1. ประสิทธิภาพและตัวประกอบกำลัง

เมื่อมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสทำงาน ขดลวดโรเตอร์จะดูดซับพลังงานไฟฟ้าบางส่วนเพื่อกระตุ้นจากโครงข่ายไฟฟ้า ซึ่งจะต้องใช้โครงข่ายไฟฟ้า ในที่สุดพลังงานไฟฟ้าส่วนนี้จะถูกใช้ไปเป็นกระแสในขดลวดโรเตอร์ซึ่งกลายเป็นความร้อน การสูญเสียนี้คิดเป็นประมาณ 20~30% ของการสูญเสียมอเตอร์ทั้งหมด ทำให้ประสิทธิภาพของมอเตอร์ลดลง กระแสกระตุ้นของโรเตอร์จะถูกแปลงเป็นกระแสอุปนัยในการพันขดลวดสเตเตอร์ ส่งผลให้กระแสไฟฟ้าที่เข้าสู่ขดลวดสเตเตอร์ล้าหลังแรงดันไฟฟ้ากริดเป็นมุม ส่งผลให้ค่าตัวประกอบกำลังของมอเตอร์ลดลง

นอกจากนี้ จะเห็นได้จากกราฟประสิทธิภาพและตัวประกอบกำลังของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรและมอเตอร์อะซิงโครนัส (รูปที่ 1) ว่าเมื่ออัตราการโหลด (=P2/Pn) ของมอเตอร์อะซิงโครนัส <50% ประสิทธิภาพในการทำงานและ ตัวประกอบกำลังในการทำงานลดลงอย่างมาก ดังนั้นโดยทั่วไปจึงต้องดำเนินการภายในเขตเศรษฐกิจ กล่าวคือ อัตราการโหลดอยู่ระหว่าง 75% ถึง 100%

หลังจากที่มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรฝังอยู่กับแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์ แม่เหล็กถาวรจะสร้างสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ ในระหว่างการทำงานปกติ สนามแม่เหล็กของโรเตอร์และสเตเตอร์จะทำงานพร้อมกัน ไม่มีกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในโรเตอร์ และไม่มีการสูญเสียความต้านทานของโรเตอร์ เพียงอย่างเดียวนี้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์ได้ 4% ~ 50%

เนื่องจากไม่มีการกระตุ้นกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในโรเตอร์ของมอเตอร์แม่เหล็กถาวร ขดลวดสเตเตอร์อาจเป็นโหลดต้านทานล้วนๆ ทำให้ตัวประกอบกำลังของมอเตอร์อยู่ใกล้ 1 อย่างไม่สิ้นสุด จะเห็นได้จากเส้นโค้งประสิทธิภาพและตัวประกอบกำลังของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร และมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส (รูปที่ 1) ซึ่งเมื่ออัตราการโหลดของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรอยู่ที่ >20% ประสิทธิภาพการทำงานและตัวประกอบกำลังในการทำงานจะเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย และประสิทธิภาพในการทำงาน >80%

รูปที่ 1 ประสิทธิภาพ ตัวประกอบกำลัง และเส้นโค้งตัวประกอบโหลด

2. อุณหภูมิในการทำงานเพิ่มขึ้น

เมื่อมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสทำงาน กระแสจะไหลในขดลวดโรเตอร์ และกระแสนี้จะถูกใช้หมดในรูปของพลังงานความร้อน ดังนั้นความร้อนจำนวนมากจะถูกสร้างขึ้นในขดลวดโรเตอร์ ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิของมอเตอร์เพิ่มขึ้นและ ส่งผลต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์

เนื่องจากมอเตอร์แม่เหล็กถาวรมีประสิทธิภาพสูง จึงไม่มีการสูญเสียความต้านทานในขดลวดของโรเตอร์ และมีกระแสปฏิกิริยาเพียงเล็กน้อยหรือแทบไม่มีเลยในขดลวดสเตเตอร์ ส่งผลให้มอเตอร์มีอุณหภูมิต่ำเพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่ต่ำมากยังช่วยยืดอายุการใช้งานของแม่เหล็กถาวรและยืดอายุของแม่เหล็กถาวรอีกด้วย อายุการใช้งานของมอเตอร์ยังได้รับการพิสูจน์ด้วยการใช้งานที่ครอบคลุมในเครื่องลากลิฟต์

