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永磁电机的特点及应用

发布时间:2019-12-19 点击次数:590

与传统的电励磁电机相比,永磁电机,特别是稀土永磁电机具有结构简单,运行可靠;体积小,质量轻;损耗小,效率高;电机的形状和尺寸可以灵活多样等显着优点。因而应用范围极为广泛,几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。下面介绍几种典型永磁电机的主要特点及其主要应用场合。


稀土永磁发电机永磁同步发电机与传统的发电机相比不需要集电环和电刷装置,结构简单,减少了故障率。采用稀土永磁后还可以增大气隙磁密,并把电机转速提高到最佳值,提高功率质量比。当代航空、航天用发电机几乎全部采用稀土永磁发电机。其典型产品为美国通用电气公司制造的150 kVA 14 极 12 000 r/min~21 000 r/min和100 kVA 60 000 r/min的稀土钴永磁同步发电机。国内研发的第一台稀土永磁电机即为3 kW 20 000 r/min的永磁发电机。

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永磁发电机也用作大型汽轮发电机的副励磁机,80年代我国研制成功当时世界容量最大的40 kVA~160 kVA稀土永磁副励磁机,配备200 MW~600 MW汽轮发电机后大大提高电站运行的可靠性。


目前,独立电源用的内燃机驱动小型发电机、车用永磁发电机、风轮直接驱动的小型永磁风力发电机正在逐步推广。


高效永磁同步电动机永磁同步电动机与感应电动机相比,不需要无功励磁电流,可以显着提高功率因数(可达到1,甚至容性),减少了定子电流和定子电阻损耗,而且在稳定运行时没有转子铜耗,进而可以减小风扇(小容量电机甚至可以去掉风扇)和相应的风摩损耗,效率比同规格感应电动机可提高2~8个百分点。而且,永磁同步电动机在25%~120%额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数,使轻载运行时节能效果更为显着。这类电机一般都在转子上设置起动绕组,具有在某一频率和电压下直接起动的能力。目前主要应用在油田、纺织化纤工业、陶瓷玻璃工业和年运行时间长的风机水泵等领域。


我国自主开发的高效高起动转矩钕铁硼永磁同步电动机在油田应用中可以解决“大马拉小车”问题,起动转矩比感应电动机大50%~100%,可以替代大一个机座号的感应电动机,节电率在20%左右。


纺织化纤行业中负载转动惯量大,要求高牵入转矩。合理设计永磁同步电动机的空载漏磁系数、凸极比、转子电阻、永磁体尺寸和定子绕组匝数可以提高永磁电机的牵入性能,促使它应用于新型的纺织和化纤工业。

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大型电站、矿山、石油、化工等行业所用几百千瓦和兆瓦级风机、泵类用电机是耗能大户,而目前所用电机的效率和功率因数较低,改用钕铁硼永磁后不仅提高了效率和功率因数,节约能源,且为无刷结构,提高了运行的可靠性。


目前120kW永磁同步电动机是世界上功率最大的异步起动高效稀土永磁电机,效率高于96.5%(同规格电机效率为95%),功率因数0.94,可以替代比它大1~2个功率等级的普通电动机。


交流伺服永磁电动机和无刷直流永磁电动机现在越来越多地用变频电源和交流电动机组成交流调速系统来替代直流电动机调速系统。在交流电动机中,永磁同步电机的转速在稳定运行时与电源频率保持恒定的关系,使得它可直接用于开环的变频调速系统。这类电机通常由变频器频率的逐步升高来起动,在转子上可以不设置起动绕组,而且省去了电刷和换向器,维护方便。


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