特高效永磁電機節能分析

  前言：

  ........效率和功率因數是兩個不同的概念。電機的效率是指電機的軸輸出功率與電機從電網吸取的功率之比，而功率因數是指電機的有功功率與視在功率之比。功率因數低會造成無功電流大；進而造成因線路電阻壓降大，電壓低。因線路損耗增加，有功功率增加。

  ........功率因數低，電壓和電流就不同步在流經過電機時就有無功電流，電機電流增加溫度高扭矩低。對電機影響不大，主要直接電能損耗，對電網影響大

  特高效永磁電機節能分析

  1、二級能效的YX3電機比傳統的三級能效Y2電機具有更高的效率和功率因數，而永磁同步電機比二級能效的YX3電機的效率和功率因數還要高，因此節能效果更好

  2、以銘牌功率22千瓦的永磁電機效率0.95，功率因數0.95和Y2電機效率0.9

  功率因數0.85對比

  Y2電機的輸入電流:I=P/1.73×380×cosφ·η=44A

  永磁電機的輸入電流:I=P/1.73×380×cosφ·η=37A

  消耗電流相差19%

  3、視在功率分析：

  Y2電機P=1.732UI=29千瓦

  永磁電機P=1.732UI=24.3千瓦

  消耗功率相差19%

  4、部分負載能耗分析

  Y2電機在80%以下效率下滑嚴重，功率因數下滑嚴重

  永磁電機在20%～120%之間效率基本保持較高的效率和功率因數、

  在部分負載時永磁電機比Y2電機具有很大的節能優勢，甚至節能超過50%

  5、消耗無用功分析

  Y2電機的無用功電流一般約為額定電流的0.5～0.7倍

  永磁電機的功率因數接近1，無需勵磁電流

  所以無用功電流永磁電機與Y2電機相差50%左右

  6、輸入電機電壓分析

  經常檢測到如果永磁電機替換了Y2電機后，電壓會升高一般380V升到390V

  原因：Y2電機功率因數低會造成無功電流大，進而造成因線路電阻壓降大，電壓低。永磁電機功率因數高消耗的總電流低，線路壓降減少，就產生了電壓上升的現象。

  7、電機滑差分析

  異步電機一般具有2%～6%的滑差

  永磁電機滑差0%

  因此在同等條件下永磁電機做工比Y2電機多出2%～6%

  8、電機自損耗分析

  22千瓦Y2電機效率90%自損耗10%，該電機連續運行一年自損耗2.2萬千瓦以上

  永磁電機效率95%自損耗5%，該電機連續運行一年自損耗1.1萬千瓦左右

  Y2電機自損耗是永磁電機的1倍

  9、功率因數國家獎懲表分析

  Y2電機功率因數0.85，加收0.6%電費

  功率因數大于0.95，減收3%電費

  永磁電機替代Y2電機電費存在3.6%的價值

  連續運行一年電力價值0.7萬千瓦

  10、能量守恒定律分析

  功率因數是有用功和視在功率的比值

  Y2電機功率因數低，吸收電力利用率差能耗高

  永磁電機功率因數高，吸收利用率好，能耗低

  11、國家能效標識分析

  永磁電機一級能效：最節能電機

  YX3電機二級能效：節能電機

  Y2電機三級能效：耗能電機

  12、從國家能效補貼分析

  一級能效的電機國家補貼比二級能效的高很多，目的是從整個社會層面上節能，從而保證國家在世界上的競爭力。

  在全局角度上來看如果普及使用永磁電機，整廠功率因數提高了，具有更高的全網電壓，機器效率更高，更低的線損，更低的線發熱

  ........國家規定功率因數在0.7-0.9之間的，每低于0.9的0.01就收0.5%，在0.65-0.7間的每低于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%，假如用戶的功率因數是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%
 

  具體原理：

  ........交流永磁同步電動機，轉子無滑差，無電勵磁，轉子無基波鐵、銅耗損。轉子由于永磁體自帶磁場，無需無功勵磁電流，因此功率因數高，無功轉子無基波鐵、銅耗損。無功功率少，定子電流大幅下降，定子銅損耗大為減少。同時，由于稀土永磁電機的極弧系數大于異步電動機的極弧系數，當電壓和定子結構一定時，該電機的平均磁感應強度比異步電機小，鐵損耗小。由此可見，稀土永磁同步電動機是通過降低自身各種損耗而節能的，不受工況、環境等因素變化的影響。

  永磁同步電動機的特性

  效率高

  平均節電10%以上

  異步Y2電動機效率曲線，一般在60%額定負載時下跌較快，輕載時效率很低

  永磁電動機效率曲線高而平，在20%~120%額定負載時均處于高效率區。

  經多個廠家不同工況現場實測，永磁同步動機的節電率在10~40%。

  功率因數高接近1

  永磁同步電機無需無功勵磁電流，所以功率因數幾乎為1（甚至容性），功率因數曲線和效率曲線高而平，功率因數高，定子電流小，進而降低定子銅耗，提高效率。

  工廠電網可減少甚至取消電容無功補償。同時永磁電機的無功補償是實時就地補償，使得工廠的功率因數更平穩，對其它設備的正常運行非常有利，減少工廠內電纜傳輸的無功損耗，起到綜合節能的效果。

  電機電流小

  采用永磁電機后，電機電流明顯下降，經實測，永磁電機和Y2電機相比，電機電流明顯減少。永磁電機無需無功勵磁電流，電機電流大幅降低。減少了電纜傳輸中的損耗，等于擴大了電纜的容量，輸電電纜經可以安裝更多電機。

  運行無滑差轉速穩定

  永磁電機是同步電機，電機的轉速只與電源頻率有關，2極電機，在50Hz電源下工作時，轉速嚴格穩定在3000r/min。不丟轉、無滑差、不受電壓波動、負載大小的影響。

  溫升低15~20℃

  與Y2電機相比，永磁電機的電阻損耗小，總損耗大大降低，降低了電動機的溫升。經實測，在同等條件下，永磁電機的工作溫度比Y2電機低15~20℃。