永磁同步電機的應用?在工業、建築以及公用設施領域中電動機是重要的原動力設備，也是電能消耗的最大用戶，和節電潛力的最大用戶2012年我國各類電動機總裝機容量約為5億千瓦，其中異步電動機的裝機容量占全國電動機裝機容量的90%，約占全國用電量的60%，占工業用量的75%，系統用電效率比國外先進水平低5%-15%，相當于每年浪費電能約1500億千瓦時，現在小編就來說說關于永磁同步電機的應用?下面内容希望能幫助到你，我們來一起看看吧!

永磁同步電機的應用

在工業、建築以及公用設施領域中電動機是重要的原動力設備，也是電能消耗的最大用戶，和節電潛力的最大用戶。2012年我國各類電動機總裝機容量約為5億千瓦，其中異步電動機的裝機容量占全國電動機裝機容量的90%，約占全國用電量的60%，占工業用量的75%，系統用電效率比國外先進水平低5%-15%，相當于每年浪費電能約1500億千瓦時。

目前工業領域中采用的高壓中、大功率異步電動機普遍存在效率偏低、功率因數差等浪費電能現象。而高效永磁同步電動機能否達到高效節能目标，現場應用前景如何，已經引起國内各大企業關注。2013年工業和信息化部印發(2013年工業節能與綠色發展專項行動實施方案)提出，選擇電機在能效提升和綠色發展方面要取得突破。本文将通過在張家口發電廠首次應用和現場試驗進行分析。為企業應用永磁同步電動機提供參考。

一、高壓永磁同步電動機概述

1、高壓永磁同步電動機的發展曆程

電機屬于電磁裝置，其工作原理是通過磁場實現電能與機械能間的不斷轉換。在電機的工作過程中，氣息磁場是必不可少的。獲得磁場的方法有兩種，其中一種是通過電流得到。該種電機叫做電勵磁電機，這種電機需要具備專門用來産生電流磁場的繞組，同時，為了保證電流的正常流動還需要為電機提供不間斷的能量供應。另一種方法是通過永磁體來獲得磁場，這可以大大簡化電機的結構，同時，因為永磁體一旦磁化(充磁)之後就永久具有磁性，不再需要外界供給能量，這也大大的減少了能量的損耗。

高壓永磁同步電動機就是通過永磁體獲得磁場的電動機，永磁體材料的發展促進了此種電動機的發展。稀土钴和钕鐵硼永磁分别在20世紀60年代和80年代出現，這兩種永磁材料的出現極大的促進的電動機的發展，因為這兩種材料具有特别适用于電機裝置的特性，包括高剩磁密度、高矯頑力、線性退磁曲線以及高磁能積。

我國專家學者自主開發的高效高壓永磁同步電動機，采用實心轉子磁極鐵芯和啟動籠複合結構，消弱了齒諧波，減少了轉子表面損耗，提高了電機效率。同時，非均勻氣隙和優化通風散熱，有效的控制了電機溫升。該種電機同異步電機相比各項指标顯著提供，額定負載效率大于96%，功率因數大于0.98，綜合節電率在8%-15%。

2、高壓永磁同步電動機的優點

2.1高效率

使用永磁材料産生磁場，代替了原有的電流裝置，一定程度上減少了定子電流及其電阻損耗。此外，當電機正常工作時，工作效率因為沒有了轉子的電阻損耗和磁滞損耗而得到提高。當電機額定工作時，電機的效率在96%以上，低負載工作時，該電機仍然具有相對較高的工作效率，寬幅的高效運行區為負載在不同負荷段運行提供了良好的節電效果。

2.2高功率因數

該種新型永磁電機的轉子使用的是永磁材料，不需要感應電流來産生磁場，定子繞組具有阻性負載的特點，這使得該種電機的功率因數在1附近。此外，當電機在20%～120%額定負載範圍工作時，電機的功率因數和工作效率都會處于一種相對較高的水平。具體說來，當電機負載較小，即輕載工作時，該種新型電機可以大大的節約能量消耗，而當電機在額定負載工作時，其功率因數是大于0.98的。

2.3啟動轉矩大

該種永磁電機的轉子采用的是一種實心的永磁材料，這使得該種電機的啟動轉矩明顯增大，達到了3.5～4.3範圍内，而相同功率的一般電機的啟動轉矩僅為1.8～2.2倍。

2.4體積小，重量輕

和相同功率的一般電機相比，該種電機的體積約是一般電機的60%，體積明顯減少，重量約是一般電機的83%，減輕了約16%。

2.5永磁電動機還具有如下特征：

2.5.1運行時間明顯增加;

2.5.2工作過程中的維護費用降低;

2.5.3磁場強度很穩定，不會出現顯而易見的退磁現象;

2.5.4電機振動小;

綜上所述，新型的永磁電動機較異步電動機相比具有容量大、功率因數高、工作效率高等特點。

二、高壓永磁同步電動機的應用分析

1、應用原理

高效高壓永磁同步電動機啟動時依靠定子旋轉磁場與籠型轉子相互作用産生的異步轉矩實現啟動;運行時由轉子内嵌的永磁體提供磁場結合定子旋轉來維持電動機同步運行。

大唐國際張家口發電廠共有8台30萬千瓦機組，裝機容量240萬千瓦，電廠自用電量占發電量的5%左右，其中電動機是電廠用電的主要設備。通過首次使用山西北方機械制造有限責任公司生産的高效永磁同步電動機，有必要對其經濟性、可靠性進行驗證。

