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永磁同步电机/异步电动机的性能分析
编辑:诸暨和创电机科技有限公司   发布时间:2021-09-14

  永磁同步电机与异步电机相比,永磁电机具有效率高、功率因数高、性能指标好、体积小、重量轻、温升低、技能效果显著等明显优势。它可以提高电网品质因数,充分发挥现有电网的容量,节约电网投资。可以更好地解决电气设备中的“大马拉小车”现象。

  1.效率和功率因素异步电动机工作时,转子绕组需要从电网吸收一部分电能进行励磁,消耗电网的电能。这部分电能终被电流在转子绕组中加热消耗,约占电机总损耗的20-30%,降低了电机的效率。转子励磁电流转换到定子绕组后为感应电流,使进入定子绕组的电流滞后电网电压一个角度,导致电机功率因数降低。另外,从永磁同步电机和异步电机的效率和功率因数曲线可以看出,异步电动机在负载率(=P2/Pn)<50%时,其运行效率和运行功率因数大幅度下降,所以一般都要求其在经济区内运行,即负载率在75%-100之间。永磁同步电机在转子上嵌了永磁体后,由永磁体来建立转子磁场,在正常工作时转子与定子磁场同步运行,转子中无感应电流,不存在转子电阻损耗,只此一项可提高电机效率4%~50%。由于在水磁电机转子中无感应电流励磁,定子绕组有可能呈纯阻性负载,使电机功率因数几乎为1.从永徽同步电机与异步电机的效率及功率因数曲线(图1)可以看出,永磁同步电机在负载率>20%时,其运行效率和运行功率因数随之变化不大,且运行效率>80%。

  2.起动转矩起动异步电动机时,要求电动机有足够的起动转矩,但起动电流不宜过大,以免电网电压降过大,影响其他电动机和接入电网的电气设备的正常运行。此外,当启动电流过大时,电机本身会受到过大的电力冲击,如果频繁启动,会有绕组过热的危险。因此,异步电动机的起动设计常常面临两难的境地。一般永磁同步电机也采用异步起动方式。由于永磁同步电机正常工作时转子绕组不工作,所以在设计永磁电机时,转子绕组完全可以满足高起动转矩的要求,例如起动转矩倍数可以从异步电机的1.8倍提高到2.5倍甚至更大,较好地解决了电力设备中的“大马拉小车”现象。

  3.工作温升由于异步电动机工作时电流在转子绕组中流动,而这种电流又以热能的形式被完全消耗掉,转子绕组中就会产生大量的热量,从而会增加电动机的弧垂,影响电动机的使用寿命。由于永磁电机效率高,转子绕组无电阻损耗,定子绕组无功电流很少或没有,使得电机温升低,延长了电机的使用寿命。

  4.对电网运行的影响由于异步电动机的功率因数较低,电动机不得不从电网中吸收大量的无功电流,导致电网、汉变电站设备和发电设备中产生大量的无功电流,进一步降低了电网的品质因数,增加了电网、炮变电站设备和发电设备的负荷。同时,无功电流消耗电网、韩变电站设备和发电设备中的部分电能,造成电网效率低下,影响电能的有效利用。同样,由于异步电机效率低,需要从电网中吸收更多的电能来满足发电需求,这进一步增加了电能和负载的损失,加重了电网的负荷。永磁电机转子无感应电流励磁,电机功率因数高,提高了电网品质因数,无需在电网中安装补偿器。同时,由于永磁电机的高效率,也节约了电能。