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1、高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用與研究 　　摘要： 目前工業(yè)領(lǐng)域中采用的高壓中、大功率異步電動(dòng)機(jī)普遍存在效率偏低、功率因數(shù)差等浪費(fèi)電能現(xiàn)象。為實(shí)現(xiàn)中、大功率電動(dòng)機(jī)高效節(jié)能目標(biāo)，高效永磁同步電動(dòng)機(jī)的研發(fā)和應(yīng)用已成為國內(nèi)外發(fā)展的必然趨勢。高效永磁同步電動(dòng)機(jī)理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和國家權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測成功后，對現(xiàn)場應(yīng)用尚無完整的試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)，缺少通過試驗(yàn)和監(jiān)測手段對高效永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。本文通過在張家口發(fā)電廠首次應(yīng)用，并通過嚴(yán)格試驗(yàn)得出相關(guān)研究數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。 　　關(guān)鍵詞：高效永磁同步電動(dòng)機(jī) 試驗(yàn)研究 結(jié)果分析 現(xiàn)場方案 　　引言

2、 　　在工業(yè)、建筑以及公用設(shè)施領(lǐng)域中電動(dòng)機(jī)是重要的原動(dòng)力設(shè)備，也是電能消耗的最大用戶，和節(jié)電潛力的最大用戶。2012年我國各類電動(dòng)機(jī)總裝機(jī)容量約為5億千瓦，其中異步電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)容量占全國電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量的90%，約占全國用電量的60%，占工業(yè)用量的75%，系統(tǒng)用電效率比國外先進(jìn)水平低5%-15%，相當(dāng)于每年浪費(fèi)電能約1500億千瓦時(shí)。 　　目前工業(yè)領(lǐng)域中采用的高壓中、大功率異步電動(dòng)機(jī)普遍存在效率偏低、功率因數(shù)差等浪費(fèi)電能現(xiàn)象。而高效永磁同步電動(dòng)機(jī)能否達(dá)到高效節(jié)能目標(biāo)，現(xiàn)場應(yīng)用前景如何，已經(jīng)引起國內(nèi)各大企業(yè)關(guān)注。2013年工業(yè)和信息化部印發(fā)(2013年工業(yè)節(jié)能與綠色發(fā)展專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案

3、)提出，選擇電機(jī)在能效提升和綠色發(fā)展方面要取得突破。本文將通過在張家口發(fā)電廠首次應(yīng)用和現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行分析。為企業(yè)應(yīng)用永磁同步電動(dòng)機(jī)提供參考。 　　一、高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)概述 　　1、高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程 　　電機(jī)屬于電磁裝置，其工作原理是通過磁場實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能間的不斷轉(zhuǎn)換。在電機(jī)的工作過程中，氣息磁場是必不可少的。獲得磁場的方法有兩種，其中一種是通過電流得到。該種電機(jī)叫做電勵(lì)磁電機(jī)，這種電機(jī)需要具備專門用來產(chǎn)生電流磁場的繞組，同時(shí)，為了保證電流的正常流動(dòng)還需要為電機(jī)提供不間斷的能量供應(yīng)。另一種方法是通過永磁體來獲得磁場，這可以大大簡化電機(jī)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)，因?yàn)?/p>

4、永磁體一旦磁化(充磁)之后就永久具有磁性，不再需要外界供給能量，這也大大的減少了能量的損耗。 　　高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)就是通過永磁體獲得磁場的電動(dòng)機(jī)，永磁體材料的發(fā)展促進(jìn)了此種電動(dòng)機(jī)的發(fā)展。稀土鈷和釹鐵硼永磁分別在20世紀(jì)60年代和80年代出現(xiàn)，這兩種永磁材料的出現(xiàn)極大的促進(jìn)的電動(dòng)機(jī)的發(fā)展，因?yàn)檫@兩種材料具有特別適用于電機(jī)裝置的特性，包括高剩磁密度、高矯頑力、線性退磁曲線以及高磁能積。 　　我國專家學(xué)者自主開發(fā)的高效高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)，采用實(shí)心轉(zhuǎn)子磁極鐵芯和啟動(dòng)籠復(fù)合結(jié)構(gòu)，消弱了齒諧波，減少了轉(zhuǎn)子表面損耗，提高了電機(jī)效率。同時(shí)，非均勻氣隙和優(yōu)化通風(fēng)散熱，有效的控制了電機(jī)溫升。

