胡 俊

（江西銅業(yè)集團有限公司，江西 南昌 330096）

1 引言

隨著我國經濟與科技水平的不斷提升，人們越來越注重節(jié)能環(huán)保。對于很多行業(yè)來說，電機是不可或缺的，傳統(tǒng)的三相異步電動機由于其造價低廉、結構簡單、得到了十分廣泛的應用［1］。伴隨著科技的進步，更加綠色節(jié)能的稀土永磁電機在礦山冶煉行業(yè)中逐漸替代了異步電機。

2 稀土永磁電機原理介紹

稀土永磁電機顧名思義電機內部運用了稀土材料，采用釹鐵硼稀土材料制作永磁體磁鋼，并將稀土永磁體鑲嵌在轉子中，以磁鋼的固有磁場作為勵磁源，形成固定磁極。當電機的三相定子繞組通入三相交流電后，將產生同步旋轉磁場，根據(jù)磁極同性相斥異性相吸的原理，定子旋轉磁場帶動轉子磁極旋轉［2］，最終達到轉子旋轉速度與定子磁場旋轉速度相等。因此，稀土永磁電機也是=同步電動機。

3 稀土永磁電機特性

稀土永磁電機轉子磁極由稀土永磁磁鋼形成，所以無滑差，無勵磁電流，轉子無基波鐵、銅耗損。轉子由永磁體勵磁，無需無功勵磁電流，因此功率因數(shù)提高，無功功率減少，定子電流大幅下降，定子銅、鐵損耗大為減少。同時，由于稀土永磁電機的極弧系數(shù)大于異步電動機的極弧系數(shù)，當電壓和定子結構一定時，該電機的平均磁感應強度比異步電機小，鐵損耗小。由此可見，稀土永磁同步電動機是通過降低自身各種損耗而節(jié)能的，不受工況、環(huán)境等因素變化的影響。

圖1 稀土電機結構原理圖

4 稀土永磁電機優(yōu)點

（1） 效率高：異步電動機效率曲線一般在60%額定負載以下時下跌較快，輕載時效率很低。稀土永磁電動機效率曲線高而平，在20%～120% 額定負載時均處于高效率區(qū)。

（2）功率因數(shù)高：稀土永磁同步電動機的功率因數(shù)實測值已接近極限值1.0，功率因數(shù)曲線和效率曲線一樣高而平，功率因數(shù)高，不需要低壓無功補償，充分利用配電系統(tǒng)容量

（3）定子電流小 ：轉子無勵磁電流，無功功率降低，定子電流明顯下降，與同等容量異步電動機相比，定子電流值可下降30%～50%。同時，因定子電流大幅降低，電機溫升下降，軸承潤滑脂及軸承壽命延長。

（4）高失步轉矩和牽入轉矩 ：稀土永磁同步電機有較高的失步轉矩和牽入轉矩，使電動機具有較高的負載能力，并可以順利牽入同步。

5 稀土永磁電機缺點

（1）成本高：與同規(guī)格異步電機相比，定、轉子間氣隙更小，各部件加工精度高；轉子結構更加復雜，稀土磁鋼材料價格高；因此，電機制造成本高，是普通異步電機的2 倍左右［5］。

（2）全壓啟動時沖擊大：全壓啟動時，能在極短的時間牽入同步轉速，機械沖擊大，啟動電流是額定電流的10 倍以上，對供電系統(tǒng)的沖擊大，要求供電系統(tǒng)的容量大。

（3）稀土磁鋼易退磁：永磁材料在受到振動、高溫和過載電流作用時，其導磁性能可能會下降，或發(fā)生退磁現(xiàn)象，降低永磁電動機的性能。

圖2 稀土電機組成部件圖

6 節(jié)能應用實踐的經濟效益對比分析

從2006 年10 月開始，我們在一期浮選流程的兩臺相同工況的8m3浮選機上進行了Y 系列普通異步電機與X 系列稀土永磁電動機的節(jié)能比對試驗。為確保其它試驗條件一致，兩臺電機采取了完全一樣的控制方式，由同一臺變壓器供電，電機皮帶輪尺寸也完全一樣。

圖3 普通三相異步電動機（左）與稀土電機（右）

從表2 中可以看出，在不考慮殘值的情況下，相同功率的稀土電機與普通電機相比節(jié)約成本7212 元/年。

表1 稀土電機與普通電機試驗結果 試驗時長120 天

表2 稀土電機與普通電機經濟效果對比分析

7 結語

通過對比，稀土永磁電機的綜合節(jié)能率達到15%，大約28 個月可從節(jié)約的電費中收回稀土電機的投資成本；功率因數(shù)由0.7 提高到0.93 左右，基本不再需要就地的無功補償，有效利用了低壓配電系統(tǒng)的容量；由于稀土電機本身發(fā)熱量小，軸承潤滑脂的更換周期由3 個月延長到1 年，軸承使用壽命也由18 個月延長到3 年（軸承均采用國產普通軸承）。

盡管目前我國在稀土永磁電機研發(fā)中取得了一定程度的進步，但與西方發(fā)達國家相比還存在一定差距［6］,鑒于稀土永磁電機具有良好的節(jié)能效果，且我國稀土資源豐富，要充分利用稀土永磁電機的優(yōu)點和我國的資源優(yōu)勢，大力推廣稀土電機使用，創(chuàng)造國際知名品牌［3-4］。同時融合人工智能等現(xiàn)代技術，推動我國智能化、以及節(jié)能產業(yè)的發(fā)展。