变频调速与永磁调速技术和经济对比分析及探讨

王书航

摘要：当前实现调速的方法主要有变频调速、液耦调速以及永磁调速等方法。变频调速是目前应用最广，技术相对成熟的调速技术；永磁调速是一种透过气隙传递转矩的革命性传动技术，因其高效节能、简单可靠、震动噪音小等诸多优点，在调速领域的应用也越来越广；而液耦调速由于调节精度低、调速范围有限、低速转差损耗大、控制精度低、线性度差、响应慢、容易漏液等原因，其运用正在逐步减少。本文主要针对永磁调速和变频调速两种调节方式，从技术和经济两方面进行了比较和分析。

关键词：永磁调速；变频调速；节能调节技术；转速控制

一、永磁调速和变频调速的基本原理

（一）永磁调速的基本原理

永磁调速是一种透过气隙传递转矩的传动技术。它以现代磁学为基本理论基础，通过调节永磁体和导体之间的气隙或耦合面积，来改变负载端的输出转矩，从而实现控制负载端流量或压力的变化。永磁调速装置主要由导体转子、永磁转子和控制器三部分组成。导体转子固定在电动机轴上，永磁转子固定在负载转轴上，导体转子和永磁转子之间无机械连接，电机旋转时带动导体转子旋转，切割磁力线产生涡电流，该涡电流在导体转子上产生感应磁场，使导体转子与永磁转子间互相拉动，从而实现了电机与负载之间的转矩传输。永磁调速的特点是电机转速基本不变，当负载端的控制信号（如压力、流量等）变化后，由执行器对信号进行识别和转换，通过调节导体转子与永磁转子之间空气间隙的大小，来改变负载端功率的输出。

（二）变频调速的基本原理

变频调速的基本原理为：异步感应电动机的转速n与电源频率f、转差率s、电机极对数p三个参数有如下线性关系：n=60f（1-s）/p。改变其中任何一个参数都可以实现转速的改变。变频器是通过改变电源频率f的方式来改变电动机转速的。根据泵的相似定律，可知泵的功率与转速的三次方成正比，通过改变转速，轴功率会大大降低，从而实现节能。

二、永磁调速和变频调速的技术性比较

永磁调速和变频调速都是高效节能的调速技术，但是二者从原理、构造、使用维护以及对运行环境的适应能力等都有明显的差异。下面从安装、运行和检修维护三方面对两种调速技术进行了对比分析：

永磁调速和变频调速技术性比较

通过对比可以看出，永磁调速技术在效率、调节精度和响应速度三个方面略比变频差，其余方面都是要比变频调速有优势。

三、永磁调速和变频调速的经济对比

以某发电厂每台机组配两台50%的凝结水泵，对两种调速方式在造价、安装调试、运营和维护费用进行经济性比较，见下表：

凝结水泵永磁调速和变频调速经济对比

由于变频器使用年限只有10年，在第11年和第21年的时候必须重新购置新变频器，设备安装调试费率按照10%，贴现率按照8%，那么在工程建设初期进口设备投资费用为148.8×1.1+52.8&pide;1.0811+52.8&pide;1.0821=259万元。永磁一次安装可以使用30年，由于永磁调速安装调试简单，设备安装调试费率按照1%，那么在工程建设初期设备投资费用为217×1.01=219万元。总体来说，无论从初投资还是后续运营及维护，凝结水泵采用永磁较进口变频调速造价要经济。

结语：相比于变频调速技术，永磁调速在传递效率、调节精度和响应速度方面略低于变频调速，但在泵组的安装、调试、检修方面，要比变频简单、方便，在使用寿命、运行环境适应性、泵组减震降噪、软启动、过载保护、对电网谐波影响等方面的性能，都要优于变频调速；经济方面，永磁设备现阶段都依赖于进口，设备价格昂贵，工程初期投资要高于进口变频设备，如果考虑到设备寿命，永磁调速的初期投资比变频调速的投资低，并且运行成本比变频节省，所以总体来讲，永磁调速相比于进口变频调速装置要更经济。

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