交流感应电机与永磁同步电机的比较分析

来源：电机技术与应用

在工业和商业应用中，大多数泵和风扇由交流感应电动机驱动，“交流感应电机”是一种依靠电流来转动转子的异步电动机，转矩是由转子中的电流产生的，电流是由定子绕组的磁场通过电磁感应产生的，转子总是以低于磁场的速度旋转。“永磁同步电机”依靠磁铁来转动转子，转子的转速与永磁同步电动机的内部旋转磁场的转速相同。

永磁电机必须使用驱动器

交流感应电机可以在没有变频驱动器的情况下驱动泵或风扇，通常在泵系统或风扇系统中会安装变频驱动器，以提高系统效率。永磁同步电动机需要一个驱动器才能工作，不能在没有驱动器的情况下运行。为了精确地控制永磁同步电动机的速度以满足压力、流量、体积等应用要求，需要一个变频器。一些新的变频器已经配备了永磁电机控制选项作为标准功能，允许操作员控制永磁电机来驱动风机和/或泵送，效率更高。

与交流感应电机相比，永磁电动机可显著提高效率，永磁电机的满载效率高于交流感应电机，下面显示了交流感应电动机和永磁电动机两种标准之间的效率范围。

变频驱动器不会提高电机效率，变频驱动器有助于在运行速度范围内提高系统效率，因为大多数系统不会一直以最高速度运行。变频驱动器有助于提高系统效率，因为它有能力降低电机、风扇或泵的速度，而不是转动阀门来节流泵或关闭阻尼器来阻止空气流动。

上图将10马力1800转/分永磁同步电机PMAC与高级交流感应电机NEMA进行了比较，后者在100到500速度范围内以可变扭矩负载运行，在这两种情况下，两种电机的效率都会下降。在600转/分时，NEMA优质电机效率从约90%降至约72%，PMAC从约94%降至83%，当运行系统影响设备效率时，永磁电机已被证明比交流感应电机具有更高的效率。

永磁电机的优缺点

虽然交流感应电动机更常见于电机驱动系统中，通常比永磁电动机解决方案体积更大，效率更低。虽然永磁电机解决方案往往具有较高的初始成本，但它们可以为更紧凑的机械封装提供更小的尺寸，更重要的是，提供更高的效率。永磁电机往往比交流感应电机更贵，比交流感应电机更难启动。然而，永磁电机的优点包括更高的效率，更小的尺寸（永磁电机可以达到大多数交流电机尺寸的三分之一，这使得安装和维护容易得多），并且在低速时能够保持全扭矩。

趋势正在转变

永磁电机与变频驱动器结合使用并不是全新的，设计工程师和设备所有者正开始为风机和泵应用安装选择更多的永磁电机解决方案，因为它们体积更小，效率更高，变频驱动器需要有一个特殊的算法驱动永磁电机。现在，市场上有一些新的变频驱动器，它们有一个内置的标准特性来控制永磁电机，而不需要额外的成本。随着越来越多的变频驱动器制造商开始增加永磁电机的高性能控制功能，用户将倾向于安装运行效率更高、封装更小、成本更低的电机系统。

审核编辑：汤梓红