1. الكفاءة وعامل القدرة

عندما يعمل المحرك غير المتزامن، يمتص ملف الدوار جزءًا من الطاقة الكهربائية للإثارة من شبكة الطاقة، والتي تستهلك شبكة الطاقة. يتم استهلاك هذا الجزء من الطاقة الكهربائية في النهاية كتيار في ملف الدوار كحرارة. تمثل هذه الخسارة حوالي 20 إلى 30٪ من إجمالي الخسارة للمحرك. مما يجعل كفاءة المحرك تنخفض. يتم تحويل تيار إثارة العضو الدوار إلى تيار حثي في ​​ملف الجزء الثابت، مما يتسبب في تخلف التيار الذي يدخل إلى ملف الجزء الثابت عن جهد الشبكة بزاوية، مما يؤدي إلى انخفاض في عامل طاقة المحرك.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن نرى من منحنيات الكفاءة وعامل القدرة للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم والمحركات غير المتزامنة (الشكل 1) أنه عندما يكون معدل التحميل (=P2/Pn) للمحرك غير المتزامن أقل من 50%، فإن كفاءته التشغيلية و انخفاض عامل الطاقة التشغيلية بشكل ملحوظ. ، لذلك يشترط عمومًا العمل ضمن المنطقة الاقتصادية، أي أن نسبة التحميل تتراوح بين 75% و100%.

بعد دمج المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم مع مغناطيس دائم على الدوار، تقوم المغناطيسات الدائمة بإنشاء المجال المغناطيسي للدوار. أثناء التشغيل العادي، تعمل المجالات المغناطيسية للعضو الدوار والجزء الثابت بشكل متزامن. لا يوجد تيار مستحث في الجزء الدوار ولا يوجد فقدان لمقاومة الجزء الدوار. هذا وحده يمكن أن يحسن كفاءة المحرك بنسبة 4% إلى 50%.

نظرًا لعدم وجود إثارة تيار مستحث في الجزء الدوار للمحرك ذو المغناطيس الدائم، فقد يكون ملف الجزء الثابت عبارة عن حمل مقاوم بحت، مما يجعل عامل قدرة المحرك قريبًا بشكل لا نهائي من 1. ويمكن رؤيته من منحنيات الكفاءة وعامل القدرة للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم والمحركات غير المتزامنة (الشكل 1) أنه عندما يكون معدل تحميل المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم أكبر من 20%، تتغير كفاءة التشغيل وعامل طاقة التشغيل قليلاً، وتكون كفاءة التشغيل أكبر من 80%.

الشكل 1: منحنيات الكفاءة وعامل الطاقة وعامل التحميل

2. ارتفاع درجة حرارة العمل

عندما يعمل المحرك غير المتزامن، يتدفق التيار في ملف الدوار، ويتم استهلاك هذا التيار بالكامل على شكل طاقة حرارية، وبالتالي سيتم توليد كمية كبيرة من الحرارة في ملف الدوار، مما سيؤدي إلى زيادة درجة حرارة المحرك و تؤثر على عمر خدمة المحرك.

نظرًا للكفاءة العالية لمحرك المغناطيس الدائم، لا يوجد فقدان للمقاومة في ملف الجزء المتحرك، ولا يوجد تيار تفاعلي يذكر أو لا يوجد تقريبًا في ملف الجزء الثابت، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة منخفضة للمحرك. كما يضمن ارتفاع درجة الحرارة المنخفضة للغاية عمر المغناطيس الدائم ويطيل عمر المغناطيس الدائم. تم إثبات عمر خدمة المحرك أيضًا من خلال تطبيقه الشامل في آلات الجر للمصاعد.

3. التأثير على تشغيل شبكة الكهرباء

بسبب عامل الطاقة المنخفض للمحرك غير المتزامن، يمتص المحرك كمية كبيرة من التيار التفاعلي من شبكة الطاقة، مما يؤدي إلى كمية كبيرة من التيار التفاعلي في شبكة الطاقة، ومعدات نقل وتحويل الطاقة، ومعدات توليد الطاقة، والتي وهذا بدوره يقلل من عامل جودة شبكة الطاقة ويؤدي إلى تفاقم مشاكل شبكة الطاقة ومعدات النقل. إن حمولة معدات المحولات ومعدات توليد الطاقة والتيار التفاعلي في شبكة الطاقة ومعدات نقل وتحويل الطاقة ومعدات توليد الطاقة كلها تستهلك جزءًا من الطاقة الكهربائية، مما يتسبب في انخفاض كفاءة شبكة الطاقة والتأثير على فعاليتها استخدام الطاقة الكهربائية. أيضًا، نظرًا لانخفاض كفاءة المحركات غير المتزامنة، من أجل تلبية متطلبات طاقة الخرج، من الضروري امتصاص المزيد من الطاقة الكهربائية من شبكة الطاقة، مما يزيد من فقدان الطاقة الكهربائية ويزيد الحمل على شبكة الطاقة.

لا يوجد تيار مستحث في دوار محرك المغناطيس الدائم، وعامل قدرة المحرك مرتفع، مما يحسن عامل جودة شبكة الطاقة ويلغي الحاجة إلى تركيب معوض في شبكة الطاقة. وفي الوقت نفسه، نظرًا للكفاءة العالية لمحرك المغناطيس الدائم، يتم أيضًا توفير الطاقة الكهربائية.

4. حساب توفير الطاقة

عندما تزيد كفاءة المحرك تحت الحمل المقنن من η1 إلى η2، تكون الطاقة الكهربائية التي يتم توفيرها (kW·h) عن طريق تشغيل المحرك لمدة سنة واحدة كما يلي:

PN —- قوة المحرك المقدرة (كيلوواط) ؛

LF%-معدل حمل تشغيل المحرك؛

ث--وقت التشغيل السنوي (ح).

بأخذ حالة التشغيل المقدرة للمحرك 22kW-4P كمثال، فإن كفاءة المحرك غير المتزامن من سلسلة Y تبلغ 91.5%. بعد التغيير إلى محرك مغناطيسي دائم عالي الكفاءة، عندما تزيد الكفاءة إلى 94.7%، توفر كل وحدة الطاقة الكهربائية سنويًا: 4.09×103 كيلووات.ساعة.

ملحوظة: ما ورد أعلاه يتم احتساب ظروف العمل بأقل من قيمتها. إذا تغير معدل التحميل وكان نطاق السرعة واسعًا، فسيكون تأثير توفير الطاقة أكبر بكثير من النقطة المقدرة.

5. ملخص

بالمقارنة مع المحركات غير المتزامنة، تتمتع المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بمزايا واضحة. تتميز بالكفاءة العالية، وعامل الطاقة العالي، ومؤشرات الأداء الجيدة، وصغر الحجم، وخفيفة الوزن، وارتفاع درجة الحرارة المنخفضة، وتأثيرات تقنية كبيرة، وتحسين عامل الجودة لشبكة الطاقة بشكل أفضل، وممارسة قدرة شبكة الطاقة الحالية بالكامل، وتوفير الاستثمار. في شبكة الكهرباء، وحل ظاهرة "الحصان الكبير والعربة الصغيرة" في المعدات الكهربائية بشكل كبير.