大比特商务网 |资讯中心 |技术论坛 |解决方案 登录 注册 |电子刊 |招聘/求职
您的位置:微电机世界网 >>技术与应用 >>新闻

永磁同步电机替换异步电机?可不可行先看综合效益分析

2019-04-16 16:22:41     来源:传动网        

【大比特导读】永磁同步电动机由定子和转子组成,定子与异步电动机相同,由三相绕组和定子铁心组成。转子上安装有预先磁化(充磁)过的永磁体,不需要外加能量就能在其周围空间建立磁场,既简化电机结构,又节约能量。本文从永磁同步电动机的特点出发,结合实际运用来阐述推广永磁同步电动机的综合效益。

永磁同步电动机由定子和转子组成,定子与异步电动机相同,由三相绕组和定子铁心组成。转子上安装有预先磁化(充磁)过的永磁体,不需要外加能量就能在其周围空间建立磁场,既简化电机结构,又节约能量。本文从永磁同步电动机的特点出发,结合实际运用来阐述推广永磁同步电动机的综合效益。

永磁同步电机的突出优点

(1) 由于转子采用永磁体制成,因此磁通密度高,不需要励磁电流,消除了励磁损耗。与异步电机相比,减少了定子边绕组的励磁电流和转子边的铜、铁损耗,大幅度减少了无功电流,由于定、转子磁势同步,转子铁心无基波铁耗,因此效率(关系有功电能)和功率因素(关系无功电能)都比异步电动机高。永磁同步电动机一般设计即使在轻载运行时功率因素和效率也较高。

 

 

上图为某台永磁同步电动机与同规格异步电动机效率和功率因素的比较曲线。从电机的负载变化看, 稀土永磁同步电动机可以在25%~120% 额定功率的范围内保持高功率因数和高效率状态运行,而一般三相异步电动机通常只能在60%~100% 额定功率保持。

(2) 永磁同步电动机具有较硬的机械特性,对于因负载变化引起的电机转矩扰动具有较强的承受能力。永磁同步电动机转子铁心可做成镂空结构以减少转子惯量,而且启、制动时间都比异步电动机快很多,高转矩/惯量比使得永磁同步电动机比异步电动机更适合在快速响应的条件下运行。

(3) 永磁同步电动机的尺寸较异步电动机大幅减小,重量也相对减轻。同样散热条件和绝缘材料的永磁同步电动机比三相异步电动机功率密度大2倍以上。

(4) 转子结构大大简化,便于维护,提高了运行的稳定性。

 

 

永磁同步电机转子组件结构

三相异步电动机由于要设计较高的功率因素,就必需把定转子间的气隙做的很小,同时气隙的均匀性对电机的安全运行和振动噪声也至关重要,对此异步电动机对零部件的形位公差和装配同心度的要求就相对严格,对轴承游隙选择的自由度也比较少,较大机座的异步电机通常使用油浴润滑方式的轴承,必需在规定的工作时间内加注润滑油,油腔漏油或加注不及时都会加速轴承失效,在三相异步电动机维修中,轴承的维护占了很大的比例。另外由于三相异步电动机转子有感应电流的存在,轴承的电腐蚀问题也在近几年被很多研究者所关注。

永磁同步电动机则不存在此类问题。永磁同步电动机由于气隙较大,以上异步电动机气隙小而引起的相关问题在同步电动机上表现的并不明显,同时永磁同步电动机的轴承采用带防尘盖的脂润滑轴承,轴承在出厂时已封入了适量的优质润滑脂,可终生免维护。

永磁同步电机的典型应用

2.1电液伺服注塑机应用方案

传统注塑机使用三相异步电动机带定量泵,注塑机工作过程中,电机需长期运行。通过伺服油泵驱动系统的节能改造,永磁同步电动机的快速响应和大启动转矩,可以在注塑机需要完成注塑成型时,才启动永磁同步电动机带动油泵产生压力,在下料和合模的过程中,油泵主电机则处于停机状态,实现了间歇零功耗,通过对比节能率最高可达85% 。

在优异的伺服电机算法控制下,噪音大大低于普通注塑机。在配置低噪声螺杆泵的理想状态下,注塑机整机噪音低于70 分贝,实现静音运行,改善工作环境。

 

 

2.2铁矿干选机上的节能应用

使用现场为西北某采矿场,多粉尘环境。该设备共使用125台电动机,扬卷设备启动时需要有较大的启动力矩,而正常作业时电动机长期运行在30%~50%额定功率的轻载状态,原先使用的三相异步电动机其效率仅为65%左右,功率因数为0.4~0.6 左右,造成严重的能源浪费,选用永磁同步电动机,节能效果非常明显。节电测试统计数据如下:

 

 

 

