高效節(jié)能成為了目前世界發(fā)展的主要代名詞,因?yàn)榈厍蛸Y源是有限的,那么我們就需要在節(jié)能的狀態(tài)下完成更多作業(yè)工作,我國(guó)的稀土資源異常豐富,釹鐵硼類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(jī)的推廣和應(yīng)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(jī)(或發(fā)電機(jī))可縮小體積、減輕重量,降低損耗,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),提高可靠性。稀土永磁電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率和功率因數(shù)大幅度提高,具有調(diào)速精度高、調(diào)速比大,輸出特性硬、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),特殊是電機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩輸出和轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載波動(dòng)的特性。通過有效方法控制,可使稀土電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩在很大范圍內(nèi)得到精確控制,在某些機(jī)械傳動(dòng)中可以去掉減速器,使得整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)樸可靠、高效節(jié)能,這無疑給整個(gè)機(jī)械制造行業(yè)帶來一場(chǎng)新的革命。推廣應(yīng)用稀土永磁電機(jī)具有重要的戰(zhàn)略意義和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,可以說是傳統(tǒng)電機(jī)更新?lián)Q代產(chǎn)品。
稀土永磁材料的磁性能優(yōu)異,它經(jīng)過充磁后不再需要外加能量就能建立很強(qiáng)的永久磁場(chǎng),用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)電機(jī)的電勵(lì)磁場(chǎng)。稀土永磁電機(jī)不僅效率高,而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,還可做到體積減小,重量減輕。既可達(dá)到傳統(tǒng)勵(lì)磁電機(jī)所無法比擬的高性能(如超高效、超高速、超高響應(yīng)速度),又可以制成能滿足特定運(yùn)行要求的特種電機(jī),如電梯曳引電機(jī)、汽車專用電機(jī)等。稀土永磁電機(jī)與電力電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合,更使電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的性能提高到一個(gè)嶄新的水平。在工業(yè)領(lǐng)域,作為驅(qū)動(dòng)用的稀土永磁電機(jī)主要有異步起動(dòng)高效永磁同步電動(dòng)機(jī)、變頻供電的永磁同步電動(dòng)機(jī)。稀土永磁電動(dòng)機(jī)的節(jié)能效果較為顯著。首先,稀土永磁電機(jī)本體效率比變頻器供電感應(yīng)電動(dòng)機(jī)高3%~5%,在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí),稀土永磁電動(dòng)機(jī)的效率變化相對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)小得多。如一臺(tái)軸功率為100kW的風(fēng)機(jī),配置110kW的感應(yīng)電動(dòng)機(jī),在n′/Nn=1 時(shí),電機(jī)效率為93%;在n′/Nn=0.5 時(shí),電機(jī)效率降為84%;在n′/Nn=0.3 時(shí),電機(jī)效率只有54%,而稀土永磁電機(jī)的運(yùn)行效率始終保持在90%左右。
1.高效率超節(jié)能。由于功率因數(shù)高(可近似為1),以省去了電勵(lì)磁,減小了定子電流和定子轉(zhuǎn)子電阻的損耗,效率高(92%~94%),滿載起動(dòng)電流比異步減少一半,所以節(jié)能效果明顯,用于電梯時(shí)同步電機(jī)可節(jié)能50%以上,輕載電流低于異步電機(jī)的10%,如11Kw異步電機(jī)輕載時(shí)異步電機(jī)電流10A,而同步電機(jī)輕載電流只有0.7A。
2. 超低溫升、小體積永磁同步電機(jī)與感應(yīng)電機(jī)相比,由于不需要無功勵(lì)磁電流,而具備以下特點(diǎn):
① 功率因數(shù)高;
② 反電勢(shì)正弦波降低了高次諧波的幅值,有效地解決了對(duì)電源的干;
③ 減小電機(jī)的銅損和鐵損。所以同步電機(jī)發(fā)熱小,經(jīng)國(guó)家檢測(cè)溫升只有37.8度。
3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單運(yùn)行可靠。因?yàn)橛来烹姍C(jī)轉(zhuǎn)子不需要?jiǎng)?lì)磁,省去線圈或鼠籠,簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了無刷,減少了故障,維修更加方便簡(jiǎn)單,維修復(fù)雜系數(shù)大大降低。
4.采用永磁同步電機(jī)的電梯節(jié)能可達(dá)50%,按每臺(tái)每年節(jié)約電費(fèi)近萬元計(jì),僅北京市節(jié)約電費(fèi)就數(shù)億元,所節(jié)約的電能又能為國(guó)民經(jīng)濟(jì)做更大的貢獻(xiàn)。
5.永磁同步電梯電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)保持恒轉(zhuǎn)矩,對(duì)于提高電梯的運(yùn)行穩(wěn)定性至關(guān)重要?梢宰龅浇o定曲線與運(yùn)行曲線重合,特殊是電動(dòng)機(jī)在低頻、低壓、低速時(shí)可提供足夠的轉(zhuǎn)矩,避免了電梯啟動(dòng)減速過程抖動(dòng),改善了電梯啟制動(dòng)過程的恬靜感。因?yàn)橛来磐诫姍C(jī)滿載啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)電流不大,所以配置變頻器無需提高功率配置,降低了變頻器的成本。由于永磁電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩和寬調(diào)速的優(yōu)勢(shì),可將電機(jī)做成多極,為去除減速箱實(shí)現(xiàn)無齒化創(chuàng)造了條件,促進(jìn)電梯技術(shù)的進(jìn)步。
6.調(diào)速范圍寬,可達(dá)1:1000甚至于更高(異步電機(jī)只有1:100),而且調(diào)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(jī)的發(fā)電制動(dòng)功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)無齒輪電梯的二次安全保護(hù)。眾所周知,電梯因制動(dòng)器失靈而造成溜車的事故常有發(fā)生,而永磁電機(jī)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(jī)固有的發(fā)電制動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)第二次安全保。
8. 稀土永磁同步電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)和用以驅(qū)動(dòng)電機(jī)的同步變頻器組成。當(dāng)前同步變頻器與同功率的異步變頻器相比價(jià)格相稱,未來同步變頻器的價(jià)格將低于異步變頻器。而所用變頻器的功率等級(jí)比異步機(jī)的低,可減少開支25%。