永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它效率高，功率因素高，能力指標(biāo)好，體積小，重量輕，溫升低，技能效果顯著，較好地提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因素。那么接下來(lái)就跟隨小編來(lái)了解一下永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)性能比較，分別從效率及功率因素、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、工作溫升以及對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響這四個(gè)方面來(lái)詳細(xì)解析。

　　永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

　　永磁同步電機(jī)主要是由轉(zhuǎn)子、端蓋及定子組成，一般來(lái)說(shuō)，永磁同步電機(jī)的最大特點(diǎn)是它的定子結(jié)構(gòu)與普通的感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)非常的相似，主要是區(qū)別于轉(zhuǎn)子的獨(dú)特結(jié)構(gòu)與其它電機(jī)形成了差別。和常用的異步交流電機(jī)的最大不同則是轉(zhuǎn)子獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子上放有高質(zhì)量的永磁體磁極。

　　永磁同步電機(jī)是由永磁體勵(lì)磁產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步電機(jī)，永磁體作為轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，三相定子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下通過(guò)電樞反應(yīng)，感應(yīng)三相對(duì)稱電流，此時(shí)轉(zhuǎn)子動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，永磁同步電機(jī)作發(fā)電機(jī)用；此外，當(dāng)定子側(cè)通入三相對(duì)稱電流，由于三相定子在空間位置上相差120度，所以三相定子電流在空間中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中受到電磁力作用運(yùn)動(dòng)，此時(shí)電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，永磁同步電機(jī)作電動(dòng)機(jī)用。

　　永磁同步電機(jī)特點(diǎn)

　　（1）本身的功率效率高以及功率因數(shù)高

　　（2）發(fā)熱小，因此電機(jī)冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、噪聲小

　　（3）系統(tǒng)采用全封閉結(jié)構(gòu)，無(wú)傳動(dòng)齒輪磨損、無(wú)傳動(dòng)齒輪噪聲，免潤(rùn)滑油、免維護(hù)

　　（4）允許的過(guò)載電流大，可靠性顯著提高

　　（5）整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)重量輕，簧下重量也比傳統(tǒng)的輪軸傳動(dòng)的輕，單位重量的功率大

　　（6）由于沒(méi)有齒輪箱，可對(duì)轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)隨意設(shè)計(jì)：如柔式轉(zhuǎn)向架、單軸轉(zhuǎn)向架，使列車動(dòng)力性能大大提高。

　　永磁同步電機(jī)的優(yōu)勢(shì)

　　1、平均效率高

　　永磁同步電機(jī)的勵(lì)磁磁場(chǎng)由永磁體提供，轉(zhuǎn)子不需要?jiǎng)?lì)磁電流，電機(jī)效率提高，與異步電機(jī)相比，任意轉(zhuǎn)速點(diǎn)均節(jié)約電能，尤其在轉(zhuǎn)速較低的時(shí)候這種優(yōu)勢(shì)尤其明顯。

　　2、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩

　　永磁同步電機(jī)采用異步起動(dòng)方式，但是由于永磁同步電機(jī)在正常工作下轉(zhuǎn)子繞組無(wú)法起到相應(yīng)作用，在設(shè)計(jì)永磁電機(jī)時(shí)，可使轉(zhuǎn)子繞組完全滿足高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，例如使起倍1.8倍上升到2.5倍，甚至更大。

　　3、體積小，重量輕

　　永磁同步電機(jī)使用了高性能的永磁材料提供磁場(chǎng)，使得永磁電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)較感應(yīng)電機(jī)大先增強(qiáng)，永磁電機(jī)的體積和重最較感應(yīng)電機(jī)可以大大的縮小。

　　4、減輕電網(wǎng)負(fù)荷

　　由于異步電機(jī)的效率低，要滿足翰出功率的要求，勢(shì)必要從電網(wǎng)多吸收電能，進(jìn)一步增加了電兩能量的損失，加重了電網(wǎng)負(fù)荷。在永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中無(wú)感應(yīng)電流勵(lì)班，電機(jī)的功率因數(shù)高，提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)使電網(wǎng)中不再需安裝補(bǔ)償器。同時(shí)，因永磁電機(jī)的高效率，也節(jié)約了電能。

　　永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用稀土永磁材料制成，用這種材料制成的永磁電機(jī)替代了普通電機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁部分，消除了轉(zhuǎn)差，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　許多工作場(chǎng)合電動(dòng)機(jī)普遍運(yùn)行在額定負(fù)載的60%左右時(shí)效率低于70%，功率因數(shù)低于0.7。而永磁同步電機(jī)在輕載時(shí)的效率仍能達(dá)到95%，功率因數(shù)也不低于0.95，節(jié)能效果相當(dāng)顯著。同時(shí)永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，溫升低，使用壽命也有明顯的提升。

