高效節能成為了目前世界發(fā)展的主要代名詞,因為地球資源是有限的,那么我們就需要在節能的狀態(tài)下完成更多作業(yè)工作,我國的稀土資源異常豐富,釹鐵硼類(lèi)永磁體的磁性能不改善和成熟,并且價(jià)格不斷下降,使得稀土永磁電機的推廣和應用走向民用產(chǎn)品成為可能:
稀土永磁材料用以制造電動(dòng)機(或發(fā)電機)可縮小體積、減輕重量,降低損耗,簡(jiǎn)化結構,提高可靠性。稀土永磁電機的運轉效率和功率因數大幅度提高,具有調速精度高、調速比大,輸出特性硬、運轉平穩,特殊是電機具有恒轉矩輸出和轉速不隨負載波動(dòng)的特性。通過(guò)有效方法控制,可使稀土電機輸出轉速和轉矩在很大范圍內得到精確控制,在某些機械傳動(dòng)中可以去掉減速器,使得整個(gè)系統簡(jiǎn)樸可靠、高效節能,這無(wú)疑給整個(gè)機械制造行業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)新的革命。推廣應用稀土永磁電機具有重要的戰略意義和社會(huì )經(jīng)濟效益,可以說(shuō)是傳統電機更新?lián)Q代產(chǎn)品。
稀土永磁材料的磁性能優(yōu)異,它經(jīng)過(guò)充磁后不再需要外加能量就能建立很強的永久磁場(chǎng),用來(lái)代替傳統電機的電勵磁場(chǎng)。稀土永磁電機不僅效率高,而且結構簡(jiǎn)單,還可做到體積減小,重量減輕。既可達到傳統勵磁電機所無(wú)法比擬的高性能(如超高效、超高速、超高響應速度),又可以制成能滿(mǎn)足特定運行要求的特種電機,如電梯曳引電機、汽車(chē)專(zhuān)用電機等。稀土永磁電機與電力電子技術(shù)和微機控制技術(shù)相結合,更使電機傳動(dòng)系統的性能提高到一個(gè)嶄新的水平。在工業(yè)領(lǐng)域,作為驅動(dòng)用的稀土永磁電機主要有異步起動(dòng)高效永磁同步電動(dòng)機、變頻供電的永磁同步電動(dòng)機。稀土永磁電動(dòng)機的節能效果較為顯著(zhù)。首先,稀土永磁電機本體效率比變頻器供電感應電動(dòng)機高3%~5%,在電動(dòng)機轉速變化時(shí),稀土永磁電動(dòng)機的效率變化相對感應電動(dòng)機小得多。如一臺軸功率為100kW的風(fēng)機,配置110kW的感應電動(dòng)機,在n′/Nn=1 時(shí),電機效率為93%;在n′/Nn=0.5 時(shí),電機效率降為84%;在n′/Nn=0.3 時(shí),電機效率只有54%,而稀土永磁電機的運行效率始終保持在90%左右。
1.高效率超節能。由于功率因數高(可近似為1),以省去了電勵磁,減小了定子電流和定子轉子電阻的損耗,效率高(92%~94%),滿(mǎn)載起動(dòng)電流比異步減少一半,所以節能效果明顯,用于電梯時(shí)同步電機可節能50%以上,輕載電流低于異步電機的10%,如11Kw異步電機輕載時(shí)異步電機電流10A,而同步電機輕載電流只有0.7A。
2. 超低溫升、小體積永磁同步電機與感應電機相比,由于不需要無(wú)功勵磁電流,而具備以下特點(diǎn):
① 功率因數高;
② 反電勢正弦波降低了高次諧波的幅值,有效地解決了對電源的干;
③ 減小電機的銅損和鐵損。所以同步電機發(fā)熱小,經(jīng)國家檢測溫升只有37.8度。
3.結構簡(jiǎn)單運行可靠。因為永磁電機轉子不需要勵磁,省去線(xiàn)圈或鼠籠,簡(jiǎn)化了結構,實(shí)現了無(wú)刷,減少了故障,維修更加方便簡(jiǎn)單,維修復雜系數大大降低。
4.采用永磁同步電機的電梯節能可達50%,按每臺每年節約電費近萬(wàn)元計,僅北京市節約電費就數億元,所節約的電能又能為國民經(jīng)濟做更大的貢獻。
5.永磁同步電梯電機在額定轉速內保持恒轉矩,對于提高電梯的運行穩定性至關(guān)重要。可以做到給定曲線(xiàn)與運行曲線(xiàn)重合,特殊是電動(dòng)機在低頻、低壓、低速時(shí)可提供足夠的轉矩,避免了電梯啟動(dòng)減速過(guò)程抖動(dòng),改善了電梯啟制動(dòng)過(guò)程的恬靜感。因為永磁同步電機滿(mǎn)載啟動(dòng)運行時(shí)電流不大,所以配置變頻器無(wú)需提高功率配置,降低了變頻器的成本。由于永磁電機恒轉矩和寬調速的優(yōu)勢,可將電機做成多極,為去除減速箱實(shí)現無(wú)齒化創(chuàng )造了條件,促進(jìn)電梯技術(shù)的進(jìn)步。
6.調速范圍寬,可達1:1000甚至于更高(異步電機只有1:100),而且調速精度極高,可大大提高電梯的品質(zhì)。
7. 利用永磁同步電機的發(fā)電制動(dòng)功能,實(shí)現對無(wú)齒輪電梯的二次安全保護。眾所周知,電梯因制動(dòng)器失靈而造成溜車(chē)的事故常有發(fā)生,而永磁電機采取一定的電路和控制程序措施,使電梯在制動(dòng)器失靈時(shí)利用永磁同步電動(dòng)機固有的發(fā)電制動(dòng)功能實(shí)現第二次安全保。
8. 稀土永磁同步電梯的拖動(dòng)系統由電動(dòng)機和用以驅動(dòng)電機的同步變頻器組成。當前同步變頻器與同功率的異步變頻器相比價(jià)格相稱(chēng),未來(lái)同步變頻器的價(jià)格將低于異步變頻器。而所用變頻器的功率等級比異步機的低,可減少開(kāi)支25%。