電機製造業:交流感應電機與永磁同步電機,哪個效率高?

2020-12-05 老趙說製造

在工業和商業應用中,大多數泵和風扇由交流感應電動機驅動,「交流感應電機」是一種依靠電流來轉動轉子的異步電動機,轉矩是由轉子中的電流產生的,電流是由定子繞組的磁場通過電磁感應產生的,轉子總是以低於磁場的速度旋轉。「永磁同步電機」依靠磁鐵來轉動轉子,轉子的轉速與永磁同步電動機的內部旋轉磁場的轉速相同。

永磁電機必須使用驅動器

交流感應電機可以在沒有變頻驅動器的情況下驅動泵或風扇,通常在泵系統或風扇系統中會安裝變頻驅動器,以提高系統效率。永磁同步電動機需要一個驅動器才能工作,不能在沒有驅動器的情況下運行。為了精確地控制永磁同步電動機的速度以滿足壓力、流量、體積等應用要求,需要一個變頻器。一些新的變頻器已經配備了永磁電機控制選項作為標準功能,允許操作員控制永磁電機來驅動風機和/或泵送,效率更高。

與交流感應電機相比,永磁電動機可顯著提高效率,永磁電機的滿載效率高於交流感應電機,下面顯示了交流感應電動機和永磁電動機兩種標準之間的效率範圍。

變頻驅動器不會提高電機效率,變頻驅動器有助於在運行速度範圍內提高系統效率,因為大多數系統不會一直以最高速度運行。變頻驅動器有助於提高系統效率,因為它有能力降低電機、風扇或泵的速度,而不是轉動閥門來節流泵或關閉阻尼器來阻止空氣流動。

上圖將10馬力1800轉/分永磁同步電機PMAC與高級交流感應電機NEMA進行了比較,後者在100到500速度範圍內以可變扭矩負載運行,在這兩種情況下,兩種電機的效率都會下降。在600轉/分時,NEMA優質電機效率從約90%降至約72%,PMAC從約94%降至83%,當運行系統影響設備效率時,永磁電機已被證明比交流感應電機具有更高的效率。

永磁電機的優缺點

雖然交流感應電動機更常見於電機驅動系統中,通常比永磁電動機解決方案體積更大,效率更低。雖然永磁電機解決方案往往具有較高的初始成本,但它們可以為更緊湊的機械封裝提供更小的尺寸,更重要的是,提供更高的效率。永磁電機往往比交流感應電機更貴,比交流感應電機更難啟動。然而,永磁電機的優點包括更高的效率,更小的尺寸(永磁電機可以達到大多數交流電機尺寸的三分之一,這使得安裝和維護容易得多),並且在低速時能夠保持全扭矩。

趨勢正在轉變

永磁電機與變頻驅動器結合使用並不是全新的,設計工程師和設備所有者正開始為風機和泵應用安裝選擇更多的永磁電機解決方案,因為它們體積更小,效率更高,變頻驅動器需要有一個特殊的算法驅動永磁電機。現在,市場上有一些新的變頻驅動器,它們有一個內置的標準特性來控制永磁電機,而不需要額外的成本。隨著越來越多的變頻驅動器製造商開始增加永磁電機的高性能控制功能,用戶將傾向於安裝運行效率更高、封裝更小、成本更低的電機系統。

