异步电动机改永磁同步电动机的节能分析

异步电动机改永磁同步电动机的节能分析

(浙江经茂节能技术有限公司浙江省杭州市310000)

摘要:永磁同步电机的工作原理与同步电机的工作原理相同,是一种常用的交流电动机。笔者根据多年的工作经验,主要针对异步电动机改永磁同步电动机的节能问题进行分析和讨论。

关键词:异步电动机;电机控制;永磁同步电动机;节能;

近年来,随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展,永磁同步电动机得以迅速的推广应用。与传统的电励磁同步电机相比,永磁同步电机,特别是稀土永磁同步电机具有损耗少、效率高、节电效果明显的优点。永磁同步电动机以永磁体提供励磁,使电动机结构较为简单,降低了加工和装配费用,且省去了容易出问题的集电环和电刷,提高了电动机运行的可靠性;又因无需励磁电流,没有励磁损耗,提高了电动机的效率和功率密度,因而它是近几年研究较多并在各个领域中应用越来越广泛的一种电动机。在节约能源和环境保护日益受到重视的今天,对其研究就显得非常必要。

永磁同步电动机与普通异步电机相比,具有如下优势:1、其在整个调速范围内的平均效率高。2.可满足高启动转矩的要求,例如使起倍1.8倍上升到2.5倍,甚至更大。3.对电网运行的影响,在永磁电机转子中无感应电流励班,电机的功率因数高,提高了电网的品质因数使电网中不再需安装补偿器。4、体积小,重量轻,例如11kW的异步电机重最为220kg,而永磁电机仅为92kg,相当于异步电机重量的45.8%。

综上所述,从理论上讲,永磁同步电机效率比异步电动机高,从节约电能的角度来说相对也会更节能。但是在实际的工业生成中,永磁电机和其他的电机不一样,不是简单地替换后就能达到节能效果的,一般来说有以下几个方面,决定着永磁同步电动机的节能效果。

一、永磁同步电动机是一级能效的电机,而普通的三项异步电动机是三级能效的,从理论上讲有5-10%的节能空间,在实际的使用过程中,永磁同步电动机的转速比三项异步电机要快,在相同的时间内,永磁同步电动机的产能会高,所以在计算节能效果时,不能简单地按时间来计算节能效果,而应该以时间的产能比来计算节能效果。

二、永磁同步电动机在空载的情况下电能消耗很低,例如油田的抽油机,在提升时电机处于有功状态,电耗比较高,当抽油机下降时,不但处于空载状态,同时还有下滑的惯性所以电耗就特别低,由此现电机在不同负载情况下,永磁同步电机的节能效果也是不一样的。

三、永磁同步电动机随着速度的变化,电能的消耗也是不一样的,速度快电耗高,反之速度慢也耗就会低,永磁同步电动机在相同型号规格的情况下,由于配置了变频器可以调速,它的节能效果就好,自启动不能调速的永磁同步电动机节能效果就差。

四、原来设备配置的电动机,由于使用的工况不一样,在设计时电动机功率的余量也是不一样的,那么在永磁同步电动机节能改造时,原来配置的电动机功率余量大的,节能效果就比较好,原来配置的电动机功率余量小的,节能效果就比较差。

因此,我们在用永磁同步电动机进行节能改造时,不能简单地更换电动机就会达到节能效果的,一定要根据不同的工况,设计出节能的节能的方案才能达到最佳的节能效果。

例如,采用永磁直驱技术,可以将设备中原有齿轮或者皮带轮,而直接采用永磁直驱电机+专用变频控制装置等装置,由于去掉了原有齿轮箱,减少了齿轮箱的传动所带来的损失,节电率相比直接换电机更高。

变频永磁直驱系统由永磁变频直驱电动机,专用变频控制装置,系统控制装置及冷却装置组成。

根据某电机厂在球磨机上的实际应用测试显示,节电率可达18%。主驱动电机功率为280kW,现场实际运行效果与原有驱动系统对比如下:

运行成本对比

1、原有驱动系统电耗统计(绕线转子异步电机+齿轮箱)

2、变频永磁直驱系统好点统计(变频器+永磁同步电机)

3、运行数据对比

结语

综上所述,永磁同步电动机相比异步电动机的节电方面的优势是显而易见的,而节电效果是根据具体的工况不同而不同,永磁直驱系统在实际生产的节电率在10%以上,还是比较可观的;而如果只是用异步电动机改永磁同步电动机,那么永磁同步电动机相比一级能效的异步电机效率理论上高出约3-5个点左右,而实际的节电率跟异步电机的负载率、稳定性等均有关系。

参考文献

[1]杨向宇,朱卫华,姚佳.永磁同步电机模糊直接转矩控制仿真[J].华南理工大学学报(自然科学版);2006(04).

[2]张宏宇,闫镔,陆利忠.永磁同步电动机控制策略及应用研究综述[J].微电机.2008(04).

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