佛山市高明区沧江泵站管理处 广东佛山 528000
摘要：永磁同步电动机(PMSM)凭借质量轻、效率高、低损耗等优点，在各个领域得到了广泛应用。在倡导节能环保的今天，高效永磁同步电动机的研发和应用已成为国内外发展的必然趋势。为此，本文通过介绍了泵站永磁同步电动机的特点，对三相双定子永磁同步电动机的工作原理、结构及指标和节能效果进行分析，希望对未来永磁电机的发展有所帮助。
关键词：电动机；应用；节能效果；参数；发展
引言
泵站节能是一项涉及范围广、技术性强的工作, 它贯穿于泵站的规划设计、施工安装、运行管理的全过程, 尤其与水泵机组选型、管路系统配置、运行调度管理等密切相关。节能改造一般应根据不同需要, 采取不同措施,才能达到节能增效的目的。近几年我国在永磁同步电动机的技术理论及生产水平都有了很大的提高，就目前国内状况，完全能够满足大型泵站采用高压同步电动机的要求。很多科研机构、水利单位在努力积极开展永磁同步电机的研发工作，其应用领域将进一步扩大，从而可以促进电机系统节能工作发展，促进节能降耗目标实现。
1永磁电机的发展概况
永磁电机的研究和开发大致可以分成三个阶段。
第一阶段：20 世纪60 年代后期和70 年代，由于稀土钴永磁价格昂贵，研究开发重点是航空、航天用电机和要求高性能而价格不是主要因素的高科技领域。
第二阶段：20 世纪80 年代，特别是1983年出现价格相对较低的钕铁硼永磁后，国内外的研究开发重点转移到工业和民用电机上。稀土永磁的优异磁性能，加上电力电子器件和微机技术的迅猛发展，不仅使许多传统的电励磁电机纷纷用稀土永磁电机来替代，而且可以实现传统的电励磁电机所难以达到的高性能。
第三阶段：进入20 世纪90 年代，随着永磁材料性能的不断提高和完善，特别是钕铁硼永磁的热稳定性和耐腐蚀性的改善和价格的逐步降低以及电力电子器件的进一步发展，加上永磁电机研究开发经验的逐步成熟，除了大力推广和应用已有研究成果，使永磁电机在国防、工农业生产和日常生活等各个方面获得越来越广泛的应用外，稀土永磁电机的研究开发进入一个新阶段。一方面，正向大功率化（高转速、高转矩）、高功能化和微型化方向发展；另一方面，促使永磁电机的设计理论、计算方法、结构工艺和控制技术等方面的研究工作出现崭新的局面，有关的学术论文和科研成果大量涌现，形成了以电磁场数值计算和等效磁路解析求解相结合的一整套分析研究方法和计算机辅助设计软件。
近十多年来，由于新技术，新工艺和新器件的涌现和使用，使得发电机的励磁方式得到了不断的发展和完善。在自动调节励磁装置方面，也不断研制和推广使用了许多新型的调节装置。由于采用微机计算机用软件实现的自动调节励磁装置有显著优点，目前很多国家都在研制和试验用微型机计算机配以相应的外部设备构成的数字自动调节励磁装置，这种调节装置将能实现自适应最佳调节
2 三相双定子永磁同步电动机节能效果
2.1 永磁同步电动机结构及指标
三相双定子永磁同步电动机由机座、端盖、定子、风扇等部分组成，这种电动机与普通系列电机大致相同，与普通同步电机的区分是没有励磁线圈和集电环，结构比较简单，电机转子采用钕铁硼材料设计组成。永磁同步电动机的创新在于电机座内设有2个独立的定子和绕组，接线盒中设有自动切断辅助启动定子绕组的回路。该电动机的额定电压为380V，额定转速为750r/min，防护和绝缘等级分别为IP44、B级，进行冷却的方式是ICO141。同步发动机为达到转换能量的目的，必须设有一个直流磁场。
2.2 永磁同步电动机工作原理
