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永磁同步電機(jī)相比交流異步電機(jī)的優(yōu)勢有哪些?
發(fā)布時(shí)間:2018-02-02 06:32:27
永磁同步電機(jī)相比交流異步電機(jī)的優(yōu)勢有哪些?
同步電機(jī)為了實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換,需要有一個(gè)直流磁場。而產(chǎn)生這個(gè)磁場的直流電流,稱為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。
交流異步電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的電力拖動(dòng)裝置。它主要由定子、轉(zhuǎn)子和它們之間的氣隙構(gòu)成。
但永磁同步電機(jī)與交流異步電機(jī)是不盡相同的。下面為大家介紹下永磁同步電機(jī)相比交流異步電機(jī)的優(yōu)勢。
1、效率高、更加省電:
a、由于永磁同步電機(jī)的磁場是由永磁體產(chǎn)生的,從而避免通過勵(lì)磁電流來產(chǎn)生磁場而導(dǎo)致的勵(lì)磁損耗(銅耗);
b、永磁同步電機(jī)的外特性效率曲線相比異步電機(jī),其在輕載時(shí)效率值要高很多,這是永磁同步電機(jī)在節(jié)能方面,相比異步電機(jī)最大的一個(gè)優(yōu)勢。因?yàn)橥ǔk姍C(jī)在驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí),很少情況是在滿功率運(yùn)行,這是因?yàn)椋阂环矫嬗脩粼陔姍C(jī)選型時(shí),一般是依據(jù)負(fù)載的極限工況來確定電機(jī)功率,而極限工況出現(xiàn)的機(jī)會(huì)是很少的,同時(shí),為防止在異常工況時(shí)燒損電機(jī),用戶也會(huì)進(jìn)一步給電機(jī)的功率留裕量;另一方面,設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí),為保證電機(jī)的可靠性,通常會(huì)在用戶要求的功率基礎(chǔ)上,進(jìn)一步留一定的功率裕量,這樣導(dǎo)致在實(shí)際運(yùn)行的電機(jī)90%以上是工作在額定功率的70%以下,特別是在驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)或泵類負(fù)載,這樣就導(dǎo)致電機(jī)通常工作在輕載區(qū)。對(duì)異步電機(jī)來講,其在輕載時(shí)效率很低,而永磁同步電機(jī)在輕載區(qū),仍能保持較高的效率,其效率要高于異步電機(jī)20%以上。
c、由于永磁同步電機(jī)功率因數(shù)高,這樣相比異步電機(jī)其電機(jī)電流更小,相應(yīng)地電機(jī)的定子銅耗更小,效率也更高。
d、系統(tǒng)效率高:永磁電機(jī)參數(shù),特別是功率因數(shù),不受電機(jī)極數(shù)的影響,因此便于設(shè)計(jì)成多極電機(jī)(如可以100極以上),這樣對(duì)于傳統(tǒng)需要通過減速箱來驅(qū)動(dòng)負(fù)載電機(jī),可以做成直接用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直驅(qū)系統(tǒng),從而省去了減速箱,提高了傳動(dòng)效率。
2、功率因數(shù)高:
由于永磁同步電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí),其功率因數(shù)可以調(diào)節(jié),甚至可以設(shè)計(jì)成功率因數(shù)等于1,且與電機(jī)極數(shù)無關(guān)。而異步電機(jī)隨著極數(shù)的增加,由于異步電機(jī)本身的勵(lì)磁特點(diǎn),必然導(dǎo)致功率因數(shù)越來越低,如極數(shù)為8極電機(jī),其功率因數(shù)通常為0.85左右,極數(shù)越多,相應(yīng)功率因數(shù)越低。即使是功率因數(shù)最高的2極電機(jī),其功率因數(shù)也難以達(dá)到0.95。電機(jī)的功率因數(shù)高有以下幾個(gè)好.
處:
a、功率因數(shù)高,電機(jī)電流小,電機(jī)定子銅耗降低,更節(jié)能;
b、功率因數(shù)高,電機(jī)配套的電源,如逆變器,變壓器等,容量可以更低,同時(shí)其他輔助配套設(shè)施如開關(guān),電纜等規(guī)格可以更小,相應(yīng)系統(tǒng)成本更低。
c、由于永磁同步電機(jī)功率因數(shù)高低不受電機(jī)極數(shù)的限制,在電機(jī)配套系統(tǒng)允許的情況下,可以將電機(jī)的極數(shù)設(shè)計(jì)的更高,相應(yīng)電機(jī)的體積可以做得更小,電機(jī)的直接材料成本更低。
3、電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單靈活:
a、由于異步電機(jī)轉(zhuǎn)子上需要安裝導(dǎo)條、端環(huán)或轉(zhuǎn)子繞組,大大限制了異步電機(jī)結(jié)構(gòu)的靈活性,而永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為靈活,如對(duì)鐵路牽引電機(jī),可以將電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁鋼可直接安裝在機(jī)車輪對(duì)的轉(zhuǎn)軸上,從而省去了減速齒輪箱,結(jié)構(gòu)大為簡化;又如永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī),電機(jī)做成外轉(zhuǎn)子直驅(qū)結(jié)構(gòu),電機(jī)的轉(zhuǎn)子與葉輪做成一個(gè)整體,隨葉輪一起轉(zhuǎn)動(dòng),而定子固定在支撐塔上。
b、由于永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)參數(shù)不受電機(jī)極數(shù)的限制,便于實(shí)現(xiàn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載,省去噪音大,故障率高的減速箱,增加了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。
4、可靠性高:
從電機(jī)本體來對(duì)比,永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)與異步電機(jī)的可靠性相當(dāng),但由于永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)的靈活性,便于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載,省去可靠性不高的減速箱;在某些負(fù)載條件下甚至可以將電機(jī)設(shè)計(jì)在其驅(qū)動(dòng)裝置的內(nèi)部,如風(fēng)力發(fā)電直驅(qū)裝置,石油鉆機(jī)的絞車驅(qū)動(dòng)裝置,從而可以省去傳統(tǒng)電機(jī)故障率高的軸承:大大提高了傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。
5、體積小,功率密度大:
永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)體積小,功率密度大的優(yōu)勢,集中體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)低速大扭矩的負(fù)載時(shí),一個(gè)是電機(jī)的極數(shù)的增多,電機(jī)體積可以縮小。還有就是:電機(jī)效率的增高,相應(yīng)地?fù)p耗降低,電機(jī)溫升減小,則在采用相同絕緣等級(jí)的情況下,電機(jī)的體積可以設(shè)計(jì)的更小;電機(jī)結(jié)構(gòu)的靈活性,可以省去電機(jī)內(nèi)許多無效部分,如繞組端部,轉(zhuǎn)子端環(huán)等,相應(yīng)體積可以更小
6、起動(dòng)力矩大、噪音小、溫升低 :
a、永磁同步電機(jī)在低頻的時(shí)候仍能保持良好的工作狀態(tài),低頻時(shí)的輸出力矩較異步電機(jī)大,運(yùn)行時(shí)的噪音小;
b、轉(zhuǎn)子無電阻損耗,定子繞組幾乎不存在無功電流,因而電機(jī)溫升低,同體積、同重量的永磁電機(jī)功率可提高30%左右;同功率容量的永磁電機(jī)體積、重量、所用材料可減少30%。
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