高效永磁电机替换Y2异步电机节能分析


效率和功率因数是两个不同的概念。电机的效率是指电机的轴输出功率与电机从电网吸取的功率之比，而功率因数是指电机的有功功率与视在功率之比。功率因数低会造成无功电流大；进而造成因线路电阻压降大，电压低。因线路损耗增加，有功功率增加。


........功率因数低，电压和电流就不同步在流经过电机时就有无功电流，电机电流增加温度高扭矩低。对电机影响不大，主要直接电能损耗，对电网影响大。


高效永磁电机节能分析


1、二级能效的YE3电机比传统的Y2电机具有更高的效率和功率因数，而永磁同步电机比二级能效的YE3电机的效率和功率因数还要高，因此节能效果更好。


2、以铭牌功率22千瓦的永磁电机效率0.95，功率因数0.95和Y2电机效率0.9
功率因数0.85对比
Y2电机的输入电流:I=P/1.73×380×cosφ·η=44A
永磁电机的输入电流:I=P/1.73×380×cosφ·η=37A
消耗电流相差19%


3、视在功率分析：
Y2电机P=1.732UI=29千瓦
永磁电机P=1.732UI=24.3千瓦
消耗功率相差19%


4、部分负载能耗分析
Y2电机在80%以下效率下滑严重，功率因数下滑严重
永磁电机在20%～120%之间效率基本保持较高的效率和功率因数、
在部分负载时永磁电机比YE2电机具有很大的节能优势，甚至节能超过50%


5、消耗无用功分析
Y2电机的无用功电流一般约为额定电流的0.5～0.7倍
永磁电机的功率因数接近1，无需励磁电流
所以无用功电流永磁电机与Y2电机相差50%左右


6、输入电机电压分析
经常检测到如果永磁电机替换了Y2电机后，电压会升高一般380V升到390V
原因：Y2电机功率因数低会造成无功电流大，进而造成因线路电阻压降大，电压低。永磁电机功率因数高消耗的总电流低，线路压降减少，就产生了电压上升的现象。


7、电机滑差分析
异步电机一般具有2%～6%的滑差
永磁电机滑差0%
因此在同等条件下永磁电机做工比Y2电机多出2%～6%


8、电机自损耗分析
22千瓦Y2电机效率90%自损耗10%，该电机连续运行一年自损耗2.2万千瓦以上
永磁电机效率95%自损耗5%，该电机连续运行一年自损耗1.1万千瓦左右
Y2电机自损耗是永磁电机的1倍


9、功率因数国家奖惩表分析
Y2电机功率因数0.85，加收0.6%电费
功率因数大于0.95，减收3%电费
永磁电机替代Y2电机电费存在3.6%的价值
连续运行一年电力价值0.7万千瓦


10、能量守恒定律分析
功率因数是有用功和视在功率的比值
Y2电机功率因数低，吸收电力利用率差能耗高
永磁电机功率因数高，吸收利用率好，能耗低


11、国家能效标识分析
永磁电机一级能效：最节能电机
YE3电机二级能效：超搞高效节能电机
YE2电机三级能效：高效电机
Y2电机三级能效：耗能电机


12、从国家能效补贴分析
一级能效的电机国家补贴比二级能效的高很多，目的是从整个社会层面上节能，从而保证国家在世界上的竞争力。
在全局角度上来看如果普及使用永磁电机，整厂功率因数提高了，具有更高的全网电压，机器效率更高，更低的线损，更低的线发热


........国家规定功率因数在0.7-0.9之间的，每低于0.9的0.01就收0.5%，在0.65-0.7间的每低于0.7的0.01就加收1%，在0.65以下的，每低于0.65的0.01就加收2%，假如用户的功率因数是0.6，那么就是（0.9-0.7）/0.01 X0.5% +（0.7-0.65）/0.01 X1% +（0.65-0.6）/0.01X2%=10%+5%+10%=25%


具体原理：


........交流永磁同步电动机，转子无滑差，无电励磁，转子无基波铁、铜耗损。转子由于永磁体自带磁场，无需无功励磁电流，因此功率因数高，无功转子无基波铁、铜耗损。无功功率少，定子电流大幅下降，定子铜损耗大为减少。同时，由于稀土永磁电机的极弧系数大于异步电动机的极弧系数，当电压和定子结构一定时，该电机的平均磁感应强度比异步电机小，铁损耗小。由此可见，稀土永磁同步电动机是通过降低自身各种损耗而节能的，不受工况、环境等因素变化的影响。


永磁同步电动机的特性


效率高
平均节电10%以上
异步Y2电动机效率曲线，一般在60% 额定负载时下跌较快，轻载时效率很低
永磁电动机效率曲线高而平，在20%~120% 额定负载时均处于高效率区。
经多个厂家不同工况现场实测，永磁同步动机的节电率在10~40% 。


功率因数高 接近1
永磁同步电机无需无功励磁电流，所以功率因数几乎为1（甚至容性），功率因数曲线和效率曲线高而平，功率因数高，定子电流小，进而降低定子铜耗，提高效率。
工厂电网可减少甚至取消电容无功补偿。同时永磁电机的无功补偿是实时就地补偿，使得工厂的功率因数更平稳，对其它设备的正常运行非常有利，减少工厂内电缆传输的无功损耗，起到综合节能的效果。


电机电流小
采用永磁电机后，电机电流明显下降，经实测，永磁电机和Y2电机相比，电机电流明显减少。 永磁电机无需无功励磁电流，电机电流大幅降低。减少了电缆传输中的损耗，等于扩大了电缆的容量，输电电缆经可以安装更多电机。


运行无滑差转速稳定
永磁电机是同步电机，电机的转速只与电源频率有关，2极电机，在50Hz电源下工作时，转速严格稳定在3000r/min。不丢转、无滑差、不受电压波动、负载大小的影响。


温升低15~20℃
与Y2电机相比，永磁电机的电阻损耗小，总损耗大大降低，降低了电动机的温升。经实测，在同等条件下，永磁电机的工作温度比Y2电机低15~20℃。