螺桿空氣壓縮機中永磁電機和普通電機的比較
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作者:敏厚節(jié)能科技（上海）有限公司
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發(fā)布時間: 2018-12-24
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永磁電機和普通電機的比較
效率和功率因數(shù)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(wǎng)吸取的功率之比。而功率因數(shù)：是指電機的有功功率與視在功率之比。功率因數(shù)低，會造成無功電流大，進(jìn)而造成線路電阻壓降大，電壓低，線路損耗增加，有功功率增加（浪費的有功功率增加）。
功率因數(shù)低，電壓和電流就不同步的在流經(jīng)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(wǎng)影響大（所以國家制定了對不同能耗電機的電費標(biāo)準(zhǔn)）
特高效永磁電機節(jié)能分析
1、二級能效的YX3電機比傳統(tǒng)的三級能效Y2電機具有更高的效率和功率因數(shù)，而永磁同步電機比二級能效的YX3電機的效率和功率因數(shù)還要高，因此節(jié)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(shù)0.95和Y2電機效率0.9
功率因數(shù)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(fù)載能耗分析
Y2電機在80%以下效率下滑嚴(yán)重，功率因數(shù)下滑嚴(yán)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(shù)、
在部分負(fù)載時永磁電機比Y2電機具有很大的節(jié)能優(yōu)勢，甚至節(jié)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0.4～0.7倍
永磁電機的功率因數(shù)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(jīng)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(shù)低會造成無功電流大，進(jìn)而造成因線路電阻壓降大，電壓低。永磁電機功率因數(shù)高消耗的總電流低，線路壓降減少，就產(chǎn)生了電壓上升的現(xiàn)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(xù)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(xù)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(shù)國家獎懲表分析
Y2電機功率因數(shù)0.85，加收0.6%電費
功率因數(shù)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(xù)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(shù)是有用功（有功功率）和視有功率（視在功率）的比值
Y2電機功率因數(shù)低，吸收電力利用率差能耗高
永磁電機功率因數(shù)高，吸收利用率好，能耗低
11、國家能效標(biāo)識分析
永磁電機一級能效：最節(jié)能電機
YX3電機二級能效：節(jié)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(jié)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(shù)提高了，具有更高的全網(wǎng)電壓，機器效率更高，更低的線損，更低的線發(fā)熱
國家規(guī)定功率因數(shù)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(shù)是0.6，那么就是（0.9-0.7）/0.01 X0.5% +（0.7-0.65）/0.01 X1% +（0.65-0.6）/0.01X2%=10%+5%+10%=25%
具體原理：
交流永磁同步電動機，轉(zhuǎn)子無滑差，無電勵磁，轉(zhuǎn)子無基波鐵、銅耗損。轉(zhuǎn)子由于永磁體自帶磁場，無需無功勵磁電流，因此功率因數(shù)高，無功轉(zhuǎn)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(shù)大于異步電動機的極弧系數(shù)，當(dāng)電壓和定子結(jié)構(gòu)一定時，該電機的平均磁感應(yīng)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(jié)能的，不受工況、環(huán)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(jié)電10%以上
異步Y(jié)2電動機效率曲線，一般在60% 額定負(fù)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(fù)載時均處于高效率區(qū)。
經(jīng)多個廠家不同工況現(xiàn)場實測，永磁同步動機的節(jié)電率在10~40% 。
功率因數(shù)高 接近1
永磁同步電機無需無功勵磁電流，所以功率因數(shù)幾乎為1（甚至容性），功率因數(shù)曲線和效率曲線高而平，功率因數(shù)高，定子電流小，進(jìn)而降低定子銅耗，提高效率。
工廠電網(wǎng)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(shù)更平穩(wěn)，對其它設(shè)備的正常運行非常有利，減少工廠內(nèi)電纜傳輸?shù)臒o功損耗，起到綜合節(jié)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(jīng)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(jīng)可以安裝更多電機。
運行無滑差轉(zhuǎn)速穩(wěn)定
永磁電機是同步電機，電機的轉(zhuǎn)速只與電源頻率有關(guān)，2極電機，在50Hz電源下工作時，轉(zhuǎn)速嚴(yán)格穩(wěn)定在3000r/min。不丟轉(zhuǎn)、無滑差、不受電壓波動、負(fù)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(jīng)實測，在同等條件下，永磁電機的工作溫度比Y2電機低15~20℃。
注：
永磁采用高效能釹鐵硼永磁體 120℃不失磁，定子線圈采用永磁器專用的耐電暈漆包線，絕緣性能卓越，使用壽命長。（內(nèi)置直流電流電抗器，極大抑制了射頻干擾和諧波干擾，為用戶提供更多保護(hù)。）
1：消除從滿載到卸載的低效率轉(zhuǎn)換
2：避免卸載空載功耗
3：維護(hù)管網(wǎng)壓力帶在0.01Mpa以內(nèi)
4：降低平均工作壓力（壓力是智能控制的）
5：減少系統(tǒng)泄露
6：啟動電流平衡，避免電流沖擊
7：提供4--13bar壓力自由選擇
異步電機和同步電機的差異
步電機又叫感應(yīng)電機，轉(zhuǎn)子上的電磁場是通過定子磁場感應(yīng)出來的。同步電機轉(zhuǎn)子上要有自帶的磁場。
異步電機的轉(zhuǎn)速會隨負(fù)載的不同，略有改變，而且這個轉(zhuǎn)速是低于定子磁場的轉(zhuǎn)速的，所以才叫異步電機。同步電機轉(zhuǎn)速嚴(yán)格的按定子磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所以叫同步電機。
