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永磁同步电机与异步电机区别的探讨

发布时间:2021-03-30 09:10
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永磁同步电机

永磁同步电机(PMSM)是一种由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机。永磁体作为转子产生旋转磁场。三相定子绕组在旋转磁场的作用下与电枢反应,感应出三相对称电流。此时,转子动能转化为电能,PMSM作为发电机。另外,在定子侧引入三相对称电流时,由于三相定子空间位置相差120度,三相定子电流在空间产生旋转磁场,转子在旋转磁场中的电磁力作用下运动,此时电能转化为动能,永磁同步电机作为电机使用。

异步电机

当电机的三相定子绕组中引入三相对称交流电时,会产生旋转磁场,切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组为闭合路径)。载流转子导体在定子旋转磁场的作用下会产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电机旋转,电机的旋转方向与旋转磁场的旋转方向相同。当导体在磁场中切割磁力线时,导体中会产生感应电流,因此得名“感应电机”。感应电流和磁场的共同作用对电机转子施加驱动力。

永磁电机和异步电机的区别

1.高效率

这里所说的高效率,不仅仅是指额定功率点的效率与普通三相异步电动机相分离,而是指其在整个调速范围内的平均效率。永磁同步电机的励磁磁场由永磁体提供,转子不需要励磁电流,提高了电机效率。与异步电机相比,它可以在任何速度点节省电能,尤其是在低速时。

2.起动转矩

一般永磁同步电机也采用异步起动方式。由于永磁同步电机正常工作时转子绕组不工作,所以在设计永磁电机时,转子绕组可以完全满足高起动转矩的要求,例如起动时间从1.8倍增加到2.5倍,甚至更大。

3.对电网运行的影响

由于异步电动机的功率因数低,电动机需要从电网中吸收大量的无功电流,导致电网和发电设备中产生大量的无功电流,进一步降低了电网的品质因数,增加了电网、炮变电设备和发电设备的负荷。同时,无功电流消耗电网、变电设备和发电设备中的部分电能,导致电网效率低下,影响电能的有效利用。同样,由于异步电机效率低,需要从电网中吸收更多的电能来满足发电需求,这进一步增加了电能和负载的损失,加重了电网的负荷。永磁电机转子无感应电流励磁,电机功率因数高,提高了电网品质因数,无需在电网中安装补偿器。同时,由于永磁电机的高效率,也节约了电能。

4.体积小,重量轻

由于使用高性能永磁材料提供磁场,永磁电机的气隙磁场比感应电机大,永磁电机的体积和重量比感应电机可以大大减少。比如11kW异步电机重量多220kg,永磁电机重量只有92kg,相当于异步电机重量的45.8%。

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