在日常供水中，電機是水泵設備的元件，其對節能與否影響很大[1]。原來的民用多級水泵用的電機均為三相異步電機，其具有結構簡單、制造方便、價格低廉、運行可靠等特點。但是三相異步電機轉速與電源頻率之間沒有嚴格的固定關系，轉速隨負載變化范圍不大；從電網吸收滯后的無功功率，功率因數總是滯后的；并且效率和功率因數隨負載變化大，輕載時，效率和功率因數低，經濟運行范圍窄。在水泵實際應用中，因大部分時間運行并非在其設計額定流量揚程點，而是根據用戶用水規律特點，大部分在低負載、低頻率下運行，而此時三相異步電機的效率相比其額定工作點效率大幅度下降，造成能源浪費。
為了使供水系統的重要組成部件水泵與電機更加節能，由北京威派格科技發展有限公司和沈陽工業大學國家稀土永磁電機工程技術研究中心組成的子課題組，把研制新型水泵用永磁電機及其專用變頻器的特性做為研究重點，此研究內容也被國家重大科技專項水體污染控制與治理“ 新型二次供水設備研制及產業化”列為重要子課題之一，過程中研制的矢量控制模式永磁電機——矢量電機，具有三高（高效率、高功率因數、高起動轉矩）、兩寬（節能范圍寬、使用領域寬）、一低（溫升低）、零變化（轉速嚴格同步無變化）的特點，經測試，矢量電機無功功率節電率可達85% ；有功功率節電率可達23%-25%，節電效果十分明顯；其雙邊勵磁結構，可使功率因數達到或接近于1.0，減少線路的功率損失，提高電網輸電效率，保證供電電網電壓波動小，安全。矢量永磁同步電動機的起動力矩和過載能力均比三相異步電動機高出一個功率等級，最大起動力矩與額定力矩之比可達3.6 倍，而一般異步電動機僅有1.6 倍。并且節能范圍寬。當負載從25％～ 125％ PN 變化時，電機的效率變化范圍為89％～ 94％，功率因數變化范圍為0．86 ～ 0．95。圖1 為經浙江省機電研究所對沃德VCF20-5 永磁電機矢量水泵，與國內某知名品牌同級別水泵配ABB變頻器，及國外某知名品牌同級別水泵（自帶變頻頭）定揚程變流量狀態下的測試結果。 |