 

用户关心的问题

3.1 电机寿命

整个电机的寿命取决于轴承的使用寿命,电机外壳采用IP54的防护等级,特殊环境下可以提高至IP65,满足大部分粉尘和潮湿环境的使用要求。在保证电机轴伸安装同轴度较好,转轴径向载荷适量的情况下,电机轴承最少使用寿命在2万小时以上。其次是散热风机的寿命,风机采用的是单相220V罩极马达,使用寿命比电容运转电机长。在粉尘潮湿环境下长期运行时,需定期清除风机上附着的粘性物质,以防止风机因负荷过重而烧毁。

3.2 永磁材料的失效与保护

永磁材料对永磁电机的重要性不言而喻,其成本占整台电机材料成本近1/4以上。对此四方对永磁材料制定了企业标准,其中包含耐腐蚀、一致性、高温退磁试验、线性退磁曲线试验等内容。现在的永磁材料已能在电机绕组极限允许温升下长时间运行,退磁率在2%以内。常规的永磁材料要求表面镀层承受大于24小时的盐雾试验,对氧化腐蚀较严重的环境,用户需联系厂家选用防护技术更高的永磁材料。

3.3线圈烧坏

传统的异步电机线圈烧坏故障率高达8%以上,主要与电机的热保护和电工材料的品质有关。本公司CM500系列永磁同步电动机线圈内埋有热敏元件,当线圈温升达到F级绝缘极限温升105K时,驱动器通过热敏元件采集的温度信号对电机实行过热保护,确保电机安全运行,同时电机定子采用两次真空浸漆工艺,大大提高了定子合格率。

从经济效益分析:永磁同步电动机特别适合重启动轻运行的使用场合,推广使用永磁同步电动机具有积极的经济效益和社会效益,对节能减排意义重大。在可靠性和稳定性方面,永磁同步电动机也具有可贵的优势。选用高效永磁同步电动机是一项一次性投资长期受益的过程。

声明:转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请与我

们联系,我们将及时更正、删除,谢谢。

  • 赞一个(
    0
    )
  • 踩一下(
    0
    )
分享到:
阅读延展
电动机 永磁同步电机 异步电机
  • 客户为什么要选择永磁电机?

    客户为什么要选择永磁电机?

    永磁同步电动机主要是由转子、端盖及定子等各部件组成。永磁同步电动机的定子结构与普通的感应电动机的结构非常相似,转子结构与异步电动机的最大不同是在转子上放有高质量的永磁体磁极,根据在转子上安放永磁体的位置的不同,永磁同步电动机通常被分为表面式转子结构和内置式转子结构。

  • 移动机器人系统遇见仿生软手BionicSoftHand 2.0

    移动机器人系统遇见仿生软手BionicSoftHand 2.0

    整套系统是与苏黎世联邦理工学院共同开发的,其采用了模块化的设计,包括了三个子系统:一个移动机器人、一个电动机械臂和BionicSoftHand 2.0。Festo首次在2019年展示了气动抓手,其基于人类的手掌。

  • 开关磁阻式电动机有怎样的特点?

    开关磁阻式电动机有怎样的特点?

    结构简单;电动机结构简单、成本低、可用于高速运转。SRM的结构比鼠笼式感应电动机还要简单。其转子机械强度极高,可以用于超高速运转(如每分钟上万转)。在定子方面,它只有几个集中绕组,因此制造简便、绝缘结构简单。

  • 伺服电机控制转速与干扰措施的学习总结

    伺服电机控制转速与干扰措施的学习总结

    在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。

  • 电机断轴是谁惹的祸

    电机断轴是谁惹的祸

    电动机的作用是把电能转换成机械能,而在能量转换过程中,由输出轴安装皮带轮或联轴器,而后通过皮带或联轴器配合传递转矩,带动设备运转做功。

  • 永磁电机的优良性能主要表现在哪些方面?没有劣势?

    永磁电机的优良性能主要表现在哪些方面?没有劣势?

    永磁同步电动机的优势更在于其两低两高,即损耗和温升低、功率因数和效率高,这也正是人们对于电机性能的追求,也就决定了永磁电机的市场应用地位。

  • 一种新型反凸极永磁同步电机的弱磁特性分析

    一种新型反凸极永磁同步电机的弱磁特性分析

    实现弱磁主要采用两种途径,一是增大负向的直轴弱磁电流,二是提高直轴电感。但是增大负向直轴弱磁电流不仅增加铜耗,而且还有可能引起不可逆退磁。采用增大直轴电感的方法又受到电机结构上的限制,因为内置式永磁同步电机转子中永磁体始终放置于直轴位置,无法获得较大数值的直轴电感。

