2020-12-28
永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)相比,具有明顯的優(yōu)勢(shì),它效率高,功率因素高,能力指標(biāo)好,體積小,重量輕,溫升低,技能效果顯著,較好地提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因素,充分發(fā)揮了現(xiàn)有電網(wǎng)的容量,節(jié)省了電網(wǎng)的投資,它較好地解決了用電設(shè)備中“大馬拉小車”現(xiàn)象。
1. 效率及功率因素
異步電機(jī)在工作時(shí),轉(zhuǎn)子繞組要從電網(wǎng)吸收部分電能勵(lì)磁,消耗了電網(wǎng)電能,這部分電能以電流在轉(zhuǎn)子繞組中發(fā)熱消耗掉,該損耗約占電機(jī)總損耗的20~30%,它使電機(jī)的效率降低。該轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流折算到定子繞組后呈感性電流,使進(jìn)人定子繞組中的電流落后于電網(wǎng)電壓一個(gè)角度,造成電機(jī)的功率因數(shù)降低。另外,從永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的效率及功率因數(shù)曲線(圖1)可以看出,異步電動(dòng)機(jī)在負(fù)載率(=P2/Pn)<50%時(shí),其運(yùn)行效率和運(yùn)行功率因數(shù)大幅度下降,所以一般都要求其在經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)運(yùn)行,即負(fù)載率在75%-100%之間。
a. 異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī) b.異步電動(dòng)機(jī)
永磁電機(jī)在轉(zhuǎn)子上嵌了永磁體后,由永磁體來(lái)建立轉(zhuǎn)子磁場(chǎng),在正常工作時(shí)轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)同步運(yùn)行,轉(zhuǎn)子中無(wú)感應(yīng)電流,不存在轉(zhuǎn)子電阻損耗,只此一項(xiàng)可提高電機(jī)效率4%~50%。由于在水磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中無(wú)感應(yīng)電流勵(lì)磁,定子繞組有可能呈純阻性負(fù)載,使電機(jī)功率因數(shù)幾乎為1.從永徽同步電機(jī)與異步電機(jī)的效率及功率因數(shù)曲線(圖1)可以看出,永磁同步電機(jī)在負(fù)載率>20%時(shí),其運(yùn)行效率和運(yùn)行功率因數(shù)隨之變化不大,且運(yùn)行效率>80%。
2. 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩
異步電機(jī)起動(dòng)時(shí),要求電機(jī)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,但又希望起動(dòng)電流不要太大,以免電網(wǎng)產(chǎn)生過(guò)大的電壓降落而影響接在電網(wǎng)上的其他電機(jī)和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。此外,起動(dòng)電流過(guò)大時(shí),將使電機(jī)本身受到過(guò)大電做力的沖擊,如果經(jīng)常起動(dòng),還有使繞組過(guò)熱的危險(xiǎn)。因此,異步電機(jī)的起動(dòng)設(shè)計(jì)往往面臨著兩難選擇。
永磁同步電機(jī)一般也采用異步起動(dòng)方式,由于永磁同步電機(jī)正常工作時(shí)轉(zhuǎn)子繞組不起作用,在設(shè)計(jì)永磁電機(jī)時(shí),可使轉(zhuǎn)子繞組完全滿足高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求,例如使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)由異步電機(jī)的1.8倍上升到2.5倍,甚至更大,較好地解決了動(dòng)力設(shè)備中“大馬拉小車”的現(xiàn)象。
3. 工作溫升
由于異步電機(jī)工作時(shí),轉(zhuǎn)子繞組有電流流動(dòng),而這個(gè)電流完全以熱能的形式消耗掉,所以在轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生大量的熱量,使電機(jī)的沮度升高,影響了電機(jī)的使用壽命。
由于永磁電機(jī)效率高,轉(zhuǎn)子繞組中不存在電阻損耗,定子繞組中較少有或幾乎不存在無(wú)功電流,使電機(jī)溫升低,延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。
4.對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響
因異步電機(jī)的功率因數(shù)低,電機(jī)要從電網(wǎng)中吸收大量的無(wú)功電流,造成電網(wǎng)、翰變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備中有大量無(wú)功電流,進(jìn)而使電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)下降,加重了電網(wǎng)及槍變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備的負(fù)荷,同時(shí)無(wú)功電流在電網(wǎng)、翰變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備中均要消耗部分電能,造成電力電網(wǎng)效率變低,影晌了電能的有效利用。同樣由于異步電機(jī)的效率低,要滿足翰出功率的耍求,勢(shì)必要從電網(wǎng)多吸收電能,進(jìn)一步增加了電兩能量的損失,加重了電網(wǎng)負(fù)荷。
在永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中無(wú)感應(yīng)電流勵(lì)班,電機(jī)的功率因數(shù)高,提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù),使電網(wǎng)中不再需安裝補(bǔ)償器。同時(shí),因永磁電機(jī)的高效率,也節(jié)約了電能。