5、該種電機(jī)同異步電機(jī)相比各項(xiàng)指標(biāo)顯著提供，額定負(fù)載效率大于96%，功率因數(shù)大于0.98，綜合節(jié)電率在8%-15%。 　　2、高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 　　2.1高效率 　　使用永磁材料產(chǎn)生磁場，代替了原有的電流裝置，一定程度上減少了定子電流及其電阻損耗。此外，當(dāng)電機(jī)正常工作時(shí)，工作效率因?yàn)闆]有了轉(zhuǎn)子的電阻損耗和磁滯損耗而得到提高。當(dāng)電機(jī)額定工作時(shí)，電機(jī)的效率在96%以上，低負(fù)載工作時(shí)，該電機(jī)仍然具有相對較高的工作效率，寬幅的高效運(yùn)行區(qū)為負(fù)載在不同負(fù)荷段運(yùn)行提供了良好的節(jié)電效果。 　　2.2高功率因數(shù) 　　該種新型永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子使用的是永磁材料，不

6、需要感應(yīng)電流來產(chǎn)生磁場，定子繞組具有阻性負(fù)載的特點(diǎn)，這使得該種電機(jī)的功率因數(shù)在1附近。此外，當(dāng)電機(jī)在20%～120%額定負(fù)載范圍工作時(shí)，電機(jī)的功率因數(shù)和工作效率都會(huì)處于一種相對較高的水平。具體說來，當(dāng)電機(jī)負(fù)載較小，即輕載工作時(shí)，該種新型電機(jī)可以大大的節(jié)約能量消耗，而當(dāng)電機(jī)在額定負(fù)載工作時(shí)，其功率因數(shù)是大于0.98的。 　　2.3啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 　　該種永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用的是一種實(shí)心的永磁材料，這使得該種電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩明顯增大，達(dá)到了3.5～4.3范圍內(nèi)，而相同功率的一般電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩僅為1.8～2.2倍。 　　2.4體積小，重量輕 　　和相同功率的一般電機(jī)相

7、比，該種電機(jī)的體積約是一般電機(jī)的60%，體積明顯減少，重量約是一般電機(jī)的83%，減輕了約16%。 　　2.5永磁電動(dòng)機(jī)還具有如下特征： 　　2.5.1運(yùn)行時(shí)間明顯增加; 　　2.5.2工作過程中的維護(hù)費(fèi)用降低; 　　2.5.3磁場強(qiáng)度很穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)顯而易見的退磁現(xiàn)象; 　　2.5.4電機(jī)振動(dòng)小; 　　綜上所述，新型的永磁電動(dòng)機(jī)較異步電動(dòng)機(jī)相比具有容量大、功率因數(shù)高、工作效率高等特點(diǎn)。 　　二、高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用分析 　　1、應(yīng)用原理 　　高效高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)依靠定子旋轉(zhuǎn)磁場與籠型轉(zhuǎn)子相互作

8、用產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)啟動(dòng);運(yùn)行時(shí)由轉(zhuǎn)子內(nèi)嵌的永磁體提供磁場結(jié)合定子旋轉(zhuǎn)來維持電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行。 　　大唐國際張家口發(fā)電廠共有8臺(tái)30萬千瓦機(jī)組，裝機(jī)容量240萬千瓦，電廠自用電量占發(fā)電量的5%左右，其中電動(dòng)機(jī)是電廠用電的主要設(shè)備。通過首次使用山西北方機(jī)械制造有限責(zé)任公司生產(chǎn)的高效永磁同步電動(dòng)機(jī)，有必要對其經(jīng)濟(jì)性、可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。 　　該公司生產(chǎn)的高效永磁同步電動(dòng)機(jī)，通過了理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和國家權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測。但該產(chǎn)品在生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用中缺乏大量的實(shí)踐數(shù)據(jù)支持，針對發(fā)電企業(yè)沒有進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)用案列，對現(xiàn)場系統(tǒng)、設(shè)備沒有建立直觀理論和實(shí)際體系，無法通過試驗(yàn)和監(jiān)測手段對高效永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。 　　本次現(xiàn)場試驗(yàn)，是TYC4002-6型高效永磁同步電動(dòng)機(jī)首次在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性試驗(yàn)，并和原異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較鑒定。 　　2、試驗(yàn)方案研究與分析 　　通過設(shè)備篩選和系統(tǒng)可靠性分析，決定在排漿泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行試用，并成立課題小組進(jìn)行跟蹤、試驗(yàn)、分析，以驗(yàn)證其節(jié)電、環(huán)保性能指標(biāo)，為節(jié)能技術(shù)改造奠定基礎(chǔ)。原排漿泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)為JS148-6三相異步電動(dòng)機(jī)，更換電機(jī)為山西北方機(jī)械制造有限責(zé)任公司生產(chǎn)的TYC4003-6(6kV315kW)高效高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)。