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从节能分析特高效永磁电机

来源:|发布时间:2018-12-21 11:02:56|浏览

  

从节能分析特高效永磁电机


效率和功率因数是两个不同的概念。电机的效率是指电机的轴输出功率与电机从电网吸取的功?#25163;?#27604;,而功率因数是指电机的有功功率与视在功?#25163;取?/p>


功率因数低会造成无功电流大,线路电阻压降大,造成电压低。因线路损耗增加,有功功率增加。


功率因数低,电压和电流不同步;在流经电机时有无功电流,电机电流增加,温度高,扭矩低,增加电网电能损耗。


特高效永磁电机节能分析


节能效果对比


三级能效的YX3电机?#21364;?#32479;的普通Y2电机具有更高的效率和功率因数,而永磁同步电机?#28909;?#32423;能效的YX3电机的效率和功率因数还要高,因此节能效果更好。


节能实例


以铭牌功率22千瓦的永磁电机效率0.95,功率因数0.95和Y2电机效率0.9,功率因数0.85 对比 Y2 电机的输入电流: I=P/1.73×380×cosφ·η=44A,永磁电机的输入电流: I=P/1.73×380×cosφ·η=37A,消耗电流相差19%


视在功率分析


Y2 电机 P=1.732UI=29 千瓦永磁电机 P=1.732UI=24.3 千瓦消耗功率相差 19%


部分负载能耗分析


Y2 电机在 80% 负载以下效率下滑严重,功率因数下滑严重,永磁电机在 20%——120% 负载之间基本保持较高的效率和功率因数、在部分负载时永磁电机比 Y2 电机具有很大的节能优势,甚至节能超过50%


消耗无用功分析


Y2 电机的无用功电流一般约为额定电流的 0.5——0.7 倍,永磁电机的功率因数接近1,无需励磁电流,所以无功电流永磁电机与 Y2 电机相差 50% 左右


输入电机电压分析


经常检测到如果永磁电机替换了 Y2 电机后,电压会升高一般 380V 升到 390V 原因:Y2电机功率因数低会造成无功电流大,进而造成因线路电阻压降大,引起电压低。


永磁电机功率因数高消耗的总电流低,线路压降减少,就产生了电压上升的现象。


电机滑差分析


异步电机一般具有 1%——6% 的滑差,永磁电机同步运转,滑差 0 ,因此在同等条件下永磁电机做工比 Y2 电机多出 1%——6%


电机自损耗分析


22千瓦 Y2 电机效率 90%,自损耗 10%,该电机连续不间断运行一年自损耗 2.0 万千瓦以上;


永磁电机效率 95%,自损耗 5%,该电机连续不间断运行一年自损耗 1.0万千瓦左右,Y2 电机自损耗是永磁电机的2倍


功率因数国家奖惩表分析


Y2 电机功率因数 0.85 ,加收 0.6% 电费;功率因数大于 0.95 ,减收 3% 电费。永磁电机替代 Y2 电机电费存在 3.6% 的价差,连续运行一年电力价值 0.7 万千瓦


能量守恒定律分析


功率因数是有用功和视在功率的比值,Y2 电机功率因数低,吸收电力利用率差,能耗高;永磁电机功率因数高,吸收利用率好,能耗低


国家能效标识分析


永磁电机二级能效:最节能电机 YX3 电机三级能效:普通 Y2 电机属于淘汰电机:耗能电机


从国家能效补贴分析


二级能效的电机国家补贴?#28909;?#32423;能效的高很多,目的是从整个社会层面上节能,从而保证国家在世界上的竞争力。


在全局角度上来看如果普及使用永磁电机,整厂功率因数提高了,具有更高的全网电压,机器效率更高,更低的线损,更低的线发热


国家规定功率因数在 0.7-0.9 之间的,每低于 0.9 的 0.01 就收 0.5%,在 0.65-0.7 间的每低于 0.7 的 0.01 就加收 1%,在 0.65 以下的,每低于 0.65 的 0.01 就加收 2%。


假如用户的功率因数是0.6,那么就是(0.9-0.7)/0.01 X0.5% +(0.7-0.65)/0.01 X1% +(0.65-0.6)/0.01X2%=10%+5%+10%=25%


具体原理


交流永磁同步电动机,转子无滑差,无电励磁,转子无基波铁、铜耗损。转子由于永磁体自带磁场,无需无功励磁电流,因此功率因数高。


无功功率少,定子电流大幅下降,定子铜损耗大为减少。同时,由于稀土永磁电机的极弧系数大于异步电动机的极弧系数,当电压和定子结构一定时,该电机的平均磁感应强度比异步电机小,铁损耗小。


由此可见,稀土永磁同步电动机是通过降低自身各种损耗而节能的,不受工况、环境等因素变化的影响。


永磁同步电机的特性


效率高


平均节电 10% 以上,异步 Y2 电动机效率曲线,一般在 60% 额定负载时下跌较快,轻载时效率很低;


永磁电动机效率曲线高而平,在 20%——120% 额定负载时均处于高效率区。经多个厂家不同工况现场实测,永磁同步动机的节电率在 10——40% 。


功率因数高


功率因数高,永磁同步电机无需无功励磁电流,所以功率因数?#36127;?#20026;1(甚至容性),功率因数曲线和效率曲线高而平,功率因数高,定子电流小,进而降低定子铜耗,提高效率。工厂电网可减少甚至取消电容无功补偿。


同时永磁电机的无功补偿是实时就地补偿,使得工厂的功率因数更平稳,对其它设备的正常运行非常有利,减少工厂内电缆传输的无功损耗,起到综合节能的效果。


电机电流小


采用永磁电机后,电机电流明显下降,经实测,永磁电机和 Y2 电机相比,电机电流明?#32422;?#23569;。


永磁电机无需无功励磁电流,电机电流大幅降低。减少了电缆传输中的损耗,等于扩大了电缆的容量,输电电缆经可以安?#26696;?#22810;电机。


运?#24418;?#28369;差,转速稳定


永磁电机是同步电机,电机的转速只与电源频率有关,2 极电机,在 50Hz 电源下工作时,转速严格稳定在 3000r/min。不丢转、无滑差、不受电?#20849;?#21160;、负载大小的影响。


温升低15——20℃


与Y2电机相比,永磁电机的电阻损耗小,总损耗大大降低,降?#22303;?#30005;动机的温升。经实测,在同等条件下,永磁电机的工作温度比 Y2 电机低 15——20℃。


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