电机节能（精选8篇）
我国电机产品种类繁多，平均效率比发达国家低3至5个百分点，运行效率低10至20个百分点，节能潜力巨大。高效电机未来五年高增长是必然事件，保守估计复合增速在70%以上量化分析结果显示，若要达到国家“十二五”节能减排相关规划目标，未来五年高效电机至少需保持100%至125%的复合增速。此外，若欲基本完成今年高效电机推广任务，下半年推广量将占全年的 98.5%，这意味着今年下半年将迎来高效电机的第一个产销高峰。因此节能电机股票及节能电机上市公司将迎来长期的发展机遇。
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中科三环 江特电机 大洋电机 宁波韵升 湘电股份 卧龙电气
35382.27 17.74 5336.06 66.51 1262.60 27.96 11417.78 15.12 2161.73 360.57 4678.23 42.32
节能电机 节能电机 节能电机 节能电机 节能电机 节能电机
29.73-3.16 8.33 6.45
-1.54-0.62
-4774.58-354.37 0.00-6826.01-324.17-50.13
1.93 1.07 0.47 2.60 0.57 1.27
16.48-4.63 5.52 4.40
(专利申请号:200910008296.0)
节能三相交流电机 (三相异步电机、三相同步电机) 因结构简单、运行可靠、维修方便, 使用广泛, 在使用中可节约50%～60%电能。功率由小到大, 电压380V到6000V。具备生产三相交流电机能力的工厂无须再增加设备均可制造。本发明研制节能三相交流电机20多年, 充分运用杠杆原理及电机磁场电动势, 调整电机的电、磁、力。热忱欢迎海内外朋友对本发明进行认证。
[施之仿供稿江苏阜宁县阜城镇城河路211号彩票站转224400] (2)
【关键词】变频调速；电机；节能；应用
1、引言
根据研究得知，电机运行所消耗的能量能占到世界用电总量的一半以上。处于对电机安全性能的角度考虑，许多高效能的电机经常在低功率的状态下进行运作和生产，这样做不仅造成了电能的大量浪费，还会在一定程度上降低工业生产的效率。通过建立完善的实时监测系统来全面监测电机的运行参数，从而采用变频调速功能来适时地调整电机的输入功率，使电机按照需要进行输出和输入，灵活机动地调节，从而减少功率的消耗，减少电能的浪费与消耗。
2、变频调速电机节能改造实践
我公司两套化肥装置1987年和1999年投产，为国家重点鼓励和支持的项目，也获得了自治区政府的重点帮扶。凭借其先进的技术和安全环保等性能在该地区获得了长足的发展。公司变频设备的配制早期，仅仅限于部分的低压电机，采用西门子、富士、ABB、爱默生、东芝等品牌变频器，大多数的低压电机和全部的高压电机并未安装变频调速装置，低压电机也未使用软启动装置。随着技术的发展与进步，公司电气设备的使用也在不断的改革当中，许多设备也及其精良，紧跟国际化的发展脚步，不断满足节能降耗及工艺操作的要求。自2002年以来，经过生产运行人员、设备维护及机动处管理人员的共同研究和现场确认，选择工艺需求调速的4#炉引风机（1050kW），对其进行变频改造，作为6kV高压变频器的试验，再扩大其它风机、泵类的改造。改造之后的结果显而易见，符合预期的设想。后期对二化气化炉引风机（710kW）及锅炉给水泵（1600kW）、一化联醇压缩机（450kW）及两台天然气压缩机（每台2002kW）等高压电机进行了变频改造，采用西门子、罗宾康、ABB等品牌高压变频器。同时，对大负荷的低压电动机采用ABB软启动装置，避免其启动影响低压电网的运行。在我公司成功的应用高低压变频器装置，不仅大大提高了生产效率，最主要的是节约了大量的电能，这是变频调速电机节能改造的一个成功典型。
3、变频调速电机的节能分析
根据电机的运行速率原理可知，电机的转速和工作电源的输入频率成正比关系，因此，改变电机的工作频率即可改变电机的转速。变频调速的工作原理基本上就是依据这个原理。变频器通过改变供电电源的速率来平滑连续地调节电动机的转速，自动控制的方法来达到节能的目的。变频调速设备能够根据负载量来改变交变电流频率的电气设施。在变频调速电机的运行过程中，能把电源转变为各种频率的交变电源，从而达到电机运行频率和速率的变动。变频调速的技术发展是非常迅速的，在工业生产中有着广泛的应用，该技术手段的引入能够在很大幅度上提高生产产量，改善产品质量。由于电机转速的变化，会使工业生产中的电机具有调速跨度大、精度高以及反应速度快等诸多优点。在普通电机的功能无法满足工业生产需要时变频调速电机就会弥补这种缺陷，其自动化程度较高，能轻易地实现无人操作，即便是在环境恶劣的场合依然可以创造出可观的经济效益和价值。
4、变频调速电机的应用分析
4.1软起动场合
