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永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)節(jié)能對比分析

2017-06-14 18:56:12點擊數(shù)(0)已有0人評論 來源:電機(jī)之家(www.nbrongkai.cn)

永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)節(jié)能對比分析


1.永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的效率及功率因素

    異步電機(jī)在工作時,轉(zhuǎn)子繞組要從電網(wǎng)吸收部分電能勵磁,消耗了電網(wǎng)電能,這部分電能最終以電流在轉(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)子勵磁電流折算到定子繞組后呈感性電流,使進(jìn)入定子繞組中的電流落后于電網(wǎng)電壓一個角度,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,異步電動機(jī)在負(fù)載率(=P2/Pn)<50%時,其運行效率和運行功率因數(shù)大幅度下降,所以一般都要求其在經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)運行,即負(fù)載率在75%-100%之間。

    永磁同步電機(jī)在轉(zhuǎn)子上嵌了永磁體后,由永磁體來建立轉(zhuǎn)子磁場,在正常工作時轉(zhuǎn)子與定子磁場同步運行,轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流,不存在轉(zhuǎn)子電阻損耗,只此一項可提高電機(jī)效率4%~50%。由于在水磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流勵磁,定子繞組有可能呈純阻性負(fù)載,使電機(jī)功率因數(shù)無限接近為1。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,永磁同步電機(jī)在負(fù)載率>20%時,其運行效率和運行功率因數(shù)隨之變化不大,且運行效率>80%。

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 永磁同步電機(jī)異步電機(jī)的效率和功率因素與負(fù)載率曲線


2.永磁同步電機(jī)異步電機(jī)的工作溫升

    由于異步電機(jī)工作時,轉(zhuǎn)子繞組有電流流動,而這個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)的溫度升高,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功電流,使電機(jī)溫升低,極低的溫升也保證了永磁體的壽命,延長了電機(jī)的使用壽命,在電梯曳引機(jī)的全面應(yīng)用也證明了這一點。


3.永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)對電網(wǎng)運行的影響

    因異步電機(jī)的功率因數(shù)低,電機(jī)要從電網(wǎng)中吸收大量的無功電流,造成電網(wǎng)、輸變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備中有大量無功電流,進(jìn)而使電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)下降,加重了電網(wǎng)及輸變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備的負(fù)荷,同時無功電流在電網(wǎng)、輸變電設(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,要滿足輸出功率的耍求,勢必要從電網(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)子中無感應(yīng)電流勵班,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,因永磁電機(jī)的高效率,也節(jié)約了電能


4.永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的節(jié)能計算公式

    當(dāng)電動機(jī)在額定負(fù)載下的效率有η1提高到η2時,該電動機(jī)運行一年所節(jié)省的電能ws(kW?h)如下公式:

  

       式中:PN----電動機(jī)額定功率(kW);

          LF%--電動機(jī)運行負(fù)載率;

          Th----年運行時間(h)。

    以22kW-4P電機(jī)額定工況為例,Y系列異步電機(jī)的效率有91.5%,改成高效永磁電機(jī)后效率提高到94.7%時,每年節(jié)約電能:4.09x103 kW.h

    注:以上是在額定工況下進(jìn)行計算,如果在負(fù)載率變化和轉(zhuǎn)速范圍較寬的工況下節(jié)能效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定點。


5.總結(jié)   

    永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)相比,具有明顯的優(yōu)勢,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,它極大的解決了用電設(shè)備中“大馬拉小車”現(xiàn)象。我公司稀土永磁變頻調(diào)速電動機(jī)是高效節(jié)能型空壓機(jī)理想的動力選擇。

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