刍议永磁同步电机的节能改造分析

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永磁同步电机结构特性与节能措施探析

永磁同步电机结构特性与节能措施探析

永磁同步电机结构特性与节能措施探析作者:张明杰来源:《科学与财富》2018年第36期摘要:永磁同步电机作为一种新型节能电机,凭借其高效率、高功率因数、起动力矩大、温升低、噪声小等特性,以及节电、安全免维护、运转率高等优势,在诸多行业有着广泛的应用。

永磁同步电机包括调速永磁同步电机、永磁无刷直流电机、异步启动永磁同步电机。

文中所述永磁同步电机仅指调速永磁同步电机,多用于大功率设备的驱动系统。

笔者通过对比供水系统永磁同步电机与异步电机,总结出其他行业应用永磁同步电机设备的几个使用工况,结合行业目前使用情况,对设备适用性进行了初步的分析。

关键词:永磁同步电机;高效率;调速;适用性;节能措施永磁同步电机损耗仅约为异步电机的50%,主要原因在于:第一,永磁同步电机定子铜损及铁损明显低于异步电机,且其独有的定子铁损(惯性运行时)也明显低于异步电机独有的转子铜损;第二,异步电动机通常制成风冷式,而永磁同步电动机由于损耗少,可制成全封闭式,进而使得机械损耗(风损)大幅降低。

本文对永磁同步电机与传统异步电机从电机结构、特性、使用情况、成本等角度进行了对比分析;并结合永磁同步电机的设备使用工况特点及目前设备应用节能情况。

1永磁同步电机与异步电机的对比永磁同步电机具有如下特点及优点:永磁同步电机与异步电机相比,如异步电机为高效电机,在满载时电机效率平均差2%(异步电机为普通电机时相差~5%),优势不明显;在半载时,电机效率平均差10%,有优势;在轻载时,异步电机效率至少会差15%~20%,而永磁同步电机的效率和功率因数受负载率的影响很小,具有宽的经济运行范围,相对异步电机而言,轻载时节电效果明显。

永磁同步电机功率因数平均高达0.95~0.99,比常规高效电机的0.86~0.94高出5%~10%;空载电流低,以315kW电机为例,空载电流为2.5A,普通电机为10~20A。

永磁同步电机与异步电机相比,起动扭矩大,可达到额定值的2.2倍,而普通异步电动机只能达到55%左右,因此选择时比传统异步电动机的功率要小。

永磁电动机节能原理分析 刘雪东

永磁电动机节能原理分析 刘雪东

永磁电动机节能原理分析刘雪东摘要:永磁电动机是胶带输送机上的重要传动设备,常用于油田煤矿开发中。

在井下煤矿开采中,胶带输送机在长时间运行下,常因各种因素降低传动效率,提高电能消耗,是同一种典型的低效率、高耗能的设备。

基于此,本文对永磁电动机的节电展开研究,并简述了节电后永磁电动机在应用方面的价值,希望为开采节约能源,提高企业经济效益。

关键词:永磁;同步;高效;节能科学技术的进步,变频技术的发展,在井下使用的胶带输送机上,使用智能永磁直驱同步电动机作为驱动模式,能够有效降低电动机无功消耗,节约电能,提高胶带输送机的效能[1]。

节能减排、低碳经济是当今世界共同关注的话题,是我国电力产业战略目标,也是发电企业发展绿色产业应负的社会责任。

发电厂用电耗用量的降低是电厂节能降耗工作重点关注的目标。

据统计,全国电机类设备耗电比例达到总发电量的70%,因此电机类设备的节能降耗是厂用电降低的首要研究对象和重要目标。

1永磁电机的发展世界上发明的第一台电动机是永磁电机。

永磁电机因转子上安装有永磁磁钢材料而得名,特点是具有高效节能的优越性能。

因为永磁材料成本较高、磁密度低难以制造大容量电机而陷于发展瓶颈。

而异步交流电机因价格成本优势却得到快速广泛应用。

随着电力电子技术和微计算机的发展,20世纪70年代永磁同步电动机开始应用于交流变频调速系统。

由于永磁材料和永磁电机的飞速发展,尤其是电机体积及重量下降,全球各国都在研制永磁电机,其中德国西门子公司纽伦堡电机厂于1986年研制成功一台额定功率为1100kW、转速为230r/min的六相钐钻永磁同步电动机及其控制系统。