3. ผลกระทบต่อการทำงานของโครงข่ายไฟฟ้า

เนื่องจากมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสมีค่าตัวประกอบกำลังต่ำ มอเตอร์จึงดูดซับกระแสไฟฟ้ารีแอกทีฟจำนวนมากจากโครงข่ายไฟฟ้า ส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้ารีแอกทีฟจำนวนมากในโครงข่ายไฟฟ้า อุปกรณ์ส่งกำลังและการแปลง และอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้า ซึ่ง ในทางกลับกันจะช่วยลดปัจจัยด้านคุณภาพของโครงข่ายไฟฟ้าและทำให้ปัญหาของระบบโครงข่ายไฟฟ้าและอุปกรณ์ส่งสัญญาณรุนแรงขึ้น โหลดของอุปกรณ์หม้อแปลงและอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้า กระแสไฟฟ้ารีแอกทีฟในระบบส่งกำลัง อุปกรณ์ส่งและแปลงกำลัง และอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าล้วนใช้พลังงานไฟฟ้าบางส่วน ส่งผลให้ประสิทธิภาพของโครงข่ายไฟฟ้าต่ำและส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพ การใช้พลังงานไฟฟ้า นอกจากนี้ เนื่องจากมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสมีประสิทธิภาพต่ำ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านกำลังไฟฟ้าเอาท์พุต จึงจำเป็นต้องดูดซับพลังงานไฟฟ้าจากโครงข่ายไฟฟ้ามากขึ้น ซึ่งจะเพิ่มการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าและเพิ่มภาระในโครงข่ายไฟฟ้า

ไม่มีกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในโรเตอร์ของมอเตอร์แม่เหล็กถาวร และตัวประกอบกำลังของมอเตอร์อยู่ในระดับสูง ซึ่งช่วยปรับปรุงปัจจัยด้านคุณภาพของโครงข่ายไฟฟ้า และไม่จำเป็นต้องติดตั้งตัวชดเชยในโครงข่ายไฟฟ้า ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากมอเตอร์แม่เหล็กถาวรมีประสิทธิภาพสูง จึงช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ด้วย

4. การคำนวณการประหยัดพลังงาน

เมื่อประสิทธิภาพของมอเตอร์ภายใต้โหลดที่กำหนดเพิ่มขึ้นจาก η1 เป็น η2 พลังงานไฟฟ้า ws (kW·h) ที่ประหยัดได้จากการทำงานของมอเตอร์เป็นเวลาหนึ่งปีจะเป็นดังนี้:

PN — - กำลังรับการจัดอันดับมอเตอร์ (kW);

LF% – อัตราโหลดการทำงานของมอเตอร์

Th—-เวลาทำงานประจำปี (h)

จากตัวอย่างสภาพการทำงานที่กำหนดของมอเตอร์ 22kW-4P ประสิทธิภาพของมอเตอร์อะซิงโครนัสซีรีส์ Y คือ 91.5% หลังจากเปลี่ยนมาใช้มอเตอร์แม่เหล็กถาวรประสิทธิภาพสูง เมื่อประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นถึง 94.7% แต่ละยูนิตจะประหยัดพลังงานไฟฟ้าต่อปี: 4.09×103 kW.h.

หมายเหตุ: ข้อมูลข้างต้นเป็นการคำนวณสภาพการทำงานที่ประเมินต่ำเกินไป หากอัตราการโหลดเปลี่ยนแปลงและช่วงความเร็วกว้าง ผลการประหยัดพลังงานจะมากกว่าจุดที่กำหนดมาก

5 สรุป

เมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรมีข้อดีที่ชัดเจน พวกมันมีประสิทธิภาพสูง ปัจจัยกำลังสูง ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่ดี ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิต่ำ ผลกระทบทางเทคนิคที่สำคัญ และปรับปรุงปัจจัยด้านคุณภาพของโครงข่ายไฟฟ้าได้ดีขึ้น ใช้กำลังการผลิตของโครงข่ายไฟฟ้าที่มีอยู่อย่างเต็มที่ ช่วยประหยัดการลงทุน ในโครงข่ายไฟฟ้าและช่วยแก้ปัญหาปรากฏการณ์ "ม้าใหญ่และรถเข็นเล็ก" ในอุปกรณ์ไฟฟ้าได้อย่างมาก