永磁电动机节能

永磁电动机节能永磁电动机的优点额定效率高，高效运行的负载范围宽：可达最新国标的I级效率（最高标准96.5）。功率因数高：功率因数0.96以上，甚至呈容性负载，不需无功补偿。电流小：较三相异步电动机，电流降低10%以上。温升低：较三相异步电动机温升降低20K，设计温升相同时可以做成更小的体积、更大的功率。高启动转矩、高过载能力：根据需要，可以设计成高启动转矩（3-5倍）、高过载能力。控制性能优良：永磁电动机控制方便，动态响应性能好。节能明显：一般工业领域，替代高效异步电动机，系统节能5%～20%。三、需要落实的两个问题•1、设计选型问题。•2、运行问题。•3、维修问题。一、永磁电动机和异步电动机的结构比较•1、三相交流异步电动机的结构•异步电动机由两部分组成：固定部分（定子）和旋转部分（转子）。•（1）定子•定子是电动机的固定部分，主要用来产生旋转磁场，它由基座、定子铁芯和定子绕组三部分组成，定子固定定子铁芯（硅钢片），定子铁芯上缠绕定子绕组，定子绕组为三相绕组，分Y和△两种接线方式。（2）转子•转子是电动机的旋转部分，由转子铁芯、转子绕组、转轴和风扇等部件组成。与定子有1.0~4.0mm的气隙。•转子铁芯由硅钢片叠成的圆柱体，外表有槽，内放转子绕组，转子铁芯也是磁路的一部分。装在用圆钢制成的转轴上，轴上加机械负载。•鼠笼式转子绕组每个槽里有一根铜（铝）条，在铁芯两端槽口处，有两个导电的端环把这些铜（铝）条连接起来，形成一个短接的回路。如果去掉铁芯，形状就是一个老鼠笼子。加拿大六轴数自动包带机Φ6000真空压力浸漆设备（3）异步起动永磁同步电动机的结构异步起动永磁同步电动机除转子上有永磁体外,其他结构与鼠笼式异步电动机一致,还包括机座、定子铁心、绕组、转子铁心、导条、转轴、端盖等。2、三相异步电动机的工作原理•（1）当三相异步电动机定子三相绕组中通入对称的三相交流电时，在定子和转子的气隙中便产生旋转磁场。•（2）旋转磁场切割转子导体，在转子导体中产生感应电势，由于转子导体两端被金属环短接而形成闭合回路，因此在导体中就出现感应电流。•（3）由于旋转磁场和转子感应电流的相互作用产生电动力带动转子旋转。二、永磁电动机的优势1、节能永磁同步电机通常是采用新型转子结构实现异步启动同步运转的永磁电动机，兼有感应电动机和电励磁同步电动机的特点。定子采用改进的三相异步电动机定子，转子采用内嵌稀土永磁材料的实心结构。启动时依靠定子旋转磁场与笼型转子相互作用的异步转矩实现启动；运行时由转子内嵌的永磁体提供磁场，结合定子旋转磁场来维持电动机同步运行。定子导线定子铁心转子笼条轴承风扇其他运行损耗输入功率定子铜耗输出功率铁耗转子铜耗机械损耗杂散损耗电机（1）电动机损耗分类30%20%25%0%27%25%10%7%8%8%0%5%10%15%20%25%30%35%普通异步电机永磁同步电机损耗对比定子铜耗转子铜耗铁耗风摩耗杂散耗（2）永磁同步电机特点（3）节能原理永磁电动机节能根源在于使用了高性能的磁性材料，原理如下图所示。靠电流产生靠永磁体产生励磁磁场永磁电机电励磁电机定子电流小温升低同步运转转子无电流定子电流大温升高有转差转子有电流定子铜耗下降转子铜耗降为0风摩耗下降损耗降低，能效提高，实现节能损耗大幅降低（4）结构特点永磁电动机的外形和安装尺寸符合相关国标、IEC标准，与同规格三相异步电动机完全相同。永磁电动机与三相异步电动机的区别在内部结构，最显著的结构特点就是：转子内嵌高性能永磁材料。图为永磁电动机结构剖视图。（6）节能对比分析本次节能对比分析按照两个方案进行：①更新电机按照湘电公司保证的最低能效96.8%进行比较。②经济效益分析按照现在直购电计度电价0.6元/kWh计算。③本计算考虑无功按照，估算为15%。④本次节能分析未考虑永磁电动机取消无功补偿部分。公司目前电动机年份图2017,78,34%2010,87,37%2005,40,17%2000,27,12%1234根据电动机选型样本，2000年前的主流电动机效率通常在92%，2005年前主流电动机效率通常在92.5%，2010年前主流电动机效率通常在93%，2015年前通常主流电动机效率94%。