  • 基于灵动MM32 SPIN系列MCU高频注入法侦测永磁同步电机的转子初始位置研究与应用

    基于灵动MM32 SPIN系列MCU高频注入法侦测永磁同步电机的转子初始位置研究与应用

    由于温室效应及全球暖化越趋严重, 如何节能的议题受到世界各国的重视。耗能高的电机应用上, 采用高效率节能永磁同步电机的趋势也越来越受消费者的欢迎, 消费者重视的节能、低震动、低噪音的要求, 也使得永磁同步电机驱动方式逐渐的朝向了的弦波驱动。

  • 应用于表贴式永磁同步电机转速环的复合PI无位置传感器

    应用于表贴式永磁同步电机转速环的复合PI无位置传感器

    该方法存在三大弊端:①使用位置传感器增大了电机体积,提高了成本;②复杂环境下位置传感器易出现故障,系统可靠性降低;③位置传感器检测的转子机械角度存在量化误差,使得对其微分得到的实际转速反馈存在测量噪声,影响闭环系统的跟踪性能。

  • 电梯电机为什么都要采用永磁同步电机?

    电梯电机为什么都要采用永磁同步电机?

    为了使电梯有良好的起、制动舒适性和平层准确度,在系统中加入了准确的转子位置装置和电压电流检测装置,随时确定电机磁场的大小、方向。位置检测装置采用转子位置传感器(光电编码器或旋转变压器等)。

  • 相对永磁同步电机,特斯拉为何热衷异步电机

    相对永磁同步电机,特斯拉为何热衷异步电机

    异步电机,自从发明家特斯拉改进性发明以来,结构一直比较稳定,而且非常简单可靠,维修容易,制造和维护成本非常低,这是它在工业场合广泛应用的根本原因。

  • 永磁同步电机与感应异步电机的差异化在哪?

    永磁同步电机与感应异步电机的差异化在哪?

    那么,为什么永磁同步电机能够赢得那么多新能源与传统车企的青睐呢?永磁同步电机与交流电机的差别在哪里?特斯拉、蔚来为何不是使用永磁同步电机呢?且听教授往下说!

  • 速度传感器试验台帮列车精准测速

    速度传感器试验台帮列车精准测速

    南铁技术推出的速度传感器试验台在现场应用过程中有诸多优势,设备采用工业微机、可视化编程软件、异步电机作为设备控制系统,能手动或自动测试速度传感器转速、波形、相位差、幅值等参数,具有打印、存储功能。

  • 相对永磁同步电机,特斯拉为何热衷异步电机

    相对永磁同步电机,特斯拉为何热衷异步电机

    异步电机,自从发明家特斯拉改进性发明以来,结构一直比较稳定,而且非常简单可靠,维修容易,制造和维护成本非常低,这是它在工业场合广泛应用的根本原因。

  • 永磁同步电机与感应异步电机的差异化在哪?

    永磁同步电机与感应异步电机的差异化在哪?

    那么,为什么永磁同步电机能够赢得那么多新能源与传统车企的青睐呢?永磁同步电机与交流电机的差别在哪里?特斯拉、蔚来为何不是使用永磁同步电机呢?且听教授往下说!

  • 常见的电机软起动模式

    常见的电机软起动模式

    软启动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的电机控制装置。异步电机启动性能主要两个指标,启动电流倍数和启动转矩倍数,软启动器就是在启动过程通过改变加在电机上的电源电压,减小启动电流、启动转矩。

  • 基于逆变器控制的异步电机离线参数自整定方法研究

    基于逆变器控制的异步电机离线参数自整定方法研究

    基于PWM逆变器-电机平台,在异步电机全静止状态下通过单相交流实验离线辨识参数,分析了注入的电流频率与励磁支路阻抗、转子支路阻抗的关系,以此选取合适的辨识频率。

  • 特斯拉、蔚来为何不用永磁同步电机?

    特斯拉、蔚来为何不用永磁同步电机?

    其次对于电机的工作来看,异步电机在工作的时候相对而言还是比较稳定的,电机在工作的时候产生高温、短路、甚至是电机工况激烈震荡工况时不会导致电机失磁,能够在复杂的工作环境中工作,也对周围工作温度的大幅度变化有比较强的适应能力。

微信

第一时间获取电子制造行业新鲜资讯和深度商业分析,请在微信公众账号中搜索“大比特商务网”或者“big-bit”,或用手机扫描左方二维码,即可获得大比特每日精华内容推送和最优搜索体验,并参与活动!

发表评论

  • 最新评论
  • 广告
  • 广告
  • 广告
广告
Copyright Big-Bit © 1999-2013 All Right Reserved 大比特资讯公司 版权所有      未经本网站书面特别授权,请勿转载或建立影像,违者依法追究相关法律责任