該公司生産的高效永磁同步電動機，通過了理論分析、實驗室試驗和國家權威機構檢測。但該産品在生産現場應用中缺乏大量的實踐數據支持，針對發電企業沒有進行試驗應用案列，對現場系統、設備沒有建立直觀理論和實際體系，無法通過試驗和監測手段對高效永磁同步電動機進行經濟效益分析。

本次現場試驗，是TYC4002-6型高效永磁同步電動機首次在生産現場進行運行經濟性、安全性、可靠性試驗，并和原異步電動機進行比較鑒定。

2、試驗方案研究與分析

2.1電機試驗方案确定

電機安裝地點确定後，我們對現場系統和設備進行規劃和調整：

2.1.1确認了用緩沖水箱容積變化來計量系統出力的精确測試方案;

2.1.2将原排漿泵出口阻力不匹配的并列管道進行改進，對排槳泵葉輪、軸封、調整門進行檢查更換，對電機地基進行檢查，對電測儀表(電壓、電流、功率因數、總功率、有功功率、無功功率、有功用電量、無功用電量)進行檢驗;

2.1.3對S148-6三相異步電動機和TYC4003-6高效永磁同步電動機的技術指标、參數、特性做分析對比;對排漿泵系統、電測系統、軸封水系統、補水系統、水箱結構、監測表計等進行分析評價。

2.2設備主要技術參數

二單元3組一級排槳泵驅動原電機是蘭州電機廠生産的JS148-6三相異步電動機額定，代替的高效永磁同步電動機是采用TYC4003-6，在不改變工況和電機控制系統的情況下，進行試驗(試用)，其電機的主要參數對比如下：

2.3參數收集及試驗系統：

試驗中電機電壓、電流、有功功率、功率因數、有功用電量、無功用電量的數據，均取自配電控制櫃電測儀表記錄的實際數值。流量是通過标尺測量緩沖水箱水位的變化。

3、應用情況

3.1 TYC4003-6高效高壓永磁同步電動機與JS148-6三相異步電動機試驗比較發現，在輸出有功功率滿足現場使用條件下，電機輸入功率得到減低，功率因數得到了大幅度的提高達到0.997，永磁同步電動機電流降低了13.65%，無功功率降低了82.89%，節電效果明顯。

3.2在同等工況下，高壓永磁同步電動機帶動的排漿泵比三相異步電動機帶動的排漿泵出力明顯上升，流量多出18%，即多做功。

3.3電機通過氣隙、風道和軸流風扇的優化設計，提高了通風散熱效果，有效降低了電機溫升。

3.4采用實心磁極和啟動籠的複合轉子結構，提高了電動機的啟動性能。同時因轉子表面損耗和雜散損耗的減少，提高了電動機效率。

3.5由于大量無功損耗的降低，使得系統電壓穩定，電壓質量提高，能夠降低變壓器的負載率，提高供電系統的經濟運行水平，為企業産生間接的經濟效益。同時，電機轉速升高，對泵或風機的效率産生影響，因出力增加通過對系統調整節電效果顯著。

3.6永磁電機繞組溫度低比異A步電機偏低10多度，前、後軸承溫度正常。

3.7永磁電機運行振動小、噪音低，運行平穩。

三、永磁同步電動機應用的方向和前景

将永磁同步電動機在大範圍内替換現有的異步電動機還是有諸多困難：

1、永磁同步電動機是一種技術節能新産品，而現有的工藝系統已經很成熟;

2、該新型電動機的價格遠高于異步電動機的價格，用戶需要投入大量的資金，而獲得收益的時間則較長;

3、怎樣處理更換下的異步電動機也是一個有待于解決的問題。但是，根據永磁同步電動機的實際運行和對運行數據的計算結果來看，新型的永磁電動機可以減少能量損耗，同時還可以提高功率因數，進而減少無功功率，尤其在降低無功損耗的領域有着廣泛的應用前景，可以大大減少企業的運營成本，減低供電系統的安全隐患。永磁同步電動機在電力行業目前已經應用在磨煤機、氧化風機上，結合該電機的特點，認為在負荷調整範圍較大的磨煤機和送風機上應用效果會更理想。

四、結束語

與傳統的異步電動機相比，高壓大功率永磁同步電動機減少了能量損耗，節電效果良好。高壓永磁電動機的廣泛應用将會使其在電機行業占據重要重要位置，因此，研究高壓永磁電動機是很有必要也是非常重要的。高效高壓永磁同步電動機創新性強，産品節能效果顯著，符合國家節能減排政策，能有效提降低設備能耗，提高企業經濟效益，具有推廣和應用價值。

[1]黃明星.新型永磁電機的設計、分析與應用研究[D].博士學位論文：浙江大學，2008.

[2]趙清.中型高效永磁同步電動機設計關鍵技術研究[D].博士學位論文：沈陽工業大學，2006.

[3]唐任遠.現代永磁電機理論設計[M].北京：機械工業出版社，2000.

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