加拿大纽芬兰大学的M.A.Rahman教授于1990年研制成功当时功率最大的25hp四极异步起动永磁同步电动机,其中效率最高的达到了94%。

英国1996年展出了装有两台2100kW永磁电动机名为“海魂”号的轻型隐身护卫舰设计模型。

法国的热蒙-施奈德(Jeumont-Schneider)公司于1987年制造了第一台400kW永磁电动机样机,转速为500r/min。

刍议永磁同步电机的节能改造分析

刍议永磁同步电机的节能改造分析

刍议永磁同步电机的节能改造分析发表时间:2019-07-05T11:55:31.370Z 来源:《防护工程》2019年第7期作者:刘军[导读] 本文就针对永磁同步电机的节能改造进行了简要探讨,以供参考。

合肥水泥研究设计院有限公司安徽合肥 230051 摘要:随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展,永磁同步电机得以迅速的推广应用。

根据科学技术进步极大地推动了同步电机的发展,本文就针对永磁同步电机的节能改造进行了简要探讨,以供参考。

关键词:永磁同步电机;节能改造随着《中国制造2025》的贯彻和实施,我国工业也面临着由大国向强国的全面转型升级。

生产设备高速化、智能化、自动化日新月异,节能减排、绿色发展新举措、新方法、新装备不断涌现。

节能降耗将成为企业管理的重要课题。

通常设备的良好运行和节能新技术、新工艺、新理念的运用,会给企业降低成本、提高竞争力带来意想不到的效果。

电机是所有设备重要组成部分,电机本身的节电效果直接影响设备的运行效益。

1永磁同步电动机的简述永磁同步电动机就是指采用永磁体代替通电线圈励磁的电机。

由于永磁电机的转子是永磁体,所以永磁电机发展与永磁材料的发展密不可分。

虽然之前有很多关于永磁电机的研究,但直到铷铁硼的出现,才使得永磁电机真正被人们重视,也才使得永磁电机真正被各行各业所采用。

近年来,随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展,永磁同步电机得以迅速推广应用。

与传统的电励磁同步电机相比,永磁同步电机、特别是稀土永磁同步电机,具有损耗少、效率高、节电效果明显的优点。

永磁同步电动机以永磁体提供励磁,使电机结构较为简单,降低了加工和装配费用,省去了容易出问题的集电环和电刷,提高了电机运行的可靠性;又因为无需励磁电流,没有励磁损耗,提高了电机的效率和功率密度,因而是近几年研究较多、并在各个领域中应用越来越广泛的一种电机。

在节约能源和环境保护日益受到重视的今天,对其研究就显得非常必要。

磨煤机改装永磁同步电动机节能效果分析

磨煤机改装永磁同步电动机节能效果分析
PM SM i s 9 . 46 .
Ke y wo r d s : t he r ma l po we r pl a n t , c o a l mi l l , p e r ma ne nt ma g ne t s yn c hr o no us mo t o r, a s yn c hr o n ous mo t o r, a c —
t i v e po we r , r e a c t i v e po we r , e n e r gy s a v i n g
目前 , 我 国主要 以火力 发 电为 主 , 这样 不仅 消耗
大 量 的煤 炭 资源 , 而且 造 成 较 大 的 环境 污 染 。节 能
电厂 得到 应用 , 并进 行 了相 关 的试 验 l _ 】 。高效 高 压 永磁 同步 电动 机采 用 永 磁体 励 磁 , 基本 不 需 要 无 功 励磁 电流 , 可 以显 著 提 高 功 率 因数 , 功 率 因 数 接 近
En e r g y s a v i ng e f f e c t s o f c o a l mi l l a f t e r i ns t a l l a t i o n o f
p e r ma ne n t ma g n e t s y nc h r o n o 2种 电动机 的 功 率参 数 进行 对 比。 结果 表 明 , 磨煤 机 装 配 永磁 同步 电
动机 相对 异步 电动机 综合 节 电率 为 9 . 4 6 。
[ 关 键
词]火 力发 电厂 ; 磨 煤机 ; 永磁 同步 电动 机 ; 异 步电动机 ; 有 功 功率 ; 无功 功率 ; 节 能
c e nt y e a r s gr a d ua l l y .Ac c or d i ng t o a n e ne r gy s a v i ng e v a l ua t i o n t e s t f or a PM SM u s e d o n a c oa l mi l l , t hi s pa — pe r e v a l ua t e d t he e ne r g y s a v i ng r e s ul t o f t he PM SM .The e ne r gy s a v i n g e f f e c t o f t he PM SM W3 S a na l y z e d b y me a s ur i n g a n d c o mp a r i ng t he a c t i v e po we r a nd r e a c t i v e po we r of t he PM S M a n d a s y nc h r on ou s mo t o r o n a c o a l mi l l u nde r c o nd i t i o ns wi t h d i f f e r e nt c o a l vo l ume s . The t e s t r e s u l t s h ows t ha t , c o mp a r e d wi t h t he c oa l