近年发展起来高效电动机效率可高达95%~96%，永磁电动机甚至超过97%。根据公司电动机统计的年份数据，公司电动机额定效率平均不超过93%。永磁电动机和异步电动机负荷-效率比较图水泵通常运行不在最佳工况，电动机选型也有5%~10%的裕量，加上电动机的序列取整，电动机通常运行在额定功率的80~85%左右。造成俗称大马拉小车现象。根据左图永磁电动机和异步电动机负荷效率图可见，在负荷偏差80%~85%左右，电动机效率差在3%~2%左右。本次永磁电动机节能选择按2.0%考虑。2000年出厂500kW电动机更换方案比较更换方案原电机高效电机永磁电机备注效率（%）929596.8电机实际效率（%）89.892.896.6输入功率（kW）556.79538.79517.60电机实际耗电（kW）56.7938.7917.60年耗电（kWH）340757.24232758.62105590.06按两用一备考虑，年运行6000小时年经济效益（元）64799.17141100.31电价按0.6元/kWH需要投资（万元）30.0054.00静态投资回收期（年）4.633.833、性能特点额定效率高，高效运行的负载范围宽：可达最新国标的I级效率（最高标准96.5）。功率因数高：功率因数0.96以上，甚至呈容性负载，不需无功补偿。电流小：较三相异步电动机，电流降低10%以上。温升低：较三相异步电动机温升降低20K，设计温升相同时可以做成更小的体积、更大的功率。高启动转矩、高过载能力：根据需要，可以设计成高启动转矩（3-5倍）、高过载能力。控制性能优良：永磁电动机控制方便，动态响应性能好。节能明显：一般工业领域，替代高效异步电动机，系统节能5%～20%。三、需要落实的两个问题•1、设计选型问题。•2、运行问题。•3、维修问题。1、设计选型问题•新产品、新技术、新材料带来新工艺，产品在设计选型时可能会带来一定的不同，如果选择适合现场的永磁电动机产品，对设计选型也是一个课题。2、运行问题。•（1）噪音•由于永磁电动机转子气隙较传统的异步电动偏大，传统异步电动机一般为2~4mm，永磁电动机通常为6~8mm，虽然转子散热条增强，整个电磁回路的磁阻较异步电动机偏大，在电动机启动时需要增加启动电流倍数才能满足启动要求。•异步电动机启动电流倍数为额定电流额5~7倍，而永磁电动机的启动电流倍数为6~8倍。通常带来的就是启动时噪音偏大，启动时间时间长。•建议试用时选择非居民密集区。（2）永磁电动机与异步电动机的匹配•永磁电动机为同步电动机，比原有的异步电动机转速高出2%左右。在并车运行时将带来压力流量等诸多因素的变化。•对此问题需要进一步调研。3、检修问题：强磁场。•由于永磁电动机的转子的磁场必须保持高磁能，在电动机启动后靠永磁体的磁力带动电动机旋转。•如此高强度的磁场，在打开后磁场，周边的设备、机具和人员，一些受磁场影响的设备如手表、公交卡、磁条银行卡、门禁卡等电子产品会受到影响甚至损坏。通常采用的不锈钢隔磁材料又会对设备的维修方式、方法和手段很一定的不同。•这是本次课题重点关注的一个方面。四、课题建议•1、步骤一：考察。•在第一台永磁电动机在江门水厂投运3个月后，带着以上三个问题组织一次课题考察，建议由公司领导带队，供水部、总工办、设计院等部门和水厂组成组成考察组，考察国内国际行业制造现状，永磁电动机在改造和更新上两个方面设计选型、生产制造和运行管理经验，根据考察提交课题的可行性论证报告。•2、步骤二：试行。•根据考察情况，选定公司合适的车间机泵进行永磁电动机改造，改造试用方案初步考虑两个方面：•（1）今年国家淘汰节能产品中选择两台试用。•（2）选择较偏远的车间试用。四、课题建议•3、步骤三：制定标准。•在公司试行永磁电动机后，根据永磁电动机运行工况，检查维修状况制定公司的设计选型技术标准、生产运行技术标准和维修标准，编制永磁电动机的运行规程、预防性检修规程和大小修规程。四、课题建议