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永磁同步電機及其節能原理介紹一、永磁同步電機介紹 永磁同步電動機的組成部分:定子、永久磁鋼轉子、位置傳感器、電子換向開關等。 永磁同步電動機具有結構簡單,體積小、重量輕、損耗小、效率高、功率因數高等優點,主要用于要求響應快速、調速范圍寬、定位準確的高性能伺服傳動系統和直流電機的更新替代電機。 按照永磁體結構分類:表面永磁同步電動機(SPMSM)、內置式永磁同步電動機(IPMSM) 按照定子繞組感應電勢波形分類:正弦波永磁同步電動機、無刷永磁直流電動機 通常所說的永磁同步電動機是正弦波永磁同步電動機,同一般同步電動機一樣,正弦波PMSM的定子繞組通常采用三相對稱的正弦分布繞組,或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。這樣,當電動機恒速運行時,定子三相繞組所感應的電勢則為正弦波,正弦波永磁同步電動機由此而得名。正弦波PMSM是一種典型的機電一體化電機。它不僅包括電機本身,而且還涉及位置傳感器、電力電子變流器以及驅動電路等。
二、永磁同步電機節能原理 異步電機(感應電機)的工作原理是通過定子的旋轉磁場在轉子中產生感應電流,產生電磁轉矩,轉子中并不直接產生磁場。因此,轉子的轉速一定是小于同步速的(沒有這個差值,即轉差率,就沒有轉子感應電流),也因此叫做異步電機。 永磁同步電機轉子本身產生固定方向的磁場(用永磁鐵或直流電流產生),定子旋轉磁場“拖著”轉子磁場(轉子)轉動,因此轉子的轉速一定等于同步速,也因此叫做同步電機。永磁同步電機的轉速n始終為n=60f/p不變,式中f為設定頻率,p為電機極對數。 由于不需要從電網吸收無功電流,轉子上既無銅耗又無鐵耗,所以同步電機在很寬的負載范圍內能保持接近于1的功率因數,機器效率比同容量的異步電動機提高8%左右,力能指標(ηXcosΦ )提高18%左右。 永磁同步電機比同功率的異步電動機效率高,同時高效區寬,智能工業電機的轉速范圍在25%-100%額定轉速時,效率達到95%-97%,而異步電動機的轉速范圍在70%-100%額定轉速時,效率只有88%,當轉速低于70%額定轉速時,效率會急劇下降。 永磁同步電機和異步電機在不同轉速情況下的轉矩比較: 異步電機起動時,電流是額定電流的6-7倍,對電動機壽命不利,為了達到需要的扭矩,甚至還有加大電機型號,而電機運行時處于低負荷工作,效率降低。而永磁同步電機啟動時,電流是逐漸增加的,不會超過額定電流,扭矩也能達到額定扭矩,沒有電流沖擊,延長了使用壽命,電機處于合理的負荷工作。
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