　　永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)性能比較

　　1、效率及功率因素

　　異步電機(jī)在工作時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組要從電網(wǎng)吸收部分電能勵(lì)磁，消耗了電網(wǎng)電能，這部分電能最終以電流在轉(zhuǎn)子繞組中發(fā)熱消耗掉，該損耗約占電機(jī)總損耗的20~30%，它使電機(jī)的效率降低。該轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流折算到定子繞組后呈感性電流，使進(jìn)人定子繞組中的電流落后于電網(wǎng)電壓一個(gè)角度，造成電機(jī)的功率因數(shù)降低。另外，從永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的效率及功率因數(shù)曲線（圖1）可以看出，異步電動(dòng)機(jī)在負(fù)載率（=P2/Pn）《50%時(shí)，其運(yùn)行效率和運(yùn)行功率因數(shù)大幅度下降，所以一般都要求其在經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)運(yùn)行，即負(fù)載率在75%-100%之間。

　　圖為永磁同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)

　　a、異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī) b、異步電動(dòng)機(jī)

　　永磁同步電機(jī)在轉(zhuǎn)子上嵌了永磁體后，由永磁體來(lái)建立轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，在正常工作時(shí)轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)同步運(yùn)行，轉(zhuǎn)子中無(wú)感應(yīng)電流，不存在轉(zhuǎn)子電阻損耗，只此一項(xiàng)可提高電機(jī)效率4%~50%。由于在水磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中無(wú)感應(yīng)電流勵(lì)磁，定子繞組有可能呈純阻性負(fù)載，使電機(jī)功率因數(shù)幾乎為1.從永徽同步電機(jī)與異步電機(jī)的效率及功率因數(shù)曲線（圖1）可以看出，永磁同步電機(jī)在負(fù)載率》20%時(shí)，其運(yùn)行效率和運(yùn)行功率因數(shù)隨之變化不大，且運(yùn)行效率》80%.

　　2、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

　　異步電機(jī)起動(dòng)時(shí)，要求電機(jī)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但又希望起動(dòng)電流不要太大，以免電網(wǎng)產(chǎn)生過(guò)大的電壓降落而影響接在電網(wǎng)上的其他電機(jī)和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。此外，起動(dòng)電流過(guò)大時(shí)，將使電機(jī)本身受到過(guò)大電做力的沖擊，如果經(jīng)常起動(dòng)，還有使繞組過(guò)熱的危險(xiǎn)。因此，異步電機(jī)的起動(dòng)設(shè)計(jì)往往面臨著兩難選擇。

　　永磁同步電機(jī)一般也采用異步起動(dòng)方式，由于永磁同步電機(jī)正常工作時(shí)轉(zhuǎn)子繞組不起作用，在設(shè)計(jì)永磁電機(jī)時(shí)，可使轉(zhuǎn)子繞組完全滿足高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，例如使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)由異步電機(jī)的1.8倍上升到2.5倍，甚至更大，較好地解決了動(dòng)力設(shè)備中“大馬拉小車”的現(xiàn)象。

　　3、工作溫升

　　由于異步電機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組有電流流動(dòng)，而這個(gè)電流完全以熱能的形式消耗掉，所以在轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生大量的熱量，使電機(jī)的沮度升高，影響了電機(jī)的使用壽命。

　　由于永磁電機(jī)效率高，轉(zhuǎn)子繞組中不存在電阻損耗，定子繞組中較少有或幾乎不存在無(wú)功電流，使電機(jī)溫升低，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。

　　4、對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響

　　因異步電機(jī)的功率因數(shù)低，電機(jī)要從電網(wǎng)中吸收大量的無(wú)功電流，造成電網(wǎng)、翰變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備中有大量無(wú)功電流，進(jìn)而使電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)下降，加重了電網(wǎng)及槍變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備的負(fù)荷，同時(shí)無(wú)功電流在電網(wǎng)、翰變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備中均要消耗部分電能，造成電力電網(wǎng)效率變低，影晌了電能的有效利用。同樣由于異步電機(jī)的效率低，要滿足翰出功率的耍求，勢(shì)必要從電網(wǎng)多吸收電能，進(jìn)一步增加了電兩能量的損失，加重了電網(wǎng)負(fù)荷。

　　在永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中無(wú)感應(yīng)電流勵(lì)班，電機(jī)的功率因數(shù)高，提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)，使電網(wǎng)中不再需安裝補(bǔ)償器。同時(shí)，因永磁電機(jī)的高效率，也節(jié)約了電能。