1.效率及功率因素
異步電機在工作時,轉子繞組要從電網(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子繞組中發(fā)熱消耗掉,該損耗約占電機總損耗的20~30%,它使電機的效率降低。該轉子勵磁電流折算到定子繞組后呈感性電流,使進入定子繞組中的電流落后于電網(wǎng)電壓一個角度,造成電機的功率因數(shù)降低。
另外,從永磁同步電機與異步電機的效率及功率因數(shù)曲線(圖1)可以看出,異步電動機在負載率(=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)濟區(qū)內運行,即負載率在75%-100%之間。
永磁同步電機在轉子上嵌了永磁體后,由永磁體來建立轉子磁場,在正常工作時轉子與定子磁場同步運行,轉子中無感應電流,不存在轉子電阻損耗,只此一項可提高電機效率4%~50%。
由于在水磁電機轉子中無感應電流勵磁,定子繞組有可能呈純阻性負載,使電機功率因數(shù)無限接近為1。從永磁同步電機與異步電機的效率及功率因數(shù)曲線(圖1)可以看出,永磁同步電機在負載率>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%。
2.工作溫升
由于異步電機工作時,轉子繞組有電流流動,而這個電流以熱能的形式消耗掉,所以在轉子繞組中將產生大量的熱量,使電機的溫度升高,影響了電機的使用壽命。
由于永磁電機效率高,轉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,使電機溫升低,極低的溫升也保證了永磁體的壽命,延長了電機的使用壽命,在電梯曳引機的全面應用也證明了這一點。
3.對電網(wǎng)運行的影響
因異步電機的功率因數(shù)低,電機要從電網(wǎng)中吸收大量的無功電流,造成電網(wǎng)、輸變電設備及發(fā)電設備中有大量無功電流,進而使電網(wǎng)的品質因數(shù)下降,加重了電網(wǎng)及輸變電設備及發(fā)電設備的負荷,同時無功電流在電網(wǎng)、輸變電設備及發(fā)電設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,進一步增加了電兩能量的損失,加重了電網(wǎng)負荷。
在永磁電機轉子中無感應電流勵班,電機的功率因數(shù)高,提高了電網(wǎng)的品質因數(shù),使電網(wǎng)中不再需安裝補償器。同時,因永磁電機的高效率,也節(jié)約了電能
4.節(jié)能計算
當一臺電動機在額定負載下的效率由η1提高到η2時,該電動機運行一年所節(jié)省的電能ws(kW?h)如下公式:
式中:PN----電動機額定功率(kW);
LF%--電動機運行負載率;
Th----年運行時間(h)。
以22kW-4P電機額定工況為例,Y系列異步電機的效率有91.5%,改成高效永磁電機后效率提高到94.7%時,臺每年節(jié)約電能:4.09x103 kW.h
注:以上是在額定工況下進行計算,如果在負載率變化和轉速范圍較寬的工況下節(jié)能效果遠遠大于額定點。
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