1、機電設計研究機電技術 年第期永磁同步電動機功率因數及其設計原則閩東電機 集團 股份有限公司 如建福州摘 要 分析永磁同步電動機'j片步電動機功率因數曲線的差別 以及空我反電勢對功帑因數的影響 從而捉出獲取 離功率因數時空載反電勢值的設計原則。關健詞同步電動機 永磁 功率因數 空找反電勢中圖分類號文獻標識碼 文章編號機電設計研究機電技術 年第期引言功率因數和效率一樣都是永磁同步電動機 最具實用價值的特征指標。無論是并步起動的水 磁電動機還是調速永磁電動機設計時都力求提 高梵功率因數。因為前者通常就是用來替代低力 能指標的感應電動機后者為了減小電子控制器 的容呈也要求仃髙力能指標。本文僅針

2、對永磁同 步電動機力能折標中的功率因數進行討論。永磁同步電動機的功率因數曲線圖是永磁同步電動機和異步電動機隨 變化時的功率因數曲線。可以看到永磁同步電動 機的功率I對數較異步電動機高尤其在輕載和空 載情況F要比異步電機高許多。這是因為水磁電 動機的轉子中設置仃磁鋼叮以不從電網或減少 從電網吸收無功電流來建立磁場因而功率因數 較高.異步電動機卻必須靠電網提供的無功功率 建龍磁場而旦當異步電動機負載卜降時只減少 電流中的有功分呈無功分量卻幾乎不變因此功 率因數低并隨著負載快速下降.町見高功率因數是永磁同步電動機的一個 突岀的優點它仃利于降低定子電流和繞組銅耗 提髙效率使永磁同步電動機擁仃比異步電動

3、機 高得多的力能折標.但也必須通過介理設計的永 磁電動機才能獲得較高的功率因數.空載反電勢對功率因數的彩響設水磁同步電動機匸作在無窮人的電網電JK 和頻率均保持不變并忽略定子繞組電陽 則此時可認為輸入功率 為電磁功率。且不計其磁阻轉矩和各種損耗的微小變化 則當電動機負載不變時冇關系式=mE yU $祜&=mUcose =常數 a cmxd即 Esingulcose二常數和Lsin 0 =常數式中：m 電動機相數；L空我反電勢；I定子相電流：0電壓矢繪U超前反電勢欠童巳的角 度，即功率角;4>電壓矢量U超前定子相電流矢童i的 角度，即功率因素角，X.直軸同步電抗。根據式（1）和式（

4、2）,當匚取不同值時， 欠童E。、U和i的關系如圖2所示.圖中巳的端 點都落在與U平行的AB線上;而i的端點山都落 在 AB相交的CD線上.其中幅值為人小“止 好”，此時定子電流n最小.且i與u重合，因 此 cos<>=1：而匸> N>J I2>Ii （I 滯后U）,機電設計研究機電技術 年第期機電設計研究機電技術 年第期1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 機電技術 年第期機電設計研究此時cos<Kl：反之,E0J>Enl時

5、也有I3>L （i超 前和 cos4><1。由此可知，若比他參數不變且功率恒定時， 只需改變永磁同步電動機E的大小，不但影響定 子電流和功率因數，還可調格電機過勵或欠勵的 運行狀態，使功率因數超前或滯后。定子電流隨E變化的關系曲線Uf（E） S “V”形,如圖3。V曲線的最低點對應氏吧, cos 4> = 1,曲線左邊對應 Eo <Ec3 , cos < 1 （滯 后），曲線右邊對應E0>Eo cos 4）<1（超前）。例某規格永磁同步電動機在試制屮實際測量 的2f（Ej曲線如圖4,與圖3分析曲線吻合.從 圖3還可以看出，不同的電磁功率下，cos

6、4）=1 時的匕也不同。而對于成品永磁電動機的勵磁磁 鋼總是岀廠前一次性設置的，E一不會隨負載變化, 運行中也不可能滿足在任何負載卜 cos4> = l。【大| 此 設計時應選擇好E,有冃的地使電機的負載 考核點和運行點功率因數均較高。設計原則圖是臺規恪容斌相同分別取不同的 永磁同步電動機 © 曲線它們相應的空載 反電勢為。從曲線顯然看出通過改變參考文獻許實章主編電機學機械工業出版禮俳任遠等蓍現代永磁電機理論與設計 機械匚業出版林值町有效地改變電機從空載到滿載時功率因 數變化范圍。對于節能型的專用永感電機為提高 實際節電效果可讓電機在實際平均負載附近K的原則確泄如經常低負載運行的電動機 可取較低的 設計值 如同圖中 對應的情 況 反之 經常滿負載工作的電動機則取較奇的 值如同 對應的情況。而一般通用的永磁同 步電動機則按 的情況時選取反電勢即空載 時稍有過勵滿載時略為欠勵。結束語綜上所述 永磁同步電動機可以通過空載反電 勢值的設計選擇使某一特定負載時功率因數較 高并決定其超前或滯后的性質因此設計中可 以冇n的地提髙冇效運行負載區域的功率因數 來獲得較高的實際節能效果.機電技術 年第期機電設計研究機電技術 年第期機電設計研究作者簡介陳瑜 年勢丁程師