新能源电动汽车永磁同步电机与异步电机的比较

   日期:2020-11-07     浏览:21    评论:0    
核心提示:与异步电机相比,永磁同步电机在电动汽车应用领域具有许多明显的优势。永磁同步电机具有功率因数高、驱动性能指标好、体积小、重
 与异步电机相比,永磁同步电机在电动汽车应用领域具有许多明显的优势。永磁同步电机具有功率因数高、驱动性能指标好、体积小、重量轻、温升低等特点。同时,可以提高电网品质因数,充分发挥现有电网的容量,节约电网投资。

  一、永磁同步电机和异步电机效率和功率因数的比较

  异步电机工作时,转子绕组需要从电网吸收一部分电能进行励磁,消耗电网的电能。这部分电能最终被带电流的转子绕组中的发热所消耗,约占电机总损耗的20~30%,直接导致电机效率降低。转子励磁电流转换到定子绕组后为感应电流,使得进入定子绕组的电流滞后于电网电压,导致电机功率因数降低。

  另外,电动汽车中永磁同步电机和异步电机的效率和功率因数曲线可以看出,当负载率(=p2/pn)<50%时,异步电机的运行效率和功率因数大大降低,因此一般要求在经济区运行,即负载率在75%-100%之间。

  永磁同步电机的转子嵌入永磁体后,由永磁体建立转子磁场。正常运行时,转子和定子磁场同步运行,转子内无感应电流和转子电阻损耗。只有这个能提高电机效率4%~50%。同时,由于永磁同步电机转子没有感应电流励磁,定子绕组可能是纯阻性负载,使得电机的功率因数几乎为1。从永磁同步电机和异步电机的效率和功率因数曲线可以看出,当永磁同步电机的负载率>20%时,其运行效率和功率因数变化不大,运行效率>80%。

  二、永磁同步电机和异步电机起动转矩的比较

  起动异步电机时,要求电机有足够的起动转矩,但起动电流不宜过大,以免电网电压降过大,影响其他电机和电网电气设备的正常运行。此外,当启动电流过大时,电机本身会受到过大的电力冲击,如果频繁启动,还存在绕组过热的危险。因此,异步电机的起动设计往往面临两难的境地。

  一般永磁同步电机也采用异步起动方式。由于永磁同步电机正常工作时转子绕组不工作,所以在设计永磁同步电机时,转子绕组可以完全满足高起动转矩的要求,例如起动转矩倍数可以从异步电机的1.8倍提高到2.5倍甚至更大,较好地解决了常规动力设备中“大马拉小车”的现象。

  三、永磁同步电机和异步电机工作温升的比较

  异步电机工作时,电流在转子绕组中流动,这种电流完全以热能的形式消耗掉,因此转子绕组中会产生大量的热量,使电机的温度升高,从而严重影响电机的使用寿命。

  至于永磁同步电机,由于其效率高,转子绕组没有电阻损耗,定子绕组很少或没有无功电流,使得电机温升低,从而延长了电机的使用寿命。

  四、永磁同步电机和异步电机对电网运行影响的比较

  由于异步电机的功率因数低,电机需要从电网中吸收大量的无功电流,导致电网、输变电设备和发电设备中有大量的无功电流,从而降低了电网的品质因数,不仅增加了电网、输变电设备和发电设备的负荷,而且消耗电网、输变电设备和发电设备中的部分电能,导致电网效率低下,影响电能的有效利用。同样,由于异步电机效率低,需要从电网中吸收更多的电能来满足输出功率的需求,这进一步增加了电能的损耗,加重了电网的负荷。

  至于永磁同步电机,其转子没有感应电流励磁,电机的功率因数也很高,不仅提高了电网的品质因数,也使得电网中无需安装无功补偿设备。此外,由于永磁同步电机的高效率,也节约了电网的电能。
转自:www.whzlmotor.com

 
 
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