永磁同步電動機的應用

【摘 要】永磁同步電機的工作原理與同步電機的工作原理相同，是一種常用的交流電動機。本文從永磁同步電動機的工作原理和實際應用出發，通過它的電流、耗電量等參數比較，講述了永磁同步電機的節能優勢。

【關鍵詞】永磁同步電動機 磁場 漿液循環泵

一、永磁同步電動機的工作原理

從基本原理來講：永磁同步電機與傳統電勵磁同步電機是一樣的，其唯一區別為傳統的電勵磁同步電機是通過在勵磁繞組中通入電流來產生磁場的，而永磁同步電機是通過永磁體來建立磁場的，并由此引起兩者分析方法存在差異。

我們通常所說的永磁同步電動機是正弦波永磁同步電動機，同一般的同步電動機一樣，正弦波的定子繞組通常采用三相對稱的正弦分布繞組，或者轉子采用特殊形狀的永磁體以確保氣隙磁密沿空間呈正弦分布。在電動機的定子繞組中通入三相電流，在通入電流后就會在電動機的定子繞組中形成旋轉磁場，由于在轉子上安裝了永磁體，永磁體的磁極是固定的，根據磁極的同性相吸異性相斥的原理，在定子中產生的旋轉磁場會帶動轉子進行旋轉，最終達到轉子的旋轉速度與定子中產生的旋轉磁極的轉速相等，所以可以把永磁同步電機的起動過程看成是由異步啟動階段和牽入同步階段組成的。

二、永磁同步電動機的優點

（一）效率高、更加省電：

a、由于永磁同步電機的磁場是由永磁體產生的，從而避免通過勵磁電流來產生磁場而導致的勵磁損耗（銅耗）；

b、永磁同步電機的外特性效率曲線相比異步電機，其在輕載時效率值要高很多，這是永磁同步電機在節能方面，相比異步電機最大的一個優勢。對異步電機來講，其在輕載時效率很低，而永磁同步電機在輕載區，仍能保持較高的效率，其效率要高于異步電機20%以上。

c、由于永磁同步電機功率因數高，這樣相比異步電機其電機電流更小，相應地電機的定子銅耗更小，效率也更高。

d、系統效率高：永磁電機參數，特別是功率因數，不受電機極數的影響，因此便于設計成多極電機（如可以100極以上），這樣對于傳統需要通過減速箱來驅動負載電機，可以做成直接用永磁同步電機驅動的直驅系統，從而省去了減速箱，提高了傳動效率。

（二）功率因數高：

由于永磁同步電機在設計時，其功率因數可以調節，甚至可以設計成功率因數等于1，且與電機極數無關。而異步電機隨著極數的增加，由于異步電機本身的勵磁特點，必然導致功率因數越來越低，如極數為8極電機，其功率因數通常為0.85左右，極數越多，相應功率因數越低。即使是功率因數最高的2極電機，其功率因數也難以達到0.95。電機的功率因數高，電機電流就小，電機定子銅耗降低，更節能；

（三）電機結構簡單靈活：

a、由于異步電機轉子上需要安裝導條、端環或轉子繞組，大大限制了異步電機結構的靈活性，而永磁同步電機轉子結構設計更為靈活。

b、由于永磁同步變頻調速電機參數不受電機極數的限制，便于實現電機直接驅動負載，省去噪音大，故障率高的減速箱，增加了機械傳動系統設計的靈活性。

（四）可靠性高：

從電機本體來對比，永磁同步變頻調速電機與異步電機的可靠性相當，但由于永磁同步電機結構的靈活性，便于實現直接驅動負載，省去可靠性不高的減速箱；在某些負載條件下甚至可以將電機設計在其驅動裝置的內部，如風力發電直驅裝置，石油鉆機的絞車驅動裝置，從而可以省去傳統電機故障率高的軸承：大大提高了傳動系統的可靠性。

三、永磁同步電動機的應用

神華神東電力新疆米東熱電廠為兩臺300MW的循環流化床機組，脫硫系統采用濕法脫硫，兩臺機組采用相互獨立的兩個吸收塔，每個吸收塔配3臺漿液循環泵，由于脫硫系統容量較小，機組負荷在180MW以上時3臺漿液循環泵需同時運行，每臺電機負載在80%以上，低于180MW可停運一臺備用，在機組檢修期間將6kV漿液循環泵2B更換為永磁同步電機，型號為TYCKK5001-8，功率400kw，額定電流40.6A，功率因數0.98，轉速750轉，冷卻方式IC611，功率因數0.98。

更換前的異步電動機型號為YKK500-8，功率400kw，額定電流48.5A，功率因數0.98，轉速743轉，冷卻方式IC611，功率因數0.836.

從電動機額定參數上可以看出，同樣的額定功率，永磁同步電機額定電流比異步電機小7.9A，功率因數高了0.144，為說明漿液循環泵電機換型后的效果，對換型前后各調取了六天的電流和耗電量等數據做以下對比：

漿液循環泵

從上表可以看出，更換為永磁同步電機后，在基本同樣的吸收塔密度下，電機的電流減少了近9A，一天可以節約電量1000度左右，一個月可以節約電量31000度電左右，如果兩臺吸收塔6臺電機全部改成永磁同步電機，一個月可以節約186000度電左右，節電效果明顯。

結論：

從現場的實際應用來看，永磁同步電動機節能效果明顯，尤其在電機輕載以及未達到額定負載的情況下，對于大量使用電機的企業或用戶應考慮考慮永磁同步電機的改造。

作者簡介：

張志永：（1980· 10 ）.男.漢.新疆.神華神東電力有限責任公司新疆米東熱電廠.