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永磁同步電機的綜合效益
2019/08/12 10:09
本文從永磁同步電動機的特點出發(fā),結合實際運用來闡述永磁同步電動機的綜合效益。
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,既簡化電機結構,又節(jié)約能量。
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即使在輕載運行時功率因素和效率也較高。
上圖為某臺永磁同步電動機與同規(guī)格異步電動機效率和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(shù)和高效率狀態(tài)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。
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。
永磁同步電動機的尺寸較異步電動機大幅減小,重量也相對減輕。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。
轉子結構大大簡化,便于維護,提高了運行的穩(wěn)定性。
永磁同步電機轉子組件結構
三相異步電動機由于要設計較高的功率因素,就必需把定轉子間的氣隙做的很小,同時氣隙的均勻性對電機的安全運行和振動噪聲也至關重要,對此異步電動機對零部件的形位公差和裝配同心度的要求就相對嚴格,對軸承游隙選擇的自由度也比較少,較大機座的異步電機通常使用油浴潤滑方式的軸承,必需在規(guī)定的工作時間內加注潤滑油,油腔漏油或加注不及時都會加速軸承失效,在三相異步電動機維修中,軸承的維護占了很大的比例。另外由于三相異步電動機轉子有感應電流的存在,軸承的電腐蝕問題也在近幾年被很多研究者所關注。
永磁同步電動機則不存在此類問題。永磁同步電動機由于氣隙較大,以上異步電動機氣隙小而引起的相關問題在同步電動機上表現(xiàn)的并不明顯,同時永磁同步電動機的軸承采用帶防塵蓋的脂潤滑軸承,軸承在出廠時已封入了適量的優(yōu)質潤滑脂,可終生免維護。
本文從永磁同步電動機的特點出發(fā),結合實際運用來闡述永磁同步電動機的綜合效益。
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,既簡化電機結構,又節(jié)約能量。
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即使在輕載運行時功率因素和效率也較高。
上圖為某臺永磁同步電動機與同規(guī)格異步電動機效率和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(shù)和高效率狀態(tài)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。
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。
永磁同步電動機的尺寸較異步電動機大幅減小,重量也相對減輕。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。
轉子結構大大簡化,便于維護,提高了運行的穩(wěn)定性。
永磁同步電機轉子組件結構
三相異步電動機由于要設計較高的功率因素,就必需把定轉子間的氣隙做的很小,同時氣隙的均勻性對電機的安全運行和振動噪聲也至關重要,對此異步電動機對零部件的形位公差和裝配同心度的要求就相對嚴格,對軸承游隙選擇的自由度也比較少,較大機座的異步電機通常使用油浴潤滑方式的軸承,必需在規(guī)定的工作時間內加注潤滑油,油腔漏油或加注不及時都會加速軸承失效,在三相異步電動機維修中,軸承的維護占了很大的比例。另外由于三相異步電動機轉子有感應電流的存在,軸承的電腐蝕問題也在近幾年被很多研究者所關注。
永磁同步電動機則不存在此類問題。永磁同步電動機由于氣隙較大,以上異步電動機氣隙小而引起的相關問題在同步電動機上表現(xiàn)的并不明顯,同時永磁同步電動機的軸承采用帶防塵蓋的脂潤滑軸承,軸承在出廠時已封入了適量的優(yōu)質潤滑脂,可終生免維護。