永磁同步電機與異步電機性能比較.doc

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永磁同步電機與異步電機性能比較 永磁同步電機與異步電機相比，具有明顯的優(yōu)勢，它效率高，功率因素高，能力指標好，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，它較好地解決了用電設(shè)備中“大馬拉小車”現(xiàn)象。 1. 效率及功率因素 異步電機在工作時，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，該損耗約占電機總損耗的20~30%，它使電機的效率降低。該轉(zhuǎn)子勵磁電流折算到定子繞組后呈感性電流，使進人定子繞組中的電流落后于電網(wǎng)電壓一個角度，造成電機的功率因數(shù)降低。另外，從永磁同步電機與異步電機的效率及功率因數(shù)曲線(圖1)可以看出，異步電動機在負載率（=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)濟區(qū)內(nèi)運行，即負載率在75%-100%之間。 (a) --( P2/Pn) (b) --( P2/Pn) 圖1 永磁同步電動機與異步電動機的效率和功率因數(shù) 1. 異步起動永磁同步電動機 2.異步電動機 永磁同步電機在轉(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效率4%~50%。由于在水磁電機轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流勵磁，定子繞組有可能呈純阻性負載，使電機功率因數(shù)幾乎為1.從永徽同步電機與異步電機的效率及功率因數(shù)曲線(圖1)可以看出，永磁同步電機在負載率>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%. 2. 起動轉(zhuǎn)矩 異步 電 機 起動時，要求電機具有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，但又希望起動電流不要太大，以免電網(wǎng)產(chǎn)生過大的電壓降落而影響接在電網(wǎng)上的其他電機和電氣設(shè)備的正常運行。此外，起動電流過大時，將使電機本身受到過大電做力的沖擊，如果經(jīng)常起動，還有使繞組過熱的危險。因此，異步電機的起動設(shè)計往往面臨著兩難選擇。 永磁同步電機一般也采用異步起動方式，由于永磁同步電機正常工作時轉(zhuǎn)子繞組不起作用，在設(shè)計永磁電機時，可使轉(zhuǎn)子繞組完全滿足高起動轉(zhuǎn)矩的要求，例如使起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)由異步電機的1.8倍上升到2.5倍，甚至更大，較好地解決了動力設(shè)備中“大馬拉小車”的現(xiàn)象。 3. 工作溫升 由于 異 步 電機工作時，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，使電機的沮度升高，影響了電機的使用壽命。 由于永磁電機效率高，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，使電機溫升低，延長了電機的使用壽命。 4.對電網(wǎng)運行的影響 因異 步 電 機的功率因數(shù)低，電機要從電網(wǎng)中吸收大量的無功電流，造成電網(wǎng)、翰變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備中有大量無功電流，進而使電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)下降，加重了電網(wǎng)及槍變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備的負荷，同時無功電流在電網(wǎng)、翰變電設(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。同樣由于異步電機的效率低，要滿足翰出功率的耍求，勢必要從電網(wǎng)多吸收電能，進一步增加了電兩能量的損失，加重了電網(wǎng)負荷。 在永 磁 電 機轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流勵班，電機的功率因數(shù)高，提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)，使電網(wǎng)中不再需安裝補償器。同時，因永磁電機的高效率，也節(jié)約了電能。