異步電動機可以直接啟動。同步電動機要有專門的啟動裝置或者啟動繞組，所以制造工藝復(fù)雜，造價高。
異步電機一般用來做電動機，同步電機一般用來做發(fā)電機，也用來做補償機。
效率和功率因數(shù)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(wǎng)吸取的功率之比。而功率因數(shù)：是指電機的有功功率與視在功率之比。功率因數(shù)低，會造成無功電流大，進(jìn)而造成線路電阻壓降大，電壓低，線路損耗增加，有功功率增加（浪費的有功功率增加）。
功率因數(shù)低，電壓和電流就不同步的在流經(jīng)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(wǎng)影響大（所以國家制定了對不同能耗電機的電費標(biāo)準(zhǔn)）
特高效永磁電機節(jié)能分析
1、二級能效的YX3電機比傳統(tǒng)的三級能效Y2電機具有更高的效率和功率因數(shù)，而永磁同步電機比二級能效的YX3電機的效率和功率因數(shù)還要高，因此節(jié)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(shù)0.95和Y2電機效率0.9
功率因數(shù)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(fù)載能耗分析
Y2電機在80%以下效率下滑嚴(yán)重，功率因數(shù)下滑嚴(yán)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(shù)、
在部分負(fù)載時永磁電機比Y2電機具有很大的節(jié)能優(yōu)勢，甚至節(jié)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0.4～0.7倍
永磁電機的功率因數(shù)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(jīng)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(shù)低會造成無功電流大，進(jìn)而造成因線路電阻壓降大，電壓低。永磁電機功率因數(shù)高消耗的總電流低，線路壓降減少，就產(chǎn)生了電壓上升的現(xiàn)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(xù)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(xù)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(shù)國家獎懲表分析
Y2電機功率因數(shù)0.85，加收0.6%電費
功率因數(shù)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(xù)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(shù)是有用功（有功功率）和視有功率（視在功率）的比值
Y2電機功率因數(shù)低，吸收電力利用率差能耗高
永磁電機功率因數(shù)高，吸收利用率好，能耗低
11、國家能效標(biāo)識分析
永磁電機一級能效：最節(jié)能電機
YX3電機二級能效：節(jié)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(jié)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(shù)提高了，具有更高的全網(wǎng)電壓，機器效率更高，更低的線損，更低的線發(fā)熱
國家規(guī)定功率因數(shù)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(shù)是0.6，那么就是（0.9-0.7）/0.01 X0.5% +（0.7-0.65）/0.01 X1% +（0.65-0.6）/0.01X2%=10%+5%+10%=25%
具體原理：
交流永磁同步電動機，轉(zhuǎn)子無滑差，無電勵磁，轉(zhuǎn)子無基波鐵、銅耗損。轉(zhuǎn)子由于永磁體自帶磁場，無需無功勵磁電流，因此功率因數(shù)高，無功轉(zhuǎn)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(shù)大于異步電動機的極弧系數(shù)，當(dāng)電壓和定子結(jié)構(gòu)一定時，該電機的平均磁感應(yīng)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(jié)能的，不受工況、環(huán)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(jié)電10%以上
異步Y(jié)2電動機效率曲線，一般在60% 額定負(fù)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(fù)載時均處于高效率區(qū)。
經(jīng)多個廠家不同工況現(xiàn)場實測，永磁同步動機的節(jié)電率在10~40% 。
功率因數(shù)高 接近1
永磁同步電機無需無功勵磁電流，所以功率因數(shù)幾乎為1（甚至容性），功率因數(shù)曲線和效率曲線高而平，功率因數(shù)高，定子電流小，進(jìn)而降低定子銅耗，提高效率。
工廠電網(wǎng)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(shù)更平穩(wěn)，對其它設(shè)備的正常運行非常有利，減少工廠內(nèi)電纜傳輸?shù)臒o功損耗，起到綜合節(jié)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(jīng)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(jīng)可以安裝更多電機。
運行無滑差轉(zhuǎn)速穩(wěn)定
永磁電機是同步電機，電機的轉(zhuǎn)速只與電源頻率有關(guān)，2極電機，在50Hz電源下工作時，轉(zhuǎn)速嚴(yán)格穩(wěn)定在3000r/min。不丟轉(zhuǎn)、無滑差、不受電壓波動、負(fù)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(jīng)實測，在同等條件下，永磁電機的工作溫度比Y2電機低15~20℃。
注：
永磁采用高效能釹鐵硼永磁體 120℃不失磁，定子線圈采用永磁器專用的耐電暈漆包線，絕緣性能卓越，使用壽命長。（內(nèi)置直流電流電抗器，極大抑制了射頻干擾和諧波干擾，為用戶提供更多保護(hù)。）
1：消除從滿載到卸載的低效率轉(zhuǎn)換
2：避免卸載空載功耗
3：維護(hù)管網(wǎng)壓力帶在0.01Mpa以內(nèi)
4：降低平均工作壓力（壓力是智能控制的）
5：減少系統(tǒng)泄露
6：啟動電流平衡，避免電流沖擊
7：提供4--13bar壓力自由選擇
異步電機和同步電機的差異
步電機又叫感應(yīng)電機，轉(zhuǎn)子上的電磁場是通過定子磁場感應(yīng)出來的。同步電機轉(zhuǎn)子上要有自帶的磁場。
異步電機的轉(zhuǎn)速會隨負(fù)載的不同，略有改變，而且這個轉(zhuǎn)速是低于定子磁場的轉(zhuǎn)速的，所以才叫異步電機。同步電機轉(zhuǎn)速嚴(yán)格的按定子磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所以叫同步電機。
異步電動機可以直接啟動。同步電動機要有專門的啟動裝置或者啟動繞組，所以制造工藝復(fù)雜，造價高。
異步電機一般用來做電動機，同步電機一般用來做發(fā)電機，也用來做補償機。