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永磁同步电机相比交流异步电机的优势有哪些?


永磁同步电机相比交流异步电机的优势有哪些?

  同步电机为了实现能量的转换,需要有一个直流磁场。而产生这个磁场的直流电流,称为发电机的励磁电流。

  交流异步电动机是一种将电能转化为机械能的电力拖动装置。它主要由定子、转子和它们之间的气隙构成。

  但永磁同步电机与交流异步电机是不尽相同的。下面为大家介绍下永磁同步电机相比交流异步电机的优势。

  1、效率高、更加省电:

  a、由于永磁同步电机的磁场是由永磁体产生的,从而避免通过励磁电流来产生磁场而导致的励磁损耗(铜耗);

  b、永磁同步电机的外特性效率曲线相比异步电机,其在轻载时效率值要高很多,这是永磁同步电机在节能方面,相比异步电机最大的一个优势。因为通常电机在驱动负载时,很少情况是在满功率运行,这是因为:一方面用户在电机选型时,一般是依据负载的极限工况来确定电机功率,而极限工况出现的机会是很少的,同时,为防止在异常工况时烧损电机,用户也会进一步给电机的功率留裕量;另一方面,设计者在设计电机时,为保证电机的可靠性,通常会在用户要求的功率基础上,进一步留一定的功率裕量,这样导致在实际运行的电机90%以上是工作在额定功率的70%以下,特别是在驱动风机或泵类负载,这样就导致电机通常工作在轻载区。对异步电机来讲,其在轻载时效率很低,而永磁同步电机在轻载区,仍能保持较高的效率,其效率要高于异步电机20%以上。

  c、由于永磁同步电机功率因数高,这样相比异步电机其电机电流更小,相应地电机的定子铜耗更小,效率也更高。

  d、系统效率高:永磁电机参数,特别是功率因数,不受电机极数的影响,因此便于设计成多极电机(如可以100极以上),这样对于传统需要通过减速箱来驱动负载电机,可以做成直接用永磁同步电机驱动的直驱系统,从而省去了减速箱,提高了传动效率。

  2、功率因数高:

  由于永磁同步电机在设计时,其功率因数可以调节,甚至可以设计成功率因数等于1,且与电机极数无关。而异步电机随着极数的增加,由于异步电机本身的励磁特点,必然导致功率因数越来越低,如极数为8极电机,其功率因数通常为0.85左右,极数越多,相应功率因数越低。即使是功率因数最高的2极电机,其功率因数也难以达到0.95。电机的功率因数高有以下几个好.

  处:

  a、功率因数高,电机电流小,电机定子铜耗降低,更节能;

  b、功率因数高,电机配套的电源,如逆变器,变压器等,容量可以更低,同时其他辅助配套设施如开关,电缆等规格可以更小,相应系统成本更低。

  c、由于永磁同步电机功率因数高低不受电机极数的限制,在电机配套系统允许的情况下,可以将电机的极数设计的更高,相应电机的体积可以做得更小,电机的直接材料成本更低。

  3、电机结构简单灵活:

  a、由于异步电机转子上需要安装导条、端环或转子绕组,大大限制了异步电机结构的灵活性,而永磁同步电机转子结构设计更为灵活,如对铁路牵引电机,可以将电机转子的磁钢可直接安装在机车轮对的转轴上,从而省去了减速齿轮箱,结构大为简化;又如永磁风力发电机,电机做成外转子直驱结构,电机的转子与叶轮做成一个整体,随叶轮一起转动,而定子固定在支撑塔上。

  b、由于永磁同步变频调速电机参数不受电机极数的限制,便于实现电机直接驱动负载,省去噪音大,故障率高的减速箱,增加了机械传动系统设计的灵活性。

  4、可靠性高:

  从电机本体来对比,永磁同步变频调速电机与异步电机的可靠性相当,但由于永磁同步电机结构的灵活性,便于实现直接驱动负载,省去可靠性不高的减速箱;在某些负载条件下甚至可以将电机设计在其驱动装置的内部,如风力发电直驱装置,石油钻机的绞车驱动装置,从而可以省去传统电机故障率高的轴承:大大提高了传动系统的可靠性。

  5、体积小,功率密度大:

  永磁同步变频调速电机体积小,功率密度大的优势,集中体现在驱动低速大扭矩的负载时,一个是电机的极数的增多,电机体积可以缩小。还有就是:电机效率的增高,相应地损耗降低,电机温升减小,则在采用相同绝缘等级的情况下,电机的体积可以设计的更小;电机结构的灵活性,可以省去电机内许多无效部分,如绕组端部,转子端环等,相应体积可以更小

  6、起动力矩大、噪音小、温升低 :

  a、永磁同步电机在低频的时候仍能保持良好的工作状态,低频时的输出力矩较异步电机大,运行时的噪音小;

  b、转子无电阻损耗,定子绕组几乎不存在无功电流,因而电机温升低,同体积、同重量的永磁电机功率可提高30%左右;同功率容量的永磁电机体积、重量、所用材料可减少30%。

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