永磁同步電動機替換異步電動機的效益分析
2018-07-21 10:47:56
同步電動機相對異步電動機而言,優點是高功率因素、高效率、轉子參數可測、定轉子間氣隙大、控制性能好、體積小、重量輕、結構簡單、高轉矩/慣量比等,在石油、化工、輕紡、礦山、車輛、數控機床、機器人、及航空航天等領域得到了日益廣泛的應用,正面向大功率化(高轉速、高轉矩)、高功能化和微型化方面發展。
永磁同步電動機由定子和轉子組成,定子與異步電動機相同,由三相繞組和定子鐵心組成。轉子上安裝有預先磁化(充磁)過的永磁體,不需要外加能量就能在其周圍空間建立磁場,這既可簡化電機結構,又可節約能量。
1 永磁同步電動機的突出優點
(1)由于轉子采用永磁體制成,因此磁通密度高,不需要勵磁電流,消除了勵磁損耗。與異步電機相比,減少了定子邊繞組的勵磁電流和轉子邊的銅、鐵損耗,大幅度減少了無功電流,由于定、轉子磁勢同步,轉子鐵心無基波鐵耗,因此效率(關系有功電能)和功率因素(關系無功電能)都比異步電動機高。永磁同步電動機一般設計得即使在輕載運行時功率因素和效率也較高,圖1為某臺永磁同步電動機與同規格異步電動機效率和功率功率因素的比較曲線。從電機的負載變化看, 稀土永磁同步電動機可以在25%~120% 額定功率的范圍內保持高功率因數和高效率狀態下運行,而一般三相異步電動機通常只能在60%~100% 額定功率保持一種較高性能工作。
(2)永磁同步電動機轉速與頻率維持嚴格不變的的固定關系,與異步電動機負載運行時有較大的轉差率不同,永磁同步電動機具有較硬的機械特性,對于因負載變化引起的電機轉矩擾動具有較強的承受能力。永磁同步電動機轉子鐵心可做成鏤空結構以減少轉子慣量,而且永磁同步電動機的啟、制動時間都比異步電動機快很多,高轉矩/慣量比使得永磁同步電動機比異步電動機更適合在快速響應的條件下運行。
(3)永磁同步電動機的尺寸較異步電動機大大減小,重量也大為減輕。同樣散熱條件和絕緣材料的永磁同步電動機比三相異步電動機功率密度大2倍以上。在寸土如金的大城市,設備的占地面積對成本影響也逐漸被用戶所意識。







