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简约的魅力——永磁体电机的优越性解析

来源:ABB评论2009.10.14阅读 14863

        电机使用永磁体 (PM) 励磁的想 法由来已久。由于永磁体技 术近十年发展迅猛,因此在技术和 经济上成为可行的解决方案,尤其 在低速、大转矩直接驱动方面更是 如此。
        与其它励磁方法比较,永磁体技术 应用于电机具有很多明显优势。然 而直到最近,这种技术才得以广泛 应用,这得益于永磁体技术的改善 及其成本的降低。ABB 已经开发出 基于永磁体技术的产品,特别适用 于流程工业、船舶推进和风力发电 等需要低速大转矩的领域。
        由于永磁体技术近十年发展迅 猛,因此在技术和经济上成为 可行的解决方案。
        采用全电动直驱式技术,取消变速 箱及其附件, 可以获得更多效益 (见图 1 )。取消这些部件可降低损 耗,提高传动的整体可靠性
。3 MW 风力涡轮机上安装的一套三级变速 箱会使总体效率降低近 3 %。另外控制工程网版权所有, 取消变速箱和中间传动轴还节约了 工厂占地面积。

由感应电机齿轮和中间传动轴组成的常规驱动


        永磁体电机可与鼠笼式感应电机一 样稳固而简约。如果一台永磁体电 机与 ABB 直接转矩控制 (DTC) 变速 转换器配套使用,就无需使用速度 编码器提供转子速度反馈。由于取 消了这个潜在不可靠的零件,永磁 体直接传动解决方案的可靠性进一 步提高。与其他现有低速大转矩技 术相比CONTROL ENGINEERING China版权所有,这种传动技术可用率也提 高了CONTROL ENGINEERING China版权所有,产品的生命周期成本也因此 得以降低。
        直驱式技术中的永磁电机
        ABB 生产永磁体 (PM) 电机已近十 年。永磁体电机是同步电机。在定 子绕组里,一般有三个以上的定子 相位。安装于转子中的永磁体在气 隙中产生基本恒定的磁通,与定子 绕组产生的旋转磁通“锁紧”。因 此,永磁体电机运转可以同步。
        电机主轴高度变化很大,从 280 毫 米的电机到 2CONTROL ENGINEERING China版权所有,500 毫米风力发电机。 M3BJ、AMZ 和 AMG 系列的永磁体 电机产品已经非常成熟。
        永磁体电机可与鼠笼式感应电 机一样稳固而简约。
        电极数较少的电机具有较高的额定 转速,如果电源频率较低,也可低 速运转。但在这种情况下,运行效 率较低,因为变频器的输出频率大 大低于额定频率范围。在这样低的 频率下,电力开关必须按超大尺寸 进行设计应对配电损失。因此, 在低速应用领域, 多极电机更具 优势。
        设计运行速度为 750 至 3,000 转/分的 感应电机并不特别适用于低速直接 驱动,因为随着速度降低,效率也 会下降。它们也不能在低转速范围 内有效提供平稳转矩。
        极数更多的感应电机的功率因数 也会下降 (由于感应漏磁增加)。所 以,极数较多的感应电机并不真正 适用低速直接驱动。
        这些问题说明低速应用为什么要增 加变速箱,以便这种电机在高速运 转时更加平稳。永磁体电机在低转 速大转矩方面的优越性能改变了这
        种情况,因此可以取消变速箱。
        降低损耗
        采用永磁体励磁的一个显著优点, 是不再需要通过换流器从电网向电 机提供励磁功率,因此节省了励磁 所需的电力。同样控制工程网版权所有,由于避免了励 磁功率的对抗电流,又降低了换流 器损耗。与相同功率的感应电机传 动相比,永磁体电机可给逆变器提 供
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