电机的起动方式分为直接起动和降压启动。在电机起动的随后阶段会出现瞬时的较大电流，能达到额定电流的好几倍，对于质量较差的电机瞬时电流甚至能达到额定电流的十倍。这种电流的强度是十分巨大的，因此，如果不加以防护必定会引起电机的烧毁甚至造成电网冲击，进而影响其他相关电气设备的正常运行。除此之外，高强度的超负荷电流会使电机产生强大的电磁应力和机械应力，大大缩短电气设备的使用寿命。变频调速电机的应用，能够缓解瞬时电流的冲击，利用变频器对电机进行软起动，使电流从弱到强，避免瞬时强电流的通过，使最大电流值也在额定电流范围内。这种装置不仅保护了电机本身，提高了电气设备的使用寿命，而且减弱了对电网的冲击和供电电能的要求，达到节约电能的根本目的，也为电气设备的维修和保养节省了大量的费用，有利于为企业创造出更高的经济效益，带来了更加可观的利润。
4.2家电的应用
家电的浪费电能情况甚至比工业用电还要严重，这主要是因为家电的普及率相当高，耗电总量大。因此，通过改革传统的技术减少家电的耗能情况可以大幅度地减少电能的消耗，节约电能。普通的家用电器所采用的电动机的耗电情况并不乐观，经常处于重复工作的状态，电机启动频繁，耗电量极大，且电机运行的过程中会产生极大的噪音，导致电机的使用寿命大幅度缩短，散热性能较差，温度变化范围大，不稳定。将变频调速电机应用于家用电器中，有助于改变以上的这些缺陷，促进家用电器的变频化，使更多的家用电器具有省电节能高效的特点，并且能够在一定程度上降低噪音的困扰，增长电器的使用寿命。目前，该类型的变频调速电机主要在空调、冰箱以及洗衣机中获得广泛使用，达到了节能降噪、保护环境的目的。
4.3风机、水泵中的应用
除了家用电器中的应用，目前应用最广泛的其实是高压电动机驱动的风机、水泵和压缩机。当其他情况相同的条件下，装机容量越大绝对的节电量也就越大。变频调速器的应用和普及，还使电机实现了软起动和软停止，避免了瞬时强大电流的通过，极大程度地减少了电机的故障率，延长了电机的使用寿命，不再出现对电网的冲击和电能损耗。因此，变频调速装置的推广和使用已成为目前节约电能工作的重点和首要工作。
5、结语
随着电子电力技术的飞速发展和工业生产对电气设备性能的要求越来越高，变频调速设备的适用范围和普及率也越来越高。但是，变频调速装置也有其调速和控制范围。根据平方转矩的特性分析可知，只有明显的调速才能实现电能的节约，不明显的调速或是调速不在设备的工作频率之内节能效果是无法实现的。因此，只有在适合使用变频调速装置的情况下，积极地引进先进的技术手段，对设备进行适当的更新换代，才能达到节约电能的目的。虽然短期看来更换设备资金消耗和投入较大，但站在长远的角度来看，是符合企业的根本利益的明智之选，能够为企业带来长期的利益，促进企业的可持续发展。在当前国家实行节能减排的大政策面前，变频调速电机的使用符合我国的基本国情，是适应国情发展的必然选择，也是为企业谋求经济效益提高的根本途径，企业必须认识到这个发展的大趋势，积极地革新技术手段，引进新技术新方法，更换陈旧的设备，站在长远的角度对待目前公司的发展，实现变频调速电机的应用最大化。
参考文献
[1]李涛，徐士杰.变频调速电机节能与应用分析.《中国科技投资》，2013年27期
[2]王恩娜.分布式控制系统对设备搅拌器变频调速的应用.《电机与控制应用》，2011年6期
[3]林道远.高压变频调速节能控制技术在水电厂水泵系统中的应用.《科技创新导报》，2013年9期
一．永磁同步电动机规则解析
（一）依据标准
1.新版规则：CQC31-461122-2014永磁同步电动机节能认证规则
旧版规则：2010版
2.更新内容：
(1)扩大规则适用的产品范围；
(2)依据标准变更为GB 30253-2013《永磁同步电动机能效限定值及能效等级》；
(3)修改认证模式，取消初始工厂检查内容；
(4)增加工厂自我能力评估报告资料要求。
（二）适用范围
电梯用永磁同步电动机：1000V以下的电压，变频电源供电，额定功率在0.55kW~110kW范围内
（三）认证模式
1.模式：产品检验+获证后监督
2.认证基本环节：认证申请→产品检验→认证结果评价与批准→获证后的监督→复审
（四）申请所需资料
1.正式申请书（网络填写申请书受理后打印）
2.永磁电动机产品描述（CQC31-461122.01-2014）
3.品牌使用声明（如使用商标做品牌，提交商标注册证明）4.工厂自我能力评估报告
5.申请人、制造商、生产厂的注册证明如营业执照、组织机构代
码
6.产品已获安全认证证书或工业产品生产许可证的复印件
7.申请人为销售者、进口上市，还需提交销售者和生产者、进口
商和生产者订立的相关合同副本
8.其它：代理人的委托授权书（如有），有效的监督检查报告（如
有）申请认证产品的技术条件标准，其他需要的文件(五)产品检验
1.基本要求
产品应满足GB755和GB14711（适用时）或防爆电机安全标
准（适用时）
(1)提供符合GB14711标准的安全认证证书或防爆电机提供
生产许可证；
(2)提供经中国实验室国家认可委员会认可的实验室出具的
有效的符合GB755标准的检验报告；
(3)剃发恭敬中国实验室国家认可委员认可的实验室出具的
有效的符合GB14711标准的检验报告（适时用）；
(4)如不满足上述要求，则对送检样机中最大、最小功率样机
进行相应的随机检测。
2.认证单元划分
电梯用永磁同步电动机中类型、结构相同的系列产品为同一
认证单元
类型结构包括产品名称、产品系列号、机座结构、电动机转
子结构，外壳防护等级（内外转子及隐极凸极结构）、冷却
方法等。
3.检测单元划分
