1. 同步电动机最大的优点
电动机要工作需要作到,定子和转子都需要励磁,对于同步电机而言,它的转子事先是通入直流励磁的。所以在工作时只需要只给定子通入交流电即可。
这种双边励磁的电机,就是功率因数高,且可通过调节转子励磁电流的大小,调节定子无功的大小和方向。这是同步电动机的最大优点,一般同步电动机多釆用异步起动法。
2. 同步电机的缺点
永磁同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高,和直流电机相比,它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。
和异步电动机相比,它由于不需要无功励磁电流,因而效率高,功率因数高,力矩惯量比大,定子电流和定子电阻损耗减小,且转子参数可测、控制性能好;但它与异步电机相比,也有成本高、起动困难等缺点。
和普通同步电动机相比,它省去了励磁装置,简化了结构,提高了效率。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制,因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。
3. 同步电动机的特性
简单来讲,可以这样理解:
1、异步电动机的同步转速是指加在电机输入端的交流电产生的旋转磁场的速度,这个速度就叫同步速度,计算公式是n=60f/P,f:交流电的频率,P:电机极对数,以国内电网50Hz为例,对于4极电机(2对极)的同步速度=60×50/2=1500RPM.
2、异步电动机的转子速度在理论空载下等于同步速度,但实际上不可能做到。两者之差为转差速度,这个值除以同步速度则得到转差率。负载越大,转子速度越小,转差率越大。实际应用中:电机铭牌上的速度为转子速度。
4. 同步电动机的优点和缺点
功率因数高:这个优点的具备与电机的应用的工作原理有关,是因为工作原料非常科学,素以电机才能够到较高的功率因数,能够一下功能方面取得很好的表现。
2)运行效率高:凭借着应用的科学工作原理,以及相对比较先进的产品技术,同步电机具备着运行效率高这个优点,这样一来电机在功能方面就非常高效,可以以高效的功能发挥,充分优化设备的运行。
3)稳定性好:这个类型电机,在性能及结构方面都非常稳定,在能够在使用当中保持稳定结构的同时,也能够稳定发挥功能,保持统一的运行效果及功能保险。
4)转速恒定:能够在转速恒定的情况下,一直在使用当中保持稳定的运转速度,并始终保持稳定的运行效果,这样电机就会在功能方面非常稳定。
缺点
成本相比较与异步电机而言较高。
应用
同步电机的主要应用有三种,即作为发电机、电动机和补偿机。
作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式。小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载,靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率,以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。
2、异步电机
优点
它具有结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、维护方便、坚固耐用等一系列优点。异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性,从空载到满载范围内接近恒速运行,能满足大多数工农业生产机械的传动要求。
缺点
与直流电动机相比,其启动性和调速性能较差;与同步电动机相比,其功率因数不高,在运行时必须向电网吸收滞后的无功功率,对电网运行不利。但随着科学技术的不断进步,异步电动机调速技术的发展较快,在电网功率因数方面,也可以采用其他办法进行补偿。
应用
作电动机,其功率范围从几瓦到上万千瓦,是国民经济各行业和人们日常生活中应用最广泛的电动机,为多种机械设备和家用电器提供动力。例如机床、中小型轧钢设备、风机、水泵、轻工机械、冶金和矿山机械等,大都采用三相异步电动机(Asynchronous Motor)拖动;电风扇、洗衣机、电冰箱、空调器等家用电器中则广泛使用单相异步电动机。异步电机也可作为发电机,用于风力发电厂和小型水电站等。
5. 同步电动机最大的缺点
主要有以下几点:
1、无刷直流电动机采用方波电流供电,可以提供更热闹过高的转矩/体积比,相同条件下输出转矩大15%2、在电动机中产生梯形波的磁场分布和梯形波的感应电动势要比正弦波的磁场分布和正弦变化的电动势简单,因此无刷直流电动机结构简单,制造成本低3、对于永磁同步电动机,由于定子电流是转子位置的正弦函数,系统需要高分辨率的位置传感器,结构复杂,价格昂贵。
