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高效電機真正“高效“的關(guān)鍵要素,必須掌握

2020-07-25 16:58:00來(lái)源:wangjian

中國在電機控制領(lǐng)域具有非常重要的位置,全球每年80億只電機的產(chǎn)量中有70億就是中國制造的。對于高效電機這一塊,永磁同步電機目前是主流。由于永磁電機與價(jià)格波動(dòng)很大的稀土材料密切相關(guān),因此對行業(yè)帶來(lái)了一些影響和波動(dòng),令我們更加謹慎來(lái)看這種高效電機未來(lái)的發(fā)展,這是今天我也會(huì )提到另一新興的高效電機極其控制技術(shù)的原因之一。
感應電機在功率很大的情況下,比如幾十千瓦以上的電機,可達到接近95%的效率,但小功率電機則效率點(diǎn)非常低,如單相的風(fēng)扇甚至大概只有30~40%。電機效率除了與功率相關(guān)(跟它的勵磁電流所占的比例有關(guān)系),還與電機所運行的環(huán)境有關(guān)系,如果一個(gè)電機設計本身是優(yōu)化的,但總是讓它運行在一個(gè)非常不利的情況,如滿(mǎn)負載的20%以下,則效率會(huì )非常低。另外,電機本身的功率因數是又一個(gè)影響效率非常關(guān)鍵的指標。
感應電機根據不同的電機功率等級會(huì )有不同的表現,但是基本上都處于40~80%左右負載區間的話(huà),系統對于電機本身的利用率是可以接受。所以在考慮控制系統的時(shí)候,系統到底應該在一個(gè)什么樣的區間運行,包括功率因數部分,這對效率的影響至關(guān)重要。
感應電機之所以應用廣泛的一些優(yōu)勢之處:1.成本比較低,電網(wǎng)直接接上去就可以運行起來(lái);2.沒(méi)是有控制器也可以(當然代價(jià)主要是在能效上面);3.轉矩系數低,單相電流情況下可以產(chǎn)生非常穩定的磁場(chǎng)空間。4.沒(méi)有永磁體,沒(méi)有失磁性,不怕振動(dòng)也不怕生銹,所以比較牢靠。在控制上它非常容易進(jìn)入到高速的弱磁控制區,在很大功率范圍里面有多種電機可用。但也存在缺點(diǎn):在輕載情況下面效率非常差,同樣工藝下尺寸比永磁電機大不少。從控制上來(lái)講,現在實(shí)現電機高效的同時(shí)都希望用矢量變換、矢量控制,因為轉子側電流大,溫度變化非常大,從而導致轉子側電阻的變化非常大,對感應電機矢量控制這一類(lèi)基于參數的控制策略造成困難,是一個(gè)很大的技術(shù)挑戰。