變頻驅動永磁同步電機能效檢測研究

蘇文生

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變頻驅動永磁同步電機能效檢測研究

蘇文生

（中山市建斌中等職業(yè)技術學校，廣東 中山 528400）

隨著節(jié)能技術日新月異的發(fā)展，在各類型電機控制系統(tǒng)中，變頻調速技術等開始被廣泛使用。而永磁同步電機與其他類型電機相比，它的功效會更高。因此，在實際使用過程中，永磁同步電機的需求量逐漸增長。變頻調速技術是我國著重推廣的節(jié)能技術之一，使用此技術能夠做到節(jié)能省電。因此，對變頻驅動永磁同步電機的能效進行檢測就顯得至關重要。主要針對變頻驅動永磁同步電機能效的具體檢測進行詳細研究，進而提出變頻驅動永磁同步電機能效的檢測實例以供參考。

變頻驅動；永磁同步電機；能效檢測；變頻調速

在我國，各工業(yè)領域中使用最為廣泛的生產制造設備里的驅動裝置就是各類型電機，而各類型電機是所有設備里耗電量最大的設備。根據我國有關電力部門的調查研究發(fā)現(xiàn)，我國電機所消耗的電能達到工業(yè)生產行業(yè)用電總量的70%左右。但是通過比較各國電機效率平均水平發(fā)現(xiàn)，我國大約比其他國家的平均水平低4%，而我國拖動設備和電機之間的運行效率比其他國家大約低15%.因此，我國的電機使用效率低、能耗大。

而相關專業(yè)人員通過計算得出，如果提升一個百分點的電機能效水平，我國平均每年可以節(jié)省大約2.6×1010kW的電能，因此我國的電機能效有著巨大的節(jié)能潛力。提高我國各類電機的運行效率，對于我國的能源消耗和布局等有著非比尋常的意義，而對變頻驅動永磁同步電機的能效進行檢測具有現(xiàn)實意義。

1 變頻驅動永磁同步電機能效的具體檢測

1.1 能效檢測的具體流程

在我國相關的標準規(guī)定中提到，變頻驅動永磁同步電機的效率可以按照直接法——輸入-輸出（A法）進行確定檢測。在進行檢測的過程中，被檢驗的機器的供電都是由變頻器的電源所提供的。檢測時，開始先對其進行熱試驗，然后觀察在一定的負載狀態(tài)下所達到的熱穩(wěn)定狀態(tài)，再對其進行負載試驗，被檢測的電機在整個負載試驗過程中一般都是由最大的負載開始進行試驗的，然后按照從最大負載到最小負載的順序逐漸進行。在進行負載試驗時，需要盡快完成所有試驗，以避免在整個檢測過程中，因為電機溫度的變化導致檢測結果不準確的現(xiàn)象。在被檢測電機經歷熱試驗與負載試驗后就可以得到具體的檢測數(shù)據，然后再修正電機處于負載狀態(tài)下的輸出與輸入功率，最終按照=（2/1）×100%進行計算，得出電機的具體效率。在這個公式中，2與1分別為修正之后的輸出與輸入功率[1]。

1.2 負載試驗

變頻驅動永磁同步電機的負載試驗必須在一定的電壓與頻率下進行，在得到負載試驗的具體數(shù)據之前，整個定子繞組的溫度和進行熱試驗時的溫差大約在4 K左右，然后在電機上的6個負載點開始進行負載試驗，在這6個負載點中有4個負載點都在25%～100%的負載之間均勻分布，之后另外兩個負載點則是在其他高于100%但是不超出150%的負載之間進行選擇[2]。

2 確定輸出與輸入的功率

2.1 確定輸出功率的公式

確定輸出功率的公式有：

1=（d·1）/9.549. （1）

d=1+1. （2）

1=3－△1.（3）

式（1）（2）（3）中：1為修正之后的輸出功率；d為修正之后的轉矩；1為轉矩的整體讀數(shù)；1為轉矩的整體讀數(shù)修正值；1為修正之后的具體轉速；3為同步的具體轉速；△1為修正之后的轉差。

2.2 確定輸入功率的公式

確定輸入功率的公式有：

l=0+c－u. （4）

c=1.5·2·1·（0+i－1+25）/（0+i）. （5）

式（4）（5）中：l為修正之后的輸入功率；c為在一定程度溫度的時間里定子繞組的損耗；u為在進行試驗的過程中溫度給定子所帶來的損耗；i為在一定程度負載熱試驗下定子繞組所達到的最高溫度；1為在結束熱試驗的過程中冷卻介質的溫度；0為在導體材料處于0 ℃電阻的溫度倒數(shù)。

3 變頻驅動永磁同步電機能效的檢測實例

此次檢測使用了一臺變頻驅動永磁同步電機，這臺同步電機的基本參數(shù)如表1所示。

針對這臺檢測同步電機進行熱試驗。在這次熱試驗中，定子繞組的最高溫度達到80 ℃左右，電機的同步轉速平均達到1 500 r/min。這次熱試驗的具體數(shù)據如表2所示。

對這臺檢測同步電機進行負載試驗。在進行負載試驗時，檢測能效的驅動器電壓是380 V，頻率是50 Hz。然后按照這次檢測得出的詳細數(shù)據就可以將整個系統(tǒng)的效率計算出來。在整個系統(tǒng)當中包含了變頻器與同步電機[3]。這次負載試驗的具體數(shù)據如表3所示。

將以上所有表格當中的數(shù)據用我國相關標準當中的A計算法進行計算，就可以計算出這臺變頻驅動永磁同步電機的效率值[4]。

檢測電機效率的結果如表4所示。

表1 檢測同步電機的基本參數(shù)

表2 檢測同步電機負載熱試驗數(shù)據

表3 檢測同步電機負載試驗數(shù)據

表4 檢測電機效率的結果

4 結束語

綜上所述，由于永磁同步電機在節(jié)能方面有著巨大的潛力，且變頻調速技術也是我國著重推廣的技術之一，所以我國的各工業(yè)領域對變頻驅動永磁同步電機的技術越來越重視，并已開始對變頻驅動永磁同步電機能效的檢測付諸實踐。但是在變頻驅動永磁同步電機中，基波與諧波等經常會出現(xiàn)損耗現(xiàn)象，這樣就導致對能效的檢測工作顯得比較困難，但根據最新推出的相關規(guī)定標準中的A法進行計算，不僅可以縮短檢測的時間，還可以將整個檢測的流程簡化，為變頻驅動永磁同步電機能效檢測帶來極大的便利。

［1］程磊，姚磊，陳瑋，等.變頻驅動永磁同步電動機能效檢測研究［J］.日用電器，2016（8）：20-22.

［2］龔文忠，年曉紅.基于永磁同步電機的全斷面隧道掘進機刀盤驅動系統(tǒng)的研究［J］.科技與創(chuàng)新，2016（12）：14-15.

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［4］丁樹業(yè)，朱敏，江欣.永磁同步電機三維全域溫度場與溫度應力耦合研究［J］.電機與控制學報，2018，22（1）：53-60.

TM341

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.22.134

2095－6835（2018）22－0134－02

〔編輯：嚴麗琴〕