永磁同步电动机的应用

【摘 要】永磁同步电机的工作原理与同步电机的工作原理相同，是一种常用的交流电动机。本文从永磁同步电动机的工作原理和实际应用出发，通过它的电流、耗电量等参数比较，讲述了永磁同步电机的节能优势。

【关键词】永磁同步电动机 磁场 浆液循环泵

一、永磁同步電动机的工作原理

从基本原理来讲：永磁同步电机与传统电励磁同步电机是一样的，其唯一区别为传统的电励磁同步电机是通过在励磁绕组中通入电流来产生磁场的，而永磁同步电机是通过永磁体来建立磁场的，并由此引起两者分析方法存在差异。

我们通常所说的永磁同步电动机是正弦波永磁同步电动机，同一般的同步电动机一样，正弦波的定子绕组通常采用三相对称的正弦分布绕组，或者转子采用特殊形状的永磁体以确保气隙磁密沿空间呈正弦分布。在电动机的定子绕组中通入三相电流，在通入电流后就会在电动机的定子绕组中形成旋转磁场，由于在转子上安装了永磁体，永磁体的磁极是固定的，根据磁极的同性相吸异性相斥的原理，在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转，最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等，所以可以把永磁同步电机的起动过程看成是由异步启动阶段和牵入同步阶段组成的。

二、永磁同步电动机的优点

（一）效率高、更加省电：

a、由于永磁同步电机的磁场是由永磁体产生的，从而避免通过励磁电流来产生磁场而导致的励磁损耗（铜耗）；

b、永磁同步电机的外特性效率曲线相比异步电机，其在轻载时效率值要高很多，这是永磁同步电机在节能方面，相比异步电机最大的一个优势。对异步电机来讲，其在轻载时效率很低，而永磁同步电机在轻载区，仍能保持较高的效率，其效率要高于异步电机20%以上。

c、由于永磁同步电机功率因数高，这样相比异步电机其电机电流更小，相应地电机的定子铜耗更小，效率也更高。

d、系统效率高：永磁电机参数，特别是功率因数，不受电机极数的影响，因此便于设计成多极电机（如可以100极以上），这样对于传统需要通过减速箱来驱动负载电机，可以做成直接用永磁同步电机驱动的直驱系统，从而省去了减速箱，提高了传动效率。

（二）功率因数高：

由于永磁同步电机在设计时，其功率因数可以调节，甚至可以设计成功率因数等于1，且与电机极数无关。而异步电机随着极数的增加，由于异步电机本身的励磁特点，必然导致功率因数越来越低，如极数为8极电机，其功率因数通常为0.85左右，极数越多，相应功率因数越低。即使是功率因数最高的2极电机，其功率因数也难以达到0.95。电机的功率因数高，电机电流就小，电机定子铜耗降低，更节能；

（三）电机结构简单灵活：

a、由于异步电机转子上需要安装导条、端环或转子绕组，大大限制了异步电机结构的灵活性，而永磁同步电机转子结构设计更为灵活。

b、由于永磁同步变频调速电机参数不受电机极数的限制，便于实现电机直接驱动负载，省去噪音大，故障率高的减速箱，增加了机械传动系统设计的灵活性。

（四）可靠性高：

从电机本体来对比，永磁同步变频调速电机与异步电机的可靠性相当，但由于永磁同步电机结构的灵活性，便于实现直接驱动负载，省去可靠性不高的减速箱；在某些负载条件下甚至可以将电机设计在其驱动装置的内部，如风力发电直驱装置，石油钻机的绞车驱动装置，从而可以省去传统电机故障率高的轴承：大大提高了传动系统的可靠性。

三、永磁同步电动机的应用

神华神东电力新疆米东热电厂为两台300MW的循环流化床机组，脱硫系统采用湿法脱硫，两台机组采用相互独立的两个吸收塔，每个吸收塔配3台浆液循环泵，由于脱硫系统容量较小，机组负荷在180MW以上时3台浆液循环泵需同时运行，每台电机负载在80%以上，低于180MW可停运一台备用，在机组检修期间将6kV浆液循环泵2B更换为永磁同步电机，型号为TYCKK5001-8，功率400kw，额定电流40.6A，功率因数0.98，转速750转，冷却方式IC611，功率因数0.98。

更换前的异步电动机型号为YKK500-8，功率400kw，额定电流48.5A，功率因数0.98，转速743转，冷却方式IC611，功率因数0.836.

从电动机额定参数上可以看出，同样的额定功率，永磁同步电机额定电流比异步电机小7.9A，功率因数高了0.144，为说明浆液循环泵电机换型后的效果，对换型前后各调取了六天的电流和耗电量等数据做以下对比：

浆液循环泵

从上表可以看出，更换为永磁同步电机后，在基本同样的吸收塔密度下，电机的电流减少了近9A，一天可以节约电量1000度左右，一个月可以节约电量31000度电左右，如果两台吸收塔6台电机全部改成永磁同步电机，一个月可以节约186000度电左右，节电效果明显。

结论：

从现场的实际应用来看，永磁同步电动机节能效果明显，尤其在电机轻载以及未达到额定负载的情况下，对于大量使用电机的企业或用户应考虑考虑永磁同步电机的改造。

作者简介：

张志永：（1980· 10 ）.男.汉.新疆.神华神东电力有限责任公司新疆米东热电厂.