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    (感應電機),雖然二者日常駕駛沒有太大區別,但是卻在電動車界形成了這兩種電動機派別之爭。(圖片來自鵬芃科藝)該款電機具有結構簡單,體積小、重量輕、損耗小、效率高、功率因數高等優點。缺點:劇烈的機械振動、高溫或低溫時可能產生不可逆的退磁現象。
  • 純電動汽車搭載的交流異步電機與永磁同步電機有何區別?
    了解完工作原理後我們就直接進入今天的主題,2019款特斯拉Model S長續航版前軸搭載的是永磁同步電機,後軸搭載的是交流異步電機,同步電機與異步電機的最大區別就在於兩者轉子速度是不是與定子旋轉的磁場速度一致,如果轉子的旋轉速度與定子是一樣的,那就叫同步電機,如果不一致,就叫異步電動機,具體到性能參數以及應用,兩者有很大的區別。
  • 永磁同步電機那麼主流,為什麼Tesla要選擇感應電機?
    首先賣個關子,在永磁同步電機佔據大半壁江山的局勢下,為什麼Tesla要選擇感應電動機?電動汽車/混合動力汽車的電機解決方案一般有:感應電動機(即交流異步電動機),永磁同步電動機,開關磁阻電機三種。其中開關磁阻電動機震動、噪聲較大,在大型客車上有所應用,而乘用車領域多為前兩者,即感應電機或永磁同步電動機。
  • 為什麼說和感應電機相比 比亞迪的永磁同步電機才是正確選擇?
    相比感應電機,永磁同步電機具有功率密度高、能量轉換效率高(約 90%-95%)、能耗較低等優勢。現階段電動汽車超過 90% 均採用交流異步電機或永磁同步電機,因為同等功率下永磁同步電機體積更小,效率更高,容易得到更多車企的青睞。雖然永磁體高溫下有退磁風險,但一些車企已經克服了這個問題,如比亞迪通過優化直軸電感及凸極率,提升了永磁同步電機的抗退磁能力。
  • 永磁同步電機工作原理
    .htm  永磁同步電機,英文名稱為permanent magnet synchronous motor,簡稱PMSM,它實際上是一種交流電機,其定子運行是三項的相差 的交流電,而轉子則是永磁體。但是這種電機最大的優勢就是交流電能量由直流提供,這樣就可以對電機進行精確的控制,而且解決了電刷帶來的壽命問題。
  • 永磁同步?交流異步?不都是電機嗎?
    電動汽車上採用的驅動電機大概有四種,分別為直流電動機,永磁同步電機,交流異步電機(感應電機),開關磁阻電機。其中直流電機基本快被淘汰了,就不過多贅述了,開關磁阻電機有不錯的特性,但也有硬傷(振動噪音大),所以還沒有廣泛應用在常見的電動汽車上。目前最常見的就是永磁同步電機和交流異步電機。交流異步電機 先來說交流異步電機,交流異步電機也叫感應電機,最主要的組成部件有兩個,一個是定子,一個是轉子。
  • 感應電機和串激電機、永磁電機的區別
    打開APP 感應電機和串激電機、永磁電機的區別 今日頭條 發表於 2019-10-19 10:20:49   感應電機中由於轉子總是在追趕定子旋轉磁場的轉速,並且為了能夠切割磁感應線而產生感應電流,轉子的轉速總要比定子旋轉磁場的轉速慢一點點,也就是異步運行,所以才將這種產生感應電流的電動機稱為交流異步電動機。
  • 新能源車的電 機,永磁同步電機好還是異步電機好?
    電動汽車電動機可分為交流電動機、直流電動機、交/直流兩用電動機、控制電動機(包括步進、測速、伺服、自整角等)、開關磁阻電動機及信號電動機等多種。在電動汽車上已應用的和有應用前景的有直流電動機、交流感應(異步)電動機、永磁同步電動機、開關磁阻電動機等。
  • 為啥特斯拉和寶馬用交流異步電機,比亞迪卻喜歡永磁同步電機?
    「搭載的電機最大功率為……」但關注特斯拉的朋友們可能知道,特斯拉搭載的是「交流異步電機」,而新晉網紅蔚來ES6性能版搭載的是「前160千瓦永磁同步電機,後240千瓦感應電機」 這又是什麼東西?要完全理解這個問題,我們需要理解這兩種電機的原理。我們先看永磁同步電機:需要注意的是,永磁同步電機和我們上面舉例用的課本上的電機不一樣,它的線圈是作為定子,永磁體是充當轉子的,跟課本上的正好相反。
  • 為什麼高集成、高功率、低能耗的永磁同步電機才是正確選擇
    對於兩者的區別,可以簡單概括為轉子與定子是否同步,以及是否含有永磁材料(釹鐵硼)。感應電機(交流異步電機)轉子的轉速總是慢於定子旋轉磁場的轉速,因此表現為異步運行。由於存在轉差率,導體在磁場內可以做切割磁感線運動,並同時在導體內產生感應電流,「感應電機」的名稱由此而來。
  • 什麼是永磁電機?
    一直到20世紀60年代和80年代,稀土鈷永磁和釹鐵硼永磁(二者統稱稀土永磁)相繼問世,它們的高剩磁密度、高矯頑力、高磁能積和線性退磁曲線的優異磁性能特別適合於製造電機,從而使永磁電機的發展進入一個新的歷史時期。與傳統的電勵磁電機相比,永磁電機,特別是稀土永磁電機具有結構簡單,運行可靠;體積小,質量輕;損耗小,效率高;電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優點。
  • 永磁電機是什麼?
    2 、高效永磁同步電動機永磁同步電動機與感應電動機相比,不需要無功勵磁電流,可以顯著提高功率因數(可達到1,甚至容性),減少了定子電流和定子電阻損耗,而且在穩定運行時沒有轉子銅耗,進而可以減小風扇(小容量電機甚至可以去掉風扇)和相應的風摩損耗,效率比同規格感應電動機可提高2~8個百分點。
  • 科普貼丨永磁同步電機、交流異步電機到底誰能笑到最後?
    三種流派的電機,依照結構和性能的不同,又分別應用在商用車和乘用車領域。開關磁阻電機結構簡單、調速範圍廣、性能穩定可靠、成本也更低,但也存在轉矩波動大、噪音大、系統非線性等缺點,因此目前更適合在商用車領域使用。永磁同步電機電機效率高、功率密度高、體積小,優勢明顯,因此即便價格較貴依然在國內市場備受追捧,目前比亞迪、吉利均採用此流派的電機。
  • 高性能交流永磁同步電機伺服系統現狀
    永磁同步電機的無速度傳感器控制成為現今研究的一個熱點問題。   2永磁式同步電機的特點及其分類   永磁式同步電動機結構簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高,和直流電機相比,它沒有直流電機的換向器和電刷等缺點。
  • 感應 永磁電機兩兄弟 為何國內車企偏愛永磁電動機?
    感應電機就是咱們經常說的交流異步電動機,它是一種由定子繞組之後形成的旋轉磁場與轉子繞組中感應電流的磁場互相發生物理作用之後產生電磁轉矩驅動帶動子旋轉的一種電動機類型。而永磁電機主要是指永磁同步電動機。
  • 感應/永磁電機兩兄弟 為何國內車企偏愛永磁電動機?
    感應電機就是咱們經常說的交流異步電動機,它是一種由定子繞組之後形成的旋轉磁場與轉子繞組中感應電流的磁場互相發生物理作用之後產生電磁轉矩驅動帶動子旋轉的一種電動機類型。而永磁電機主要是指永磁同步電動機。、功率密度還是效率都比感應電機表現要好,從而可以提高能源效率,增加續航裡程,這無疑直擊當下純電動車的最大痛點。
  • 永磁同步電機工作原理,永磁同步電機介紹
    小編今天先不給大家介紹汽車車型,小編給大家說一個東西叫永磁同步電機,大家有知道這個東西的嗎?今天就來為大家介紹一下永磁同步電機工作原理。永磁同步電機:介紹永磁同步電機是由永磁體勵磁產生同步旋轉磁場的同步電機,永磁體作為轉子產生旋轉磁場,三相定子繞組在旋轉磁場作用下通過電樞反應