4、产生方波电压和电流的变频器比产生正弦电压和电流的变频器简单,控制也简单的多,因此无刷直流电动机控制简单、控制器成本低。
6. 同步电动机最大的优点在于
同步发电机并联运行的优点:
1、电能的供应可以互相调剂,合理使用。
2、增加供电的可靠性。
3、提高供电质量,电网的电压和频率能保持在要求的恒定范围内。
4、系统愈大,负载就愈趋均匀,不同性质的负载,互相起补偿作用。
5、联成大电力系统,有可能使发电厂的布局更加合理。
发电机合闸条件:
并联投入时,避免产生大的电流冲击和转轴受到突然的扭矩。并联合闸必须满足四个条件:
1、发电机频率等于电网的频率(各国电网频率大致有两种:50Hz或60Hz,我国为50Hz)。
2、发电机的电压幅值等于电网电压的幅值,且波形一致。
3、发电机的电压相序与电网的电压相序相同(发电机相序决定于原动机的转向,一般是固定的)。
4、在合闸时,发电机的电压相角与电网电压的相角一样。
7. 同步电动机的效率
从成本和耗电的角度来看,都是异步电机便宜而且省电。同步电机一般应用于精密机械运动控制,而且驱动器本身就很不便宜;而7.5KW的异步电机可以直接启动。
同步电动机和异步电动机当然是同步电动机转速快,它可以达到同步转速,而异步电动机只能在低于同步转速的状态下工作。耗电量异步电动机要大,因为同步电动机功率因数可以调节,所以效率要高于异步电动机。
8. 同步电动机的优缺点
同步电机优点:同步电动机的功率因数可以调节,在不要求调速的场合,应用大型同步电动机可以提高运行效率。
应用场合:同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载,靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率,以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。
9. 同步电动机和异步电动机的优缺点
永磁同步直驱电机的优点:
1.效率高:
在转子上嵌入永磁材料后,在正常工作时转子与定子磁场同步运行,转子绕组无感生电流,不存在转子电阻和磁滞损耗,提高了电机效率。
2.功率因数高:
永磁同步电机转子中无感应电流励磁,定子绕组呈现阻性负载,电机的功率因数近于 1,减小了定子电流,提高了电机的效率。
同时功率因数的提高,提高了电网品质因数,减小了输变电线路的损耗,输变电容量也可降低,节省了电网投资。
3.起动转矩大:
在需要大起动转矩的设备中,可以用较小容量的永磁电机替代较大容量的Y系列电机。
如果37kw永磁同步电机代替45kW~55kW的Y系列电机,较好地解决了“大马拉小车”的现象,节省了设备投入费用,提高了系统的运行效能。
4.力能指标好 :
Y系列电机在60%的负荷下工作时,效率下降15%,功率因数下降30%,力能指标下降40%;
而永磁同步电机的效率和功率因数下降甚微,当电机只有20%负荷时,其力能指标仍为满负荷的80%以上。
5.温升低:
转子绕组中不存在电阻损耗,定子绕组中几乎不存在无功电流,因而电机温升低。
6 .体积小,重量轻 ,耗材少:
同容量的永磁同步电机体积、重量、所用材料可以减小30%左右。
7.可大气隙化,便于构成新型磁路。
8 .电枢反应小 ,抗过载能力强。
永磁同步直驱电机的缺点:
1.不可逆退磁问题:
如果设计或使用不当,永磁同步电机在过高或过低温度时,在冲击电流产生的电枢反应作用下,或在剧烈的机械振动时有可能产生不可逆退磁,或叫失磁,使电机性能下降,甚至无法使用。
因此,既要研究开发适用于电机制造厂使用的检查永磁材料热稳定性的方法和装置,又要分析各种不同结构型式的抗去磁能力,以便设计和制造时,采用相应措施保证永磁同步电机不失磁。
2.成本问题:
铁氧体永磁同步电机由于结构工艺简单、质量减轻,总成本一般比电励磁电机低 ,因而得到了广泛应用。
由于稀土永磁目前的价格还比较贵,稀土永磁电机的成本一般比电励磁电机高,这需要用它的高性能和运行费用的节省来补偿。
在设计时既需要根据具体使用场合和要求进行性能、价格的比较后取舍,又要进行结构工艺的创新和设计优化,以降低成本。
3 .控制问题:
永磁同步电机不需外界能量 即可维持其磁场,但这也造成从外部调节、控制其磁场极为困难。
但是随着MOSFET、IGBT等电力电子器件和控制技术的发展,大多数永磁同步电机在应用中,可以不进行磁场控制而只进行电枢控制。
设计时需把永磁材料、电力电子器件和微机控制三项新技术结合起来,使永磁同步电机在崭新的工况下运行。