永磁电机节能的措施

永磁电机节能的措施

永磁电机是一种采用永磁体励磁的电动机,相比于传统的电励磁电机,永磁电机具有更高的效率和节能效果。

以下是一些永磁电机节能的措施:优化设计:优化永磁电机的设计是实现节能的关键。

通过合理的电磁设计、结构设计和热设计,可以减小电机的体积、重量和损耗,提高电机的效率。

选用高性能的永磁材料:高性能的永磁材料能够提高永磁电机的磁场强度和效率,从而降低能耗。

降低损耗:降低永磁电机的损耗是节能的重要手段。

通过改进电机设计、优化控制策略等措施,可以有效地减小电机的铁损、铜损和机械损耗。

应用变频技术:变频技术可以实现对永磁电机的精确控制,使电机在不同工况下都能高效运行,从而达到节能效果。

优化控制系统:优化永磁电机的控制系统,根据实际工况调整电机的运行参数,可以有效地提高电机的运行效率,降低能耗。

维护保养:定期对永磁电机进行维护保养,保证电机的正常运行,避免因机械故障或电气故障导致的能耗增加。

总之,永磁电机节能的措施可以从多个方面入手,包括优化设计、选用高性能的永磁材料、降低损耗、应用变频技术、优化控制系统和维护保养等。

这些措施可以提高永磁电机的效率,降低能耗,从而实现节能目标。

高效稀土永磁同步电动机节能应用探讨

高效稀土永磁同步电动机节能应用探讨

式 中 : 为 高效 电机效 率 ; 为普 通 电机效 率 ;2 输 P为
出 功 率
22 功 率 因数 对 节 能 效 果 的 影 响 .
1 结 构与 原 理
异 步 起 动 稀 土 永 磁 电 动 机 ( 下 简 称 P M) 在 异 步 以 MS 是 电动 机 的基 础 上 . 其 转 子 边 鼠笼 内 侧 镶 入 稀 土 永 磁 磁 钢 而 将 成 , 的 运 行 原 理 与 电 励 磁 同 步 电 动 机 相 同 . 以 永 磁 体 提 它 是
() 3 设计 较高 的功率 因数 , 即较小 的激磁 电流 , 使定 子绕
组铜 损较小 。
但 还是有相 当一部 分人对其 持观望 和怀疑 的态度 . 究其 原因
在 于 对 其 特 性 不 甚 了解 . 此 我 们 还 须 在 推 广 应 用 方 面 做 更 因 多 更 扎 实 的 工 作 由 于 稀 土 永 磁 电动 机 与 普 通 感 应 电动 机 相 比 有 其 独 特 的 性 能 . 时 其 性 能 受 环 境 温 度 、 t n 压 和 永 同 #:电 - 0
电机节 能应用特 点及注 意事项 。
关 键 词 异 步 起 动 稀 土 永 磁 同步 电动 机 节 能 效 率
功 率 因数
中 图分 类 号 : M3 1 T 5
文献标识 码 : A
文章编号 :6 2 9 6 ( 1 )6 0 2 - 3 1 7 - 0 42 10 - 0 3 6 ) 男 , 刘 1 6 - , 高级 工程 师 , 业 于福 州 大 学 电 气 系 电机 电 器专 业 。 现从 事 电机 节 能 产 品 的研 究与 开 发 . 要 研 究 方 向 为 稀 土 毕 主 永磁 电机 及 微 特 电机 等 。

