永磁同步直驅(qū)電機(jī)與傳統(tǒng)異步電機(jī)在工作原理上存在以下關(guān)鍵區(qū)別,這些區(qū)別也對(duì)它們的運(yùn)行性能產(chǎn)生了不同影響:
工作原理區(qū)別
磁場(chǎng)產(chǎn)生方式:
永磁同步直驅(qū)電機(jī):通過(guò)永磁體產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。永磁體通常安裝在轉(zhuǎn)子上,無(wú)需外部電源勵(lì)磁,具有固定的磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向。
傳統(tǒng)異步電機(jī):轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)是由定子繞組通入三相交流電后,在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)和電流,進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速關(guān)系:
永磁同步直驅(qū)電機(jī):轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速始終保持同步,即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=60f/p(其中f為電源頻率,p為電機(jī)極對(duì)數(shù)),因此稱(chēng)為同步電機(jī)。
傳統(tǒng)異步電機(jī):轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是低于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速,存在轉(zhuǎn)差率s,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=(1?s)60f/p。這是因?yàn)橹挥修D(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)存在相對(duì)運(yùn)動(dòng),才能在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電流,產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。
運(yùn)行性能影響
效率:
永磁同步直驅(qū)電機(jī):由于永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)不需要額外的勵(lì)磁功率,減少了勵(lì)磁損耗,在額定負(fù)載下通常具有較高的效率。而且在部分負(fù)載時(shí),通過(guò)合理的控制策略,也能保持較好的效率特性。
傳統(tǒng)異步電機(jī):在額定負(fù)載下效率較高,但在輕載時(shí),由于定子電流中勵(lì)磁電流分量相對(duì)較大,導(dǎo)致功率因數(shù)較低,效率也會(huì)明顯下降。
功率因數(shù):
永磁同步直驅(qū)電機(jī):功率因數(shù)可以達(dá)到較高的值,接近 1。因?yàn)橛来朋w提供的磁場(chǎng)使電機(jī)的無(wú)功功率需求較小,電機(jī)主要消耗有功功率。
傳統(tǒng)異步電機(jī):需要從電網(wǎng)吸收感性無(wú)功功率來(lái)建立磁場(chǎng),功率因數(shù)一般在 0.8 左右,這意味著電網(wǎng)需要提供更多的視在功率來(lái)滿(mǎn)足電機(jī)的運(yùn)行需求,增加了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。
調(diào)速性能:
永磁同步直驅(qū)電機(jī):通過(guò)改變電源頻率可以準(zhǔn)確地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)寬范圍的平滑調(diào)速,調(diào)速精度高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。在一些對(duì)調(diào)速性能要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合,如電動(dòng)汽車(chē)、高精度工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備等,具有明顯優(yōu)勢(shì)。
傳統(tǒng)異步電機(jī):雖然也可以通過(guò)變頻調(diào)速等方式實(shí)現(xiàn)調(diào)速,但由于其轉(zhuǎn)差率的存在,在低速時(shí)轉(zhuǎn)矩特性較差,調(diào)速范圍相對(duì)較窄,動(dòng)態(tài)響應(yīng)也不如永磁同步直驅(qū)電機(jī)快。
啟動(dòng)性能:
永磁同步直驅(qū)電機(jī):?jiǎn)?dòng)時(shí)需要采取特殊的啟動(dòng)方法,如采用變頻器軟啟動(dòng)或在轉(zhuǎn)子上安裝啟動(dòng)繞組等。因?yàn)橛来朋w產(chǎn)生的磁場(chǎng)在啟動(dòng)瞬間可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)不同步,出現(xiàn)啟動(dòng)困難或啟動(dòng)電流過(guò)大的問(wèn)題。
傳統(tǒng)異步電機(jī):?jiǎn)?dòng)相對(duì)簡(jiǎn)單,直接啟動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)子在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下逐漸加速,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大,但啟動(dòng)電流也較大,可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成一定沖擊。
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