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​永磁同步电机替换异步电机的综合效益分析

同步电动机相对异步电动机而言,优点是高功率因素、高效率、转子参数可测、定转子间气隙大、控制性能好、体积小、重量轻、结构简单、高转矩/惯量比等,在石油、化工、轻纺、矿山、数控机床、机器人等领域得到了日益广泛的应用,正面向大功率化(高转速、高转矩)、高功能化和微型化方面发展。

永磁同步电动机由定子和转子组成,定子与异步电动机相同,由三相绕组和定子铁心组成。转子上安装有预先磁化(充磁)过的永磁体,不需要外加能量就能在其周围空间建立磁场,既简化电机结构,又节约能量。本文从永磁同步电动机的特点出发,结合实际运用来阐述推广永磁同步电动机的综合效益。

永磁同步电机的突出优点

(1)由于转子采用永磁体制成,因此磁通密度高,不需要励磁电流,消除了励磁损耗。与异步电机相比,减少了定子边绕组的励磁电流和转子边的铜、铁损耗,大幅度减少了无功电流,由于定、转子磁势同步,转子铁心无基波铁耗,因此效率(关系有功电能)和功率因素(关系无功电能)都比异步电动机高。永磁同步电动机一般设计即使在轻载运行时功率因素和效率也较高。

 

上图为某台永磁同步电动机与同规格异步电动机效率和功率因素的比较曲线。从电机的负载变化看, 稀土永磁同步电动机可以在25%~120% 额定功率的范围内保持高功率因数和高效率状态运行,而一般三相异步电动机通常只能在60%~100% 额定功率保持。

(2)永磁同步电动机具有较硬的机械特性,对于因负载变化引起的电机转矩扰动具有较强的承受能力。永磁同步电动机转子铁心可做成镂空结构以减少转子惯量,而且启、制动时间都比异步电动机快很多,高转矩/惯量比使得永磁同步电动机比异步电动机更适合在快速响应的条件下运行。

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