永磁同步电机原理及其应用分析教学文稿.ppt

《永磁同步电机原理及其应用分析教学文稿.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、永磁同步电机原理及其应用分析发展永磁同步电机的意义我国电动机保有量大，消耗电能大，设备老化，效率较低。永磁同步电动机(PMSM)具有体积小、效率高、功率因数高、起动力矩大、力能指标好、温升低等特点。3IE1为标准效率：相当于我国目前生产的普通系列感应电动机的效率水平；IE2为高效率：比普通电机的效率平均提高2.75个百分点，损耗平均下降20％左右；IE3为超高效率：效率再提高1.5～2个百分点，损耗平均再降低15％左右，只有美国2010年达到IE3能耗水平，强制执行；1国际新标准：发展永磁同步电机的意义发展永磁同步电机的意义根据国内外调查，工业领域电动机年平均运行时间约在3

2、000h左右，但在石油、化工、造纸、冶金、电力等行业，电动机年运行时间往往超过6000h，对于这些运行时间长的场合，如采用永磁电动机将会对能源节约带来更显著的效果。据统计，2006和2007年全国共生产各种电动机2．5亿kW，其中中小型电动机年产量约占总产量的70％～80％。中小型电动机耗电量占总发电量的50％，加上大型电动机和微电机，耗电量达60％，是电力生产部门最大的用户。如果效率平均提高一个百分点，则将会节约电能1833万kw，按工业用电0．6元k/w．h计算，则可节约电费1100万元左右，同时还可以减少663万kg炭排量。根据《京都议定书》，每吨炭排量可以销售到15

3、～18美元，中国和联合国正在北京筹建炭交易中心，预计2012年，中国炭排量定额占41％，也就是说超过41％，要花钱买炭排量，低于41％，可以卖出。因此高效永磁同步电动机从国家政策导向和市场需求方面都有其他电机不可替代的优势，市场前景非常广阔。永磁同步电机基本原理电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。为在电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场，可有两种方法：一种是在电机绕组内通以电流来产生磁场，如普通的直流电机，同步电机和异步电机等；另一种是由永磁体来产生磁场，即永磁同步电机。从基本原理来讲：永磁同步电机与传统电励磁同步电机是一样的，其唯一区别为传统的电励

4、磁同步电机是通过在励磁绕组中通入电流来产生磁场的，而永磁同步电机是通过永磁体来建立磁场的，并由此引起两者分析方法存在差异。永磁同步电机相比交流异步电机优势1、效率高、更加省电：a、由于永磁同步电机的磁场是由永磁体产生的，从而避免通过励磁电流来产生磁场而导致的励磁损耗（铜耗）；b、永磁同步电机的外特性效率曲线相比异步电机，其在轻载时效率值要高很多，这是永磁同步电机在节能方面，相比异步电机最大的一个优势。因为通常电机在驱动负载时，很少情况是在满功率运行，这是因为：一方面用户在电机选型时，一般是依据负载的极限工况来确定电机功率，而极限工况出现的机会是很少的，同时，为防止在异常工况

5、时烧损电机，用户也会进一步给电机的功率留裕量；另一方面，设计者在设计电机时，为保证电机的可靠性，通常会在用户要求的功率基础上，进一步留一定的功率裕量，这样导致在实际运行的电机90%以上是工作在额定功率的70%以下，特别是在驱动风机或泵类负载，这样就导致电机通常工作在轻载区。对异步电机来讲，其在轻载时效率很低，而永磁同步电机在轻载区，仍能保持较高的效率，其效率要高于异步电机20%以上。永磁同步电机相比交流异步电机优势c、由于永磁同步电机功率因数高，这样相比异步电机其电机电流更小，相应地电机的定子铜耗更小，效率也更高。d、系统效率高：永磁电机参数，特别是功率因数，不受电机极数的

6、影响，因此便于设计成多极电机（如可以100极以上），这样对于传统需要通过减速箱来驱动负载电机，可以做成直接用永磁同步电机驱动的直驱系统，从而省去了减速箱，提高了传动效率。永磁同步电机相比交流异步电机优势2、功率因数高：由于永磁同步电机在设计时，其功率因数可以调节，甚至可以设计成功率因数等于1，且与电机极数无关。而异步电机随着极数的增加，由于异步电机本身的励磁特点，必然导致功率因数越来越低，如极数为8极电机，其功率因数通常为0.85左右，极数越多，相应功率因数越低。即使是功率因数最高的2极电机，其功率因数也难以达到0.95。电机的功率因数高有以下几个好处：永磁同步电机相比交流

7、异步电机优势a、功率因数高，电机电流小，电机定子铜耗降低，更节能；b、功率因数高，电机配套的电源，如逆变器，变压器等，容量可以更低，同时其他辅助配套设施如开关，电缆等规格可以更小，相应系统成本更低。c、由于永磁同步电机功率因数高低不受电机极数的限制，在电机配套系统允许的情况下，可以将电机的极数设计的更高，相应电机的体积可以做得更小，电机的直接材料成本更低。上图典型的效率曲线对比左图典型的功率因数曲线对比永磁同步电机相比交流异步电机优势3、电机结构简单灵活：a、由于异步电机转子上需要安装导条、端环或转子绕组，大大限制