电梯用永磁同步电动机，每个认证单元不划分检测单元
4.取样原则
（1）送样数量：应覆盖到配套电梯的不同载重量、梯速、电
动机转矩，应包括型谱中的最大、最小功率；
（2）送样要求：具体的送样规格及数量由CQC根据所申请
认证单元的产品型谱确定。
5.检验方法
参照GB/T 22669-2008（见附件）中10.2.1中的A法-输入、输出确定
6.关键零部件和原材料要求
（1）关键原材料为硅钢片、漆包线、永磁材料等影响电机能
效的原材料
（2）产品如选配多个关键原材料时，CQC原则上至指定一
种匹配进行样品检验，其他关键原材料进行备案管理，必要时进行样品检验
（3）为确保产品一致性，关键原材料的技术参数、规格型号、制造商发生变更时，持证人应及时提出变更申请，并送样检验
或提供书面资料确认，经CQC批准后方可在获证产品中使用。
（六）获证后的监督
1.监督内容：工厂部分质量保证能力+获证产品一致性检查
+现场指定试验+监督抽样
2.检查频次：对于初次获证的生产企业，一般在获证后12
个月内实施第一次监督检查，每年监督检查间隔不
超过12个月。
3.检查内容：CQC/F 002-2009《资源节约产品认证工厂质
量保证能力要求》和《工厂自我能力评估报告》
（七）复审
证书有效期满前6个月，持证人向CQC提交复审申请
按新要求进行产品检验 二．网上申请流程介绍
申请人填写申请书→关注网上认证机构的受理通知→向认证机构寄送资料→向检测机构寄送资料及样机→关注网上的认证进度及通知→收到费用通知并交费→配合分中心的监督检查。三．永磁电机节能认证资料要求
1.正式申请书
根据CQC要求，申请书上的申请人、制造商名称和地址必
须与申请人营业执照上的地址一致，如不一致请修改申请书。申 请书上请加盖公章。
2.产品描述
产品描述封面上申请人、制造商名称和地址必须与申请人
营业执照上的地址一致，如不一致，请修改产品描述。产品描
述上请加盖公章。参照《产品描述填写须知》填写相关资料，并同时提供一份电子版。
3.电机铭牌
步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。
选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。
选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的`脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。
选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。
选择步进电机需要进行以下计算：
(1)计算齿轮的减速比
根据所要求脉冲当量，齿轮减速比i计算如下:
i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步进电机的步距角(/脉冲)
S ---丝杆螺距(mm)
Δ---(mm/脉冲)
(2)计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。
Jt=J1+(1/i) (1-2)
式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s)
J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s)
Js ----丝杆惯量(Kg.cm.s) W---工作台重量(N)
S ---丝杆螺距(cm)
(3)计算电机输出的总力矩M
M=Ma+Mf+Mt (1-3)
Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10 (1-4)
式中Ma ---电机启动加速力矩(N.m)
Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s)
n---电机所需达到的转速(r/m
in)
T---电机升速时间(s)
Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10 (1-5)
Mf---导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m)
u---摩擦系数
η---传递效率
Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10 (1-6)
Mt---切削力折算至电机力矩(N.m)
Pt---最大切削力(N)
(4)负载起动频率估算。数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系，其估算公式为
fq=fq0 1/2 (1-7)
式中fq---带载起动频率(Hz)
fq0---空载起动频率
Ml---起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩(N.m)
若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算.
