【摘 要】永磁同步電機(jī)的工作原理與同步電機(jī)的工作原理相同，是一種常用的交流電動(dòng)機(jī)。本文從永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作原理和實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，通過它的電流、耗電量等參數(shù)比較，講述了永磁同步電機(jī)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】永磁同步電動(dòng)機(jī) 磁場(chǎng) 漿液循環(huán)泵

一、永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作原理

從基本原理來講：永磁同步電機(jī)與傳統(tǒng)電勵(lì)磁同步電機(jī)是一樣的，其唯一區(qū)別為傳統(tǒng)的電勵(lì)磁同步電機(jī)是通過在勵(lì)磁繞組中通入電流來產(chǎn)生磁場(chǎng)的，而永磁同步電機(jī)是通過永磁體來建立磁場(chǎng)的，并由此引起兩者分析方法存在差異。

我們通常所說的永磁同步電動(dòng)機(jī)是正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)，同一般的同步電動(dòng)機(jī)一樣，正弦波的定子繞組通常采用三相對(duì)稱的正弦分布繞組，或者轉(zhuǎn)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。在電動(dòng)機(jī)的定子繞組中通入三相電流，在通入電流后就會(huì)在電動(dòng)機(jī)的定子繞組中形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，由于在轉(zhuǎn)子上安裝了永磁體，永磁體的磁極是固定的，根據(jù)磁極的同性相吸異性相斥的原理，在定子中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，最終達(dá)到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與定子中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁極的轉(zhuǎn)速相等，所以可以把永磁同步電機(jī)的起動(dòng)過程看成是由異步啟動(dòng)階段和牽入同步階段組成的。

二、永磁同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

（一）效率高、更加省電：

a、由于永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)是由永磁體產(chǎn)生的，從而避免通過勵(lì)磁電流來產(chǎn)生磁場(chǎng)而導(dǎo)致的勵(lì)磁損耗（銅耗）；

b、永磁同步電機(jī)的外特性效率曲線相比異步電機(jī)，其在輕載時(shí)效率值要高很多，這是永磁同步電機(jī)在節(jié)能方面，相比異步電機(jī)最大的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。對(duì)異步電機(jī)來講，其在輕載時(shí)效率很低，而永磁同步電機(jī)在輕載區(qū)，仍能保持較高的效率，其效率要高于異步電機(jī)20%以上。

c、由于永磁同步電機(jī)功率因數(shù)高，這樣相比異步電機(jī)其電機(jī)電流更小，相應(yīng)地電機(jī)的定子銅耗更小，效率也更高。

d、系統(tǒng)效率高：永磁電機(jī)參數(shù)，特別是功率因數(shù)，不受電機(jī)極數(shù)的影響，因此便于設(shè)計(jì)成多極電機(jī)（如可以100極以上），這樣對(duì)于傳統(tǒng)需要通過減速箱來驅(qū)動(dòng)負(fù)載電機(jī)，可以做成直接用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直驅(qū)系統(tǒng)，從而省去了減速箱，提高了傳動(dòng)效率。

（二）功率因數(shù)高：

由于永磁同步電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，其功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，甚至可以設(shè)計(jì)成功率因數(shù)等于1，且與電機(jī)極數(shù)無關(guān)。而異步電機(jī)隨著極數(shù)的增加，由于異步電機(jī)本身的勵(lì)磁特點(diǎn)，必然導(dǎo)致功率因數(shù)越來越低，如極數(shù)為8極電機(jī)，其功率因數(shù)通常為0.85左右，極數(shù)越多，相應(yīng)功率因數(shù)越低。即使是功率因數(shù)最高的2極電機(jī)，其功率因數(shù)也難以達(dá)到0.95。電機(jī)的功率因數(shù)高，電機(jī)電流就小，電機(jī)定子銅耗降低，更節(jié)能；

（三）電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活：

a、由于異步電機(jī)轉(zhuǎn)子上需要安裝導(dǎo)條、端環(huán)或轉(zhuǎn)子繞組，大大限制了異步電機(jī)結(jié)構(gòu)的靈活性，而永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為靈活。

b、由于永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)參數(shù)不受電機(jī)極數(shù)的限制，便于實(shí)現(xiàn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，省去噪音大，故障率高的減速箱，增加了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。

（四）可靠性高：

從電機(jī)本體來對(duì)比，永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)與異步電機(jī)的可靠性相當(dāng)，但由于永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)的靈活性，便于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，省去可靠性不高的減速箱；在某些負(fù)載條件下甚至可以將電機(jī)設(shè)計(jì)在其驅(qū)動(dòng)裝置的內(nèi)部，如風(fēng)力發(fā)電直驅(qū)裝置，石油鉆機(jī)的絞車驅(qū)動(dòng)裝置，從而可以省去傳統(tǒng)電機(jī)故障率高的軸承：大大提高了傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。

三、永磁同步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用

神華神東電力新疆米東熱電廠為兩臺(tái)300MW的循環(huán)流化床機(jī)組，脫硫系統(tǒng)采用濕法脫硫，兩臺(tái)機(jī)組采用相互獨(dú)立的兩個(gè)吸收塔，每個(gè)吸收塔配3臺(tái)漿液循環(huán)泵，由于脫硫系統(tǒng)容量較小，機(jī)組負(fù)荷在180MW以上時(shí)3臺(tái)漿液循環(huán)泵需同時(shí)運(yùn)行，每臺(tái)電機(jī)負(fù)載在80%以上，低于180MW可停運(yùn)一臺(tái)備用，在機(jī)組檢修期間將6kV漿液循環(huán)泵2B更換為永磁同步電機(jī)，型號(hào)為TYCKK5001-8，功率400kw，額定電流40.6A，功率因數(shù)0.98，轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)，冷卻方式IC611，功率因數(shù)0.98。

更換前的異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YKK500-8，功率400kw，額定電流48.5A，功率因數(shù)0.98，轉(zhuǎn)速743轉(zhuǎn)，冷卻方式IC611，功率因數(shù)0.836.

從電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)上可以看出，同樣的額定功率，永磁同步電機(jī)額定電流比異步電機(jī)小7.9A，功率因數(shù)高了0.144，為說明漿液循環(huán)泵電機(jī)換型后的效果，對(duì)換型前后各調(diào)取了六天的電流和耗電量等數(shù)據(jù)做以下對(duì)比：

漿液循環(huán)泵

從上表可以看出，更換為永磁同步電機(jī)后，在基本同樣的吸收塔密度下，電機(jī)的電流減少了近9A，一天可以節(jié)約電量1000度左右，一個(gè)月可以節(jié)約電量31000度電左右，如果兩臺(tái)吸收塔6臺(tái)電機(jī)全部改成永磁同步電機(jī)，一個(gè)月可以節(jié)約186000度電左右，節(jié)電效果明顯。

結(jié)論：

從現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用來看，永磁同步電動(dòng)機(jī)節(jié)能效果明顯，尤其在電機(jī)輕載以及未達(dá)到額定負(fù)載的情況下，對(duì)于大量使用電機(jī)的企業(yè)或用戶應(yīng)考慮考慮永磁同步電機(jī)的改造。

作者簡(jiǎn)介：

張志永：（1980· 10 ）.男.漢.新疆.神華神東電力有限責(zé)任公司新疆米東熱電廠.