永磁同步电机的降本增效方法

永磁同步电机的降本增效方法

永磁同步电机的降本增效方法
一、优化电机设计:
1. 选用合适的材料:选择高性能的永磁材料,如钕铁硼(NdFeB)磁体,具有高磁能积和良好的热稳定性,能够提高电机的磁能转换效率。

2. 提高电机的绕组设计:采用适当的绕组形式和电机结构,减小绕组电阻和漏阻抗,降低电机的电阻损耗和铜损耗。

3. 优化电机的磁路设计:通过改变磁路结构、增加磁路截面积等方式,减小磁路的磁阻,提高电机的磁能利用率。

二、改进控制策略:
1. 采用高效的磁场定向控制(FOC)策略:FOC是一种基于电流控制的控制策略,能够实现电机磁场的精确控制,提高电机的效率和响应速度。

2. 应用先进的最大转矩控制(MTC)算法:MTC算法能够实现在不同负载条件下,使电机输出最大转矩,提高电机的输出功率和转矩密度。

3. 采用预测控制策略:预测控制策略能够根据电机的工作状态和负载特性,预测电机的转速和转矩需求,从而优化控制策略,提高电机的效率和动态响应性。

三、应用新技术:
1. 采用无感应传感器技术:无感应传感器技术能够实现对电机位置和转速的无接触测量,减少传感器的使用和维护成本,提高系统的可靠性和降低成本。

2. 应用智能控制技术:通过引入人工智能、模糊控制、神经网络等技术,对电机的工作状态进行智能化分析和控制,优化电机的运行效率和能耗。

通过优化电机设计、改进控制策略和应用新技术等方法,可以有效降低永磁同步电机的成本,并提高其效率和性能。

这些方法在实际应用中具有一定的可行性和可操作性,能够为永磁同步电机的降本增效提供有效的解决方案。

永磁同步电动机节能降耗作用研究

永磁同步电动机节能降耗作用研究

永磁同步电动机节能降耗作用研究随着人们环保意识的提高和国家对节能与降耗的要求越来越高,永磁同步电动机的应用越来越广泛。

与传统的电动机相比,永磁同步电动机具有更高的效率、更小的体积和更好的动态性能等优点,因此在很多领域得到了广泛的应用。

永磁同步电动机的节能降耗作用主要来自以下几个方面:1. 高效率永磁同步电动机具有更高的效率,相同的输出功率下,其耗电量更少。

根据数据统计,相同功率永磁同步电动机的效率可以比普通异步电机提高5%-10%。

这是由于永磁同步电动机采用了永磁体,可以减少定子电阻、铜损,从而降低了电机的电阻损耗。

因此,高效率是永磁同步电动机的最大优势之一。

2. 较小的体积永磁同步电动机由于无需外部增加磁场,可以使用小型化的定子,从而减小电机的尺寸。

相同输出功率下,永磁同步电动机比异步电机可以减小体积约30%,从而降低了电机制造成本。

此外,由于体积较小,散热面积变小,从而进一步减小散热的能耗,提高了电机的效率。

3. 更好的动态性能永磁同步电动机的响应速度非常快,能够快速地调整输出功率。

这是因为永磁同步电动机采用无刷直流电机,转子上的永磁体保持强磁场,能够更好地与控制器协同工作,在转速和力矩控制等方面更加精准和可靠。

4. 更加环保相较于传统的同步电机和异步电机,永磁同步电动机在节能降耗方面有更明显的环保作用。

由于它的高效率和小体积等特性,可以降低非化石能源的消耗。

此外,由于永磁同步电动机较少产生电磁干扰和噪声,减少了对机器和环境的污染。

总之,永磁同步电动机的节能降耗作用是普遍认可的。

随着技术的不断进步和市场需求的增长,永磁同步电动机在未来的应用前景非常广阔,在环保和节能方面将大有可为。

除了以上几个方面,永磁同步电动机的节能降耗作用还包括以下方面:5. 高效的负载承受能力永磁同步电动机在高负载下仍然能够保持高效率工作,在不影响机器性能和寿命的情况下,可以承受更大的负载。