三相双定子永磁同步电动机是在电机内部设置2个定子，也就是说一台电机内部配备2台电机。两个转子分别是高转矩异步转子、稀土永磁同步转子。若抽油机处于正常启动状态，三相双定子永磁电动机2个定子绕组会同时工作，转轴得到较大的启动转矩，直至同步转速后电动机自动切断辅助定子绕组回路，采用永磁电机推动负载正常运行。如果合上空气开关启动电动机的过程中，时间继电器与交流接触器的吸合线圈回路接通，交流接触器经常开触点吸合，确保其在永磁测定子绕组工作瞬间通电，完成永磁转子与鼠笼转子一同工作，等到完成整个启动过程并稳步运行后，时间继电器在设定的时间自动切断接触器的吸合线圈回路，保证交流接触器处于触点断开，达到自动切断辅助启动定子绕组回路的效果。
2.3 永磁电机实际应用情况
以某泵站为试验区，给予5台永磁电机，所用电机的型号和技术参数如表1所示。根据本公司节能监测站对电机安装前后的节能效果展开监测，得出结果:使用永磁同步电动机之后，电机的运行电流平均下降为34A，降低的电流率和线损分别为55%、50%，这在很大程度上降低电网及配电装置的损耗。同时，整个系统平均效率提升6%，提升了电网和变压器的利用率。
(1)节省电容器投资费用。采用系统配电网的无功补偿一直是有待解决的问题，在线路上设置的补偿电容器并未收到理想效果。使用永磁同步电动机能从根源上解决上述问题，有效节省补偿电容器更新和维护费用。通常补偿电容器每隔3a就必须更换1次，估算下来每台永磁呢同步电动机可以节省一次性投资费用为600～2000元。使用永磁同步电动机后，其运行电流远远小于异步电机使用的电流，从而降低存在的线路损耗情况。
(2)开发电网潜在的容量。使用永磁电动机之后，电机的视在功率降低为50%以上，简言之就是说电网的供电能力提升1倍，可以开发出一半左右的电网容量。这部分容量可以采用加密井等产能项目给予供电，并能提升电网的利用率。
2.4 无轴承电动机的发展
无轴承电动机并非不需要轴承作为支撑，而是不用设计专门的机械、气浮或液浮轴承。一个完整的无轴承电动机依靠2个无轴承电动机单元与1个轴向次轴承组合而成。运用磁场定向分别对电动机的悬浮和旋转进行控制，达到电动机无轴承化。无轴承永磁电动机在高新技术领域具有巨大的发展优势，是传统电动机永远无法达到的。无轴承电动机具有无摩擦、无污染、高效率、寿命长、不需要使用润滑剂等优点，可以应用于无菌、无污染、有毒害气体等场合中。无轴承永磁同步电动机与其他电动机相比具有以下特点:因永磁体的存在，电动机的励磁绕组电流不再是必要的方面；这种电动机的控制回路比较简单。
3 结束语
综上所述，永磁同步电动机的高效节能的特点及优越技术性能，必将成为时代宠儿，市场新贵，在未来水利工程电机系统节能领域必将发挥更为重要的作用。与传统的异步电动机相比，永磁同步电动机的应用可以节省配电箱和变频调速的投资，在一定程度上提升运行功率因素。可以减小电网导线的截面积，同时减少电网容量的收费。该工程的实施，填补了我国水利工程大型泵站配套电机选择的一个空白，为今后工程的建设积累了经验，奠定了基础，为提升水利工程质量做出了贡献。
参考文献
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[3]于发达.永磁同步电动机节能降耗技术措施[J].工程技术:文摘版.2016(5):00214-00214
论文作者:彭卫东
论文发表刊物:《基层建设》2016年31期
论文发表时间:2017/1/20
标签：永磁论文; 同步电动机论文; 电机论文; 电动机论文; 定子论文; 绕组论文; 节能论文; 《基层建设》2016年31期论文;