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磁同步电动机技术
    发布时间: 2021-06-21 18:24    

  永磁同步电动机是由永磁体产生励磁磁场的电动机。永磁电动机的外形和安装尺寸符合相关国标、IEC标准,与同规格三相异步电动机完全相同。永磁电动机与三相异步电动机的区别在内部结构,最显著的结构特点就是:转子内嵌高性能永磁材料。

磁同步电动机技术
  永磁同步电动机是由永磁体产生励磁磁场的电动机。永磁电动机的外形和安装尺寸符合相关国标、IEC标准,与同规格三相异步电动机完全相同。永磁电动机与三相异步电动机的区别在内部结构,最显著的结构特点就是:转子内嵌高性能永磁材料。


低压永磁电动机结构剖视图

  性能特点:
  ●额定效率高,高效运行的负载范围宽
  可达最新国标的 I 级效率(最高标准),比三相异步电动机提 高 3%~5%以上,低负载时效率提高更显著。
  ●功率因数高
  功率因数 0.96 以上,甚至呈容性负载,不需无功补偿。 
  ●电流小
  较三相异步电动机,电流降低 10%以上。
  ●温升低
  较三相异步电动机温升降低 20K,设计温升相同时可以做成更 小的体积、更大的功率。

  ●高启动转矩、高过载能力根据需要,可以设计成高启动转矩(3-5 倍)、高过载能力。
  ●控制性能优良永磁电动机控制方便,动态响应性能好。
  ●节能回报高 一般工业领域,替代低压(380/660/1140V)高效异步电动机,系统节能 5%~10%;替代高 压(6kV/10kV)高效异步电动机,系统节能 3%~5%。

  永磁电机节能机理:
  永磁电动机节能根源在于使用了高性能的磁性材料,原理如下图所示。


  ●内 嵌 高性能磁材 我公司永磁电动机内嵌磁材为第三代稀土永磁材料—钕铁硼,具有超高的磁性和抗去磁能力。且耐高温、抗腐蚀(镀锌或镍+环 氧)。
  ●永 磁 体励磁 转子内的高性能永磁材料,会在电动机内部形成高强度磁场。当电动机稳态运行时,该励磁磁场与定子绕组的旋转磁场相互作用,电动机被牵入同步,转子外圈笼条基本无电流。
  ●稳态损耗分析
  永磁电动机比三相异步电动机损耗小。下表比较了永磁电动机和三相异步电动机损耗的大小,从损耗构成上分析了永磁电机损耗小的原理。

耗项目

损耗来源

永磁电动机特点

损耗比较

定子绕组铜耗Pcu1

电阻发热损耗

功率因数高、电流显著减 小

显著减小

定子铁耗Pfe1

涡流损耗、磁滞损 耗

合理设计,可控

并不增大或有减小

转子绕组铜耗Pcu2

电阻发热损耗

运行时转子绕组几乎没有 电 流

损耗约等于0显著减小

转子铁耗Pfe2

涡流损耗、磁滞损 耗

转子转速和励磁磁场同步

损耗几乎为0显著减小

机械损耗Pm

风阻损耗、轴承损 耗

发热小,冷却风扇减小

风阻损耗 减小损耗有所减小

杂散损耗Ps

谐波等的附加损耗

合理设计,可控

并不增大或有减小


  永磁电机系统节能:
  ●由于永磁电机具有高效率、高节能经济运行特性范围宽的特点(负载在 25%--120%时,效率可达 94%以上),而负载率为 50%时, 异步电机的效率下降到 89%,永磁电机依然可以保持 94%的高效。 这就使得本就比异步电机最高效率点高出 3%-4%的永磁电机具有更 大的节能空间。
  ●由于永磁电机具有高启动转矩、高嵌入转矩、高过载能力、高功率密度的特点,使得在永磁电机与变频器、或与永磁电机软启动器配合使用时,可以根据实际轴功率大大降低设备驱 动电机的装 机容量,减少了电机的空载损耗。不仅节约了能源同时减少了电机的投资。
  ●由于永磁电机具有高功率因数的特点,(功率因数可达  95% 以上),使得供电系统中无 需再提供无功,取消了无功功率补偿器,减少了设备投资和故障点。同时由于有功、无功电流 的大幅下降(比同容量异步电机下降 30%),使得所有供电电缆截面、供电变 压器、柜内母牌、 开关等容量都会降低,减少设备投资的同时,减少了变压器及输电线路的损耗。
  ●永磁电机具有高可靠性、高互换性的特点,即与同容量的异步电机有相同的机座号和出 线方式,使得永磁电机替换异步电机是非常简单方便。

  综上所述:
  低压 380V 永磁电机平均节电率 4%,高压 6-10KV 永磁电机平均节电率 3%,如果加上变频器、或永磁电机软启动器的应用以及工艺对电机的合理选型,永磁同步电机将对系统 节能做出 更大的贡献。特别对于新建项目,永磁电机的应用不仅不会增加项目的投资,反而会减少设备的维护及运营成本。

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