永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)節(jié)能對比分析

1.永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的效率及功率因素

    異步電機(jī)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(jī)總損耗的20~30%，它使電機(jī)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(jìn)入定子繞組中的電流落后于電網(wǎng)電壓一個角度，造成電機(jī)的功率因數(shù)降低。另外，從永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的效率及功率因數(shù)曲線(圖1)可以看出，異步電動機(jī)在負(fù)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(jì)區(qū)內(nèi)運行，即負(fù)載率在75%-100%之間。

    永磁同步電機(jī)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(jī)效率4%~50%。由于在水磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流勵磁，定子繞組有可能呈純阻性負(fù)載，使電機(jī)功率因數(shù)無限接近為1。從永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的效率及功率因數(shù)曲線(圖1)可以看出，永磁同步電機(jī)在負(fù)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%。

 永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的效率和功率因素與負(fù)載率曲線

2.永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的工作溫升

    由于異步電機(jī)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(jī)的溫度升高，影響了電機(jī)的使用壽命。

    由于永磁電機(jī)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(jī)溫升低，極低的溫升也保證了永磁體的壽命，延長了電機(jī)的使用壽命，在電梯曳引機(jī)的全面應(yīng)用也證明了這一點。

3.永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)對電網(wǎng)運行的影響

    因異步電機(jī)的功率因數(shù)低，電機(jī)要從電網(wǎng)中吸收大量的無功電流，造成電網(wǎng)、輸變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備中有大量無功電流，進(jìn)而使電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)下降，加重了電網(wǎng)及輸變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備的負(fù)荷，同時無功電流在電網(wǎng)、輸變電設(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(jī)的效率低，要滿足輸出功率的耍求，勢必要從電網(wǎng)多吸收電能，進(jìn)一步增加了電兩能量的損失，加重了電網(wǎng)負(fù)荷。

  在永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流勵班，電機(jī)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(bǔ)償器。同時，因永磁電機(jī)的高效率，也節(jié)約了電能

4.永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的節(jié)能計算公式

    當(dāng)電動機(jī)在額定負(fù)載下的效率有η1提高到η2時，該電動機(jī)運行一年所節(jié)省的電能ws（kW?h）如下公式：

       式中：PN----電動機(jī)額定功率（kW）；

          LF%--電動機(jī)運行負(fù)載率；

          Th----年運行時間（h）。

    以22kW-4P電機(jī)額定工況為例，Y系列異步電機(jī)的效率有91.5%，改成高效永磁電機(jī)后效率提高到94.7%時，每年節(jié)約電能：4.09x103 kW.h

    注：以上是在額定工況下進(jìn)行計算，如果在負(fù)載率變化和轉(zhuǎn)速范圍較寬的工況下節(jié)能效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定點。

5.總結(jié)   

    永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)相比，具有明顯的優(yōu)勢，它效率高，功率因素高，能力指標(biāo)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，它極大的解決了用電設(shè)備中“大馬拉小車”現(xiàn)象。我公司稀土永磁變頻調(diào)速電動機(jī)是高效節(jié)能型空壓機(jī)理想的動力選擇。