这使得永磁同步电动机适用于需要长时间高效运行的应用场景,如工业生产线、机器人等。

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刍议永磁同步电机的节能改造分析
摘要:随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的
快速发展,永磁同步电机得以迅速的推广应用。

根据科学技术进步极大地推动了同
步电机的发展,本文就针对永磁同步电机的节能改造进行了简要探讨,以供参考。

关键词:永磁同步电机;节能改造
随着《中国制造2025》的贯彻和实施,我国工业也面临着由大国向强国的全面转型升级。

生产设备高速化、智能化、自动化日新月异,节能减排、绿色发展新举措、新方法、新装备不断涌现。

节能降耗将成为企业管理的重要课题。

通常设备
的良好运行和节能新技术、新工艺、新理念的运用,会给企业降低成本、提高竞
争力带来意想不到的效果。

电机是所有设备重要组成部分,电机本身的节电效果
直接影响设备的运行效益。

1永磁同步电动机的简述
永磁同步电动机就是指采用永磁体代替通电线圈励磁的电机。

由于永磁电机
的转子是永磁体,所以永磁电机发展与永磁材料的发展密不可分。

虽然之前有很
多关于永磁电机的研究,但直到铷铁硼的出现,才使得永磁电机真正被人们重视,也才使得永磁电机真正被各行各业所采用。

近年来,随着电力电子技术、微电子
技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展,永磁同步电机得以迅速推
广应用。

与传统的电励磁同步电机相比,永磁同步电机、特别是稀土永磁同步电机,具有损耗少、效率高、节电效果明显的优点。

永磁同步电动机以永磁体提供
励磁,使电机结构较为简单,降低了加工和装配费用,省去了容易出问题的集电
环和电刷,提高了电机运行的可靠性;又因为无需励磁电流,没有励磁损耗,提
高了电机的效率和功率密度,因而是近几年研究较多、并在各个领域中应用越来
越广泛的一种电机。

在节约能源和环境保护日益受到重视的今天,对其研究就显
得非常必要。

2永磁同步电机与异步电机的分析
2.1永磁同步电机节电的机理
永磁同步电机与异步电机的损耗对比表1所示。

其中定子铜耗变化原因是定
子电流减少,I2R减少;转子铜耗的变化原因是永磁电机同步运转,无滑差;定
子铁耗的变化原因是永磁电机采用了低损耗矽钢片;转子铁耗的变化原因是永磁
电机同步运转,无滑差;励磁铜耗的变化原因是励磁动率电磁钢提供;杂散损耗
的变化原因是永磁电机单边气隙大;风摩损耗的变化原因是永磁电机温升低,可
使用节能风扇。

由于永磁同步电机各种损耗的明显减少,导致永磁同步电机效率的提高,因
此永磁同步电机相对于异步电机实实在在地在节能。

2.2永磁同步电机与异步电机能效等级的对比
永磁同步电机可达到一级能耗,异步电机最多可达到二级能耗,一般为三级
或四级能耗。

2.3异步电机和永磁同步电机可能达到的能效等级
异步电机能达到能效二级,欲达到能效一级就十分困难;而永磁同步电机能
达到能效一级(ie4)。

经过努力,采取必要的技术措施,永磁同步电机能效限定
值达到ie5也是有可能的,所以永磁同步电机将成为我国电机行业节能减排、能
效提升的龙头产品,应用将越来越广泛。

2.4永磁同步电机的上游技术业已成熟
我国稀土资源丰富,稀土矿的储量占世界储量的80%,居世界首位。

稀土永
磁材料和稀土永磁电机的科研水平都达到了国际先进水平,实现了产业化充分发
挥我国稀土资源丰富的优势,大力研究和推广应用以稀土永磁电机为代表的各种
节能电机,将资源优势转化为经济优势,具备了前提性条件和基础。

