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      永磁電機替換異步電機的綜合效益分析

      2019-11-23

      永磁電機替換異步電機的綜合效益分析

      一、永磁同步電機的突出優點

          (1)由于轉子采用永磁體制成,因此磁通密度高,不需要勵磁電流,消除了勵磁損耗。與異步電機相比,減少了定子邊繞組的勵磁電流和轉子邊的銅、鐵損耗,大幅度減少了無功電流,由于定、轉子磁勢同步,轉子鐵心無基波鐵耗,因此效率(關系有功電能)和功率因素(關系無功電能)都比異步電動機高。永磁同步電動機一般設計即使在輕載運行時功率因素和效率也較高。

          (2)永磁電機具有較硬的機械特性,對于因負載變化引起的電機轉矩擾動具有較強的承受能力。永磁同步電動機轉子鐵心可做成鏤空結構以減少轉子慣量,而且啟、制動時間都比異步電動機快很多,高轉矩/慣量比使得永磁同步電動機比異步電動機更適合在快速響應的條件下運行。

          (3)永磁同步電動機的尺寸較異步電動機大幅減小,重量也相對減輕。同樣散熱條件和絕緣材料的永磁同步電動機比三相異步電動機功率密度大2倍以上。

          (4)轉子結構大大簡化,便于維護,提高了運行的穩定性。

          交流永磁伺服電機,其轉子上的磁鋼與鐵心通常采用高溫膠粘接在一起,膠水固化時間一般比較長,并且電機在運轉過程中,磁鋼在溫度變化、沖擊力的反復作用下有變形乃至脫落的風險。為解決這一技術難題,四方研制的CM500系列重載型永磁同步電動機,將磁瓦膠粘工藝改為由不銹鋼套機械緊固的方式,完全消除了磁鋼松脫的風險。本項創新應用技術已申請為專利,是電機轉子技術的一大進步。

          三相異步電動機由于要設計較高的功率因素,就必需把定轉子間的氣隙做的很小,同時氣隙的均勻性對電機的安全運行和振動噪聲也至關重要,對此異步電動機對零部件的形位公差和裝配同心度的要求就相對嚴格,對軸承游隙選擇的自由度也比較少,較大機座的異步電機通常使用油浴潤滑方式的軸承,必需在規定的工作時間內加注潤滑油,油腔漏油或加注不及時都會加速軸承失效,在三相異步電動機維修中,軸承的維護占了很大的比例。另外由于三相異步電動機轉子有感應電流的存在,軸承的電腐蝕問題也在近幾年被很多研究者所關注。

          永磁同步電動機則不存在此類問題。永磁同步電動機由于氣隙較大,以上異步電動機氣隙小而引起的相關問題在同步電動機上表現的并不明顯,同時永磁同步電動機的軸承采用帶防塵蓋的脂潤滑軸承,軸承在出廠時已封入了適量的優質潤滑脂,可終生免維護。

      二、永磁同步電機的典型應用

          2.1電液伺服注塑機應用方案

          傳統注塑機使用三相異步電動機帶定量泵,注塑機工作過程中,電機需長期運行。通過伺服油泵驅動系統的節能改造,永磁同步電動機的快速響應和大啟動轉矩,可以在注塑機需要完成注塑成型時,才啟動永磁同步電動機帶動油泵產生壓力,在下料和合模的過程中,油泵主電機則處于停機狀態,實現了間歇零功耗,通過對比節能率高可達85% 。

          在優異的伺服電機算法控制下,噪音大大低于普通注塑機。在配置低噪聲螺桿泵的理想狀態下,注塑機整機噪音低于70 分貝,實現靜音運行,改善工作環境。

      2.2鐵礦干選機上的節能應用

          使用現場為西北某采礦場,多粉塵環境。該設備共使用125臺電動機,揚卷設備啟動時需要有較大的啟動力矩,而正常作業時電動機長期運行在30%~50%額定功率的輕載狀態,原先使用的三相異步電動機其效率僅為65%左右,功率因數為0.4~0.6 左右,造成嚴重的能源浪費,選用永磁同步電動機,節能效果非常明顯。


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