GegenüberAsynchronmotoren, PermanentmagnetSynchronmotorenSie haben offensichtliche Vorteile. Sie zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad, einen hohen Leistungsfaktor, gute Leistungsindikatoren, geringe Größe, geringes Gewicht, geringen Temperaturanstieg, signifikante technische Effekte und eine bessere Verbesserung der Qualität des Stromnetzes aus. Sie nutzen die Kapazität des bestehenden Stromnetzes voll aus, sparen Investitionen in das Stromnetz und lösen das Phänomen der „großen Pferde und kleinen Karren“ bei elektrischen Geräten besser.
01.Effizienz und Leistungsfaktor
Beim Betrieb des Asynchronmotors nimmt die Rotorwicklung einen Teil der elektrischen Energie aus dem Stromnetz auf, wodurch der Strom des Stromnetzes verbraucht wird. Dieser Teil der elektrischen Energie wird schließlich in der Rotorwicklung als Wärme verbraucht. Dieser Verlust macht etwa 20–30 % der Gesamtverluste des Motors aus und verringert dessen Wirkungsgrad. Der Rotorerregerstrom wird als induktiver Strom in die Statorwicklung umgewandelt, wodurch der in die Statorwicklung eintretende Strom der Netzspannung um einen Winkel nacheilt, was zu einer Verringerung des Leistungsfaktors des Motors führt. Darüber hinaus ergeben sich aus den Wirkungsgrad- und Leistungsfaktorkurven vonPermanentmagnet-Synchronmotorenund Asynchronmotoren (Abbildung 1) ist ersichtlich, dass bei einer Lastrate (=P2/Pn) von
Nachdem der Permanentmagnet in den Rotor des Permanentmagnet-Synchronmotors eingebettet wurde, dient er zum Aufbau des Rotormagnetfelds. Im Normalbetrieb laufen Rotor- und Statormagnetfeld synchron, es entsteht kein induzierter Strom im Rotor und es entsteht kein Rotorwiderstandsverlust. Dies allein kann den Motorwirkungsgrad um 4–50 % steigern. Da im Rotor des hydromagnetischen Motors keine induzierte Stromanregung stattfindet, kann die Statorwicklung eine rein ohmsche Last darstellen, wodurch der Motorleistungsfaktor nahezu 1 wird. Aus den Wirkungsgrad- und Leistungsfaktorkurven des Permanentmagnet-Synchronmotors und des Asynchronmotors (Abbildung 1) ist ersichtlich, dass sich bei einer Belastung des Permanentmagnet-Synchronmotors von >20 % dessen Betriebswirkungsgrad und Betriebsleistungsfaktor kaum ändern und der Betriebswirkungsgrad >80 % beträgt.
02. Starten des Schranks
Beim Starten eines Asynchronmotors ist ein ausreichend großes Anlaufdrehmoment erforderlich, der Anlaufstrom darf jedoch nicht zu hoch sein, um einen übermäßigen Spannungsabfall im Stromnetz zu vermeiden und den normalen Betrieb anderer an das Stromnetz angeschlossener Motoren und elektrischer Geräte zu beeinträchtigen. Ein zu hoher Anlaufstrom wirkt sich zudem negativ auf den Motor selbst aus. Bei häufigem Starten besteht zudem die Gefahr einer Überhitzung der Wicklung. Daher steht die Startkonstruktion von Asynchronmotoren oft vor einem Dilemma.
Permanentmagnet-Synchronmotoren verwenden in der Regel auch einen asynchronen Start. Da die Rotorwicklung im Normalbetrieb des Permanentmagnet-Synchronmotors nicht arbeitet, kann die Rotorwicklung bei der Konstruktion des Permanentmagnetmotors die Anforderungen an ein hohes Anlaufdrehmoment vollständig erfüllen. Beispielsweise wird das Anlaufdrehmoment um das 1,8-fache des Asynchronmotors auf das 2,5-fache oder sogar mehr erhöht, wodurch das Phänomen „große Pferde ziehen einen kleinen Karren“ in Kraftgeräten besser gelöst wird.
3. Anstieg der Betriebstemperatur
Da bei laufendem Asynchronmotor Strom durch die Rotorwicklung fließt und dieser vollständig in Wärmeenergie umgewandelt wird, entsteht in der Rotorwicklung große Wärme, die die Motortemperatur erhöht und dessen Lebensdauer beeinträchtigt. Dank des hohen Wirkungsgrads von Permanentmagnetmotoren gibt es in der Rotorwicklung keinen Widerstandsverlust und in der Statorwicklung kaum oder kaum Blindstrom. Dies führt zu einer geringen Motortemperatur und einer längeren Lebensdauer. 4. Auswirkungen auf den Betrieb des Stromnetzes
Aufgrund des niedrigen Leistungsfaktors des Asynchronmotors nimmt dieser eine große Menge Blindstrom aus dem Stromnetz auf. Dies führt zu einem hohen Blindstromanteil im Stromnetz, in Transformatoren und in der Stromerzeugungsanlage. Dies wiederum mindert die Netzqualität und erhöht die Netzbelastung. Gleichzeitig verbraucht der Blindstrom einen Teil der elektrischen Energie im Stromnetz, in Transformatoren und in der Stromerzeugungsanlage. Dies führt zu einer geringeren Effizienz des Stromnetzes und beeinträchtigt die effektive Energienutzung. Aufgrund des niedrigen Wirkungsgrads des Asynchronmotors muss zur Deckung des Leistungsbedarfs zudem mehr elektrische Energie aus dem Stromnetz aufgenommen werden. Dies erhöht den Energieverlust und die Netzbelastung zusätzlich.
Im Rotor des Permanentmagnetmotors erfolgt keine Induktionsstromanregung. Der Motor verfügt über einen hohen Leistungsfaktor, wodurch die Güte des Stromnetzes verbessert wird und die Installation eines Kompensators im Stromnetz überflüssig wird. Gleichzeitig wird durch den hohen Wirkungsgrad des Permanentmagnetmotors elektrische Energie gespart.