of the synchronous machine induced by the commutations of the stator current and the slot and winding harmonics of the air gap field are calculated by solving the 2-dimensional diffusion equation using harmonic series and by applying the Poynting-vector method. It turns out that the power losses of the drive are reduced by 44%.

Übersicht

Industrieantriebe mit stellbarer Drehzahl und progressiver Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie können mit wesentlich besserem Wirkungsgrad gebaut werden, wenn anstatt eines Asynchron-Käfigläufermotors ein permanent erregter Synchronmotor verwendet wird. Um den Nutzen nachzuweisen, werden die Leistungsverluste von zwei experimentellen Antriebssystemen durch Berechnung und Messung bestimmt. Die Verluste des Luftspaltdämpfers der Synchronmaschine, die durch die Kommutierung des Ständerstromes und die Nut- und Wicklungsoberwellen des Luftspaltfeldes entstehen, werden durch Lösung der zweidimensionalen Diffusionsgleichung mit harmonischen Reihen und mit dem Poynting-Vektor berechnet. Es stellt sich heraus, daß die Leistungsverluste des Antriebs um 44% reduziert werden.