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特高效永磁电机节能分析

2018-09-08

特高效永磁电机节能分析

    效率和功率因数是两个不同的概念。电机的效率是指电机的轴输出功率与电机从电网吸取的功率之比,而功率因数是指电机的有功功率与视在功率之比。功率因数低会造成无功电流大;进而造成因线路电阻压降大,电压低。因线路损耗增加,有功功率增加。 

功率因数低,电压和电流就不同步在流经过电机时就有无功电流,电机电流增加温度高扭矩低。对电机影响不大,主要直接电能损耗,对电网影响大。

特高效永磁电机节能分析: 

    1、二级能效的YX3电机比传统的三级能效Y2电机具有更高的效率和功率因数,而永磁同步电机比二级能效的YX3电机的效率和功率因数还要高,因此节能效果更好 

    2、以铭牌功率22千瓦的永磁电机效率0.95,功率因数0.95和Y2电机效率0.9 功率因数0.85对比 Y2电机的输入电流:I=P/1.73×380×cosφ·η=44A 永磁电机的输入电流:I=P/1.73×380×cosφ·η=37A消耗电流相差19% 

    3、视在功率分析: 

Y2电机P=1.732UI=29千瓦 

永磁电机P=1.732UI=24.3千瓦 

消耗功率相差19% 

    4、部分负载能耗分析: 

Y2电机在80%以下效率下滑严重,功率因数下滑严重 

永磁电机在20%~120%之间效率基本保持较高的效率和功率因数、在部分负载时永磁电机比Y2电机具有很大的节能优势,甚至节能超过50% 。

    5、消耗无用功分析: 

Y2电机的无用功电流一般约为额定电流的0.5~0.7倍,永磁电机的功率因数接近1,无需励磁电流,所以无用功电流永磁电机与Y2电机相差50%左右 

    6、输入电机电压分析: 

经常检测到如果永磁电机替换了Y2电机后,电压会升高一般380V升到390V 

原因:Y2电机功率因数低会造成无功电流大,进而造成因线路电阻压降大,电压低。永磁电机功率因数高消耗的总电流低,线路压降减少,就产生了电压上升的现象。 

    7、电机滑差分析 

异步电机一般具有2%~6%的滑差,永磁电机滑差0%。因此在同等条件下永磁电机做工比Y2电机多出2%~6% 

    8、电机自损耗分析 

22千瓦Y2电机效率90%自损耗10%,该电机连续运行一年自损耗2.2万千瓦以上。永磁电机效率95%自损耗5%,该电机连续运行一年自损耗1.1万千瓦左右。Y2电机自损耗是永磁电机的1倍。

    9、功率因数国家奖惩表分析 

Y2电机功率因数0.85,加收0.6%电费,功率因数大于0.95,减收3%电费。永磁电机替代Y2电机电费存在3.6%的价值,连续运行一年电力价值0.7万千瓦。

    10、能量守恒定律分析: 

功率因数是有用功和视在功率的比值,Y2电机功率因数低,吸收电力利用率差能耗高。永磁电机功率因数高,吸收利用率好,能耗低 。

    11、国家能效标识分析:

永磁电机一级能效:最节能电机 

YX3电机二级能效:节能电机 

Y2电机三级能效:耗能电机 

    12、从国家能效补贴分析:

一级能效的电机国家补贴比二级能效的高很多,目的是从整个社会层面上节能,从而保证国家在世界上的竞争力。 

在全局角度上来看如果普及使用永磁电机,整厂功率因数提高了,具有更高的全网电压,机器效率更高,更低的线损,更低的线发热 

国家规定功率因数在0.7-0.9之间的,每低于0.9的0.01就收0.5%,在0.65-0.7间的每低于0.7的0.01就加收1%,在0.65以下的,每低于0.65的0.01就加收2%,假如用户的功率因数是0.6,那么就是(0.9-0.7)/0.01X0.5%+(0.7-0.65)/0.01X1%+(0.65-0.6)/0.01X2%=10%+5%+10%=25% 。

永磁电机 具体原理: 

    交流永磁同步电动机,转子无滑差,无电励磁,转子无基波铁、铜耗损。转子由于永磁体自带磁场,无需无功励磁电流,因此功率因数高,无功转子无基波铁、铜耗损。无功功率少,定子电流大幅下降,定子铜损耗大为减少。同时,由于稀土永磁电机的极弧系数大于异步电动机的极弧系数,当电压和定子结构一定时,该电机的平均磁感应强度比异步电机小,铁损耗小。由此可见,稀土永磁同步电动机是通过降低自身各种损耗而节能的,不受工况、环境等因素变化的影响。 

永磁同步电动机的特性:

效率高 

    平均节电10%以上。异步Y2电动机效率曲线,一般在60%额定负载时下跌较快,轻载时效率很低。永磁电动机效率曲线高而平,在20%~120%额定负载时均处于高效率区。经多个厂家不同工况现场实测,永磁同步动机的节电率在10~40%。功率因数高接近1,永磁同步电机无需无功励磁电流,所以功率因数几乎为1(甚至容性),功率因数曲线和效率曲线高而平,功率因数高,定子电流小,进而降低定子铜耗,提高效率。 

    工厂电网可减少甚至取消电容无功补偿。同时永磁电机的无功补偿是实时就地补偿,使得工厂的功率因数更平稳,对其它设备的正常运行非常有利,减少工厂内电缆传输的无功损耗,起到综合节能的效果。 

电机电流小 

    采用永磁电机后,电机电流明显下降,经实测,永磁电机和Y2电机相比,电机电流明显减少。永磁电机无需无功励磁电流,电机电流大幅降低。减少了电缆传输中的损耗,等于扩大了电缆的容量,输电电缆经可以安装更多电机。 

运行无滑差转速稳定 

    永磁电机是同步电机,电机的转速只与电源频率有关,2极电机,在50Hz电源下工作时,转速严格稳定在3000r/min。不丢转、无滑差、不受电压波动、负载大小的影响。 

温升低15~20℃ 

与Y2电机相比,永磁电机的电阻损耗小,总损耗大大降低,降低了电动机的温升。经实测,在同等条件下,永磁电机的工作温度比Y2电机低15~20℃。


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