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永磁電機的特點及應(yīng)用

發(fā)布時間:2019-12-19 點擊次數(shù):3338

與傳統(tǒng)的電勵磁電機相比,永磁電機,特別是稀土永磁電機具有結(jié)構(gòu)簡單,運行可靠;體積小,質(zhì)量輕;損耗小,效率高;電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點。因而應(yīng)用范圍極為廣泛,幾乎遍及航空航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域。下面介紹幾種典型永磁電機的主要特點及其主要應(yīng)用場合。


稀土永磁發(fā)電機永磁同步發(fā)電機與傳統(tǒng)的發(fā)電機相比不需要集電環(huán)和電刷裝置,結(jié)構(gòu)簡單,減少了故障率。采用稀土永磁后還可以增大氣隙磁密,并把電機轉(zhuǎn)速提高到最佳值,提高功率質(zhì)量比。當代航空、航天用發(fā)電機幾乎全部采用稀土永磁發(fā)電機。其典型產(chǎn)品為美國通用電氣公司制造的150 kVA 14 極 12 000 r/min~21 000 r/min和100 kVA 60 000 r/min的稀土鈷永磁同步發(fā)電機。國內(nèi)研發(fā)的第一臺稀土永磁電機即為3 kW 20 000 r/min的永磁發(fā)電機。

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永磁發(fā)電機也用作大型汽輪發(fā)電機的副勵磁機,80年代我國研制成功當時世界容量最大的40 kVA~160 kVA稀土永磁副勵磁機,配備200 MW~600 MW汽輪發(fā)電機后大大提高電站運行的可靠性。


目前,獨立電源用的內(nèi)燃機驅(qū)動小型發(fā)電機、車用永磁發(fā)電機、風(fēng)輪直接驅(qū)動的小型永磁風(fēng)力發(fā)電機正在逐步推廣。


高效永磁同步電動機永磁同步電動機與感應(yīng)電動機相比,不需要無功勵磁電流,可以顯著提高功率因數(shù)(可達到1,甚至容性),減少了定子電流和定子電阻損耗,而且在穩(wěn)定運行時沒有轉(zhuǎn)子銅耗,進而可以減小風(fēng)扇(小容量電機甚至可以去掉風(fēng)扇)和相應(yīng)的風(fēng)摩損耗,效率比同規(guī)格感應(yīng)電動機可提高2~8個百分點。而且,永磁同步電動機在25%~120%額定負載范圍內(nèi)均可保持較高的效率和功率因數(shù),使輕載運行時節(jié)能效果更為顯著。這類電機一般都在轉(zhuǎn)子上設(shè)置起動繞組,具有在某一頻率和電壓下直接起動的能力。目前主要應(yīng)用在油田、紡織化纖工業(yè)、陶瓷玻璃工業(yè)和年運行時間長的風(fēng)機水泵等領(lǐng)域。


我國自主開發(fā)的高效高起動轉(zhuǎn)矩釹鐵硼永磁同步電動機在油田應(yīng)用中可以解決“大馬拉小車”問題,起動轉(zhuǎn)矩比感應(yīng)電動機大50%~100%,可以替代大一個機座號的感應(yīng)電動機,節(jié)電率在20%左右。


紡織化纖行業(yè)中負載轉(zhuǎn)動慣量大,要求高牽入轉(zhuǎn)矩。合理設(shè)計永磁同步電動機的空載漏磁系數(shù)、凸極比、轉(zhuǎn)子電阻、永磁體尺寸和定子繞組匝數(shù)可以提高永磁電機的牽入性能,促使它應(yīng)用于新型的紡織和化纖工業(yè)。

永磁變頻螺桿空壓機

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大型電站、礦山、石油、化工等行業(yè)所用幾百千瓦和兆瓦級風(fēng)機、泵類用電機是耗能大戶,而目前所用電機的效率和功率因數(shù)較低,改用釹鐵硼永磁后不僅提高了效率和功率因數(shù),節(jié)約能源,且為無刷結(jié)構(gòu),提高了運行的可靠性。


目前120kW永磁同步電動機是世界上功率最大的異步起動高效稀土永磁電機,效率高于96.5%(同規(guī)格電機效率為95%),功率因數(shù)0.94,可以替代比它大1~2個功率等級的普通電動機。


交流伺服永磁電動機和無刷直流永磁電動機現(xiàn)在越來越多地用變頻電源和交流電動機組成交流調(diào)速系統(tǒng)來替代直流電動機調(diào)速系統(tǒng)。在交流電動機中,永磁同步電機的轉(zhuǎn)速在穩(wěn)定運行時與電源頻率保持恒定的關(guān)系,使得它可直接用于開環(huán)的變頻調(diào)速系統(tǒng)。這類電機通常由變頻器頻率的逐步升高來起動,在轉(zhuǎn)子上可以不設(shè)置起動繞組,而且省去了電刷和換向器,維護方便。


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