3稀土永磁同步电机的节能改造应用
3.1th578J型电机主电机试验
3.1.1同品种、同机台、同速度两种电机节电对比th578J型电机,1008锭,
主电机45kW,异步电机F2VP225m-4型(45kW),永磁同步电机xY225m-4
型(45kW),异步电机和永磁同步电机试验对比相关数据可知,45kW永磁同步
主电机在同台车、同品种上相比异步电机节电在4%以上,且温度低于异步电机。

3.1.2同品种、同机台不同速度段时节电对比
试验品种为JC9.8tex,th578J型电机,1008锭,主电机45kW,异步电机
F2VP225m-4型(45kW),永磁同步电机xY225m-4型(45kW),做异步电机
和永磁同步电机试验对比相关数据可知,同步电机与异步电机在同机台、同品种
不同速度段时节电对比均在4%以上,且随着速度的提高,节电对比呈下降趋势。

3.1.3在同机台、同品种,不同定长时节电对比
试验品种为JC9.8tex,th578J型电机,1008锭,主电机45kW,机台号409#,平均锭速17850r/min,两种定长分别取平均值,异步电机F2VP225m-4型
(45kW),永磁同步电机xY225m-4型(45kW),异步电机和永磁同步电机试
验对比相关数据可知,永磁同步电机与异步电机在同机台、同品种不同定长时节
电对比在4%以上,且随着定长的提高,节电对比呈下降趋势(即:随着负载的
增加,节电对比呈下降趋势)。

3.2负压风机电机试验
对th578J型1008锭电机11kW的负压风机电机,就异步电机和永磁同步电机做节能对比测试,试验品种为JC9.8tex,平均锭速17760r/min,负压2700kPa。

由相关数据可知,11kW负压风机电机的永磁同步电机较异步电机在同机台、同
品种、同速度段、同负压的情况下节电对比在10%以上,效果明显。

3.3主电机永磁同步电机的节能改造
经过一年的反复测试论证,主电机永磁同步电机与异步电机节电对比均在4%
以上。

我们决定对th578J型1008锭集电机(2013年设备)的主电机(45kW)进行节能改造,由异步电机改为永磁同步电机,第一阶段改19台车已经完成,第
二阶段改20台车正在进行。

3.3.1改造内容
45kW主电机由异步电机改为永磁同步电机;对于45kW主电机变频器,我们
设备已带变频器,只需要改一个变频器逻辑板即可。

3.3.2改造效果
①月度电流跟踪验证。

主电机改为永磁同步电机,19台车主电机电流与大面积同品种异步电机主电机电流对比柱状图如图1所示。

其中1月为改造前,4月、8月和12月为改造后。

由图1可看出,19台车主电机由异步电机改为永磁同步
电机后,与改前比主电机电流呈下降趋势;改后大面积主电机电流较改前大面积
异步主电机电流也呈下降趋势。

②降低生产成本,增加效益。

主电机由异步电机
改为永磁同步电机后,节电比按4%算,JC9.8tex集聚纺千米节电为1.18kW?h,
一落纱(5.5h,定长按4500m)节电5.3kW?h,每天按4.3落纱,每台车每天节
电4.3×5.31=22.8(kW?h);每台每月节电为30×22.8=684(kW?h);每台车每年(按350天算)节电22.8×350=7980(kW?h);大约两年可收回投资成本(按保守估算)。

③主电机温度下降。

主电机由异步电机改为永磁同步电机后,主电机温度降低了3℃左右,为夏季车间降温和空调用电的降低提供了有利条件。


电机改为永磁同步电机后,开车后无倒转现象,对车间生产无影响。

结语
总而言之,永磁同步电机从设计原理到实际应用技术已经日趋成熟,各企业
应根据自己的实际情况进行节能改造。

我们是在新设备三级能耗的基础上改造的,节电对比在4%以上。

目前大部分企业的电机在三级和四级能耗之间,若进行改造,节电对比会更高。

参考文献
[1]陈义中.用稀土永磁同步电机取代普通电机的节能改造[J].电机技
术,2017(2):42-43.
[2]姜远远,闫强波,郑建平.基于交流调速永磁同步电机技术对潜水泵的节能改
造[J].电动工具,2017(6).。

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