(5)运行的最高频率与升速时间的计算。由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降，因此在最高频率 时，由矩频特性的输出力矩应能驱动负载，并留有足够的余量。
展会日期：2013-7-18--2013-7-20
举办展馆：上海世博展览馆（国展路1099号）
上届回顾：
“2012第十一届中国国际电机博览会”在上海光大会展中心隆重举办，展览会由中国机械工业联合会,中国电工技术学会,上海电机行业协会,台湾区电机电子工业同业公会，国家电机及机械零部件产品检验中心，中国国际贸易促进委员会上海浦东分会主办，上海冠通展览策划有限公司承办，五十多家专业媒体全程推广，召集了行业多个知名品牌（例如：ABB，西门子，雷勃电气，皖南电机，兰州电机，大中电机，重庆赛力盟电机，杭州恒力电机、上海先锋电机、上海南洋电机、上海百特电机、远东电机，大连电机，河北电机、金龙电机、中达电机、南阳防爆所、中国电器科学研究院、上海电动工具研究所、中国大速电机集团、韩国海坚电机，哈尔滨轴承、上海电机学院等）580多家企业参展，其中专业观众三万多人次，是电机行业一次成功圆满的聚会，展会期间举办多场研讨会均取得圆满成功。
2013我们再次举办第十二届中国（国际）电机博览会暨发展论坛，在此我们将以“突出品牌、开拓创新、高效节能、注重实效，强化服务”的办展宗旨，凭借独特的创意，科学合理的整合传播和卓越的服务，以全新的理念为广大参展企业提供“高水准，高品位，高质量”的展示交流舞台，打造中国电机行业最具规模，最有价值和最具权威的盛会。
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1 电机选型的原理分析
1.1 电机的耗损分析
电机的损耗主要包括定子铜耗、转子铜耗、励磁损耗、机械损耗及杂散损耗等。为了降低电机的损耗, 针对铜、铁损耗, 必须采用损耗低、导磁性较好的磁性材料;同时还要优化设计结构及制造工艺来降低杂散损耗。根据节能的要求, 选用电机时优先使用高效电机。普通电机的损耗为输入功率的6%~25%, 平均损耗折算后为13%。高效电机的效率高出4%, 制造成本增加20%~30%, 但对于长期连续运行且负载率较高的工况采用高效电机是合算的。
1.2 电机的效率分析
电机空载时输出功率近似为0, 因此电机效率也为0, 如图1所示。当负载从零增加时, 电机总损耗ΣP增加较慢, 效率曲线上升很快, 直到随负载变化的可变损耗 (Pcul+Pcu2+Pad) 等于不变损耗 (Pfe+Pmec) 时效率达到最大值。电动机的效率关系式:
ηp=η/ηe;
η=P2/Pl=1一ΣP/Pl;
式中:ηp一比例效率;η-实际效率;ηe-额定效率;P2-输出功率;Pl-输入功率。
电机的负载率/比例效率特性曲线反映了电机效率随负载率变化的特征。不同型号的电机额定状态下效率值不同。负载率越高电机的效率也就越高, 如图1所示, 负载率在0.7~1.0区间, 效率达到最大值。在设备选型时尽可能让电机工作在高效区域。
1.3 电机负载的力矩特性分析
电机拖动的负载其力矩特性是多种多样的, 但是可以划分为几种标准类型, 例如恒转矩负载、变转矩类负载和恒功率负载等。每一个具体负载的力矩特性可以看成是一种或几种标准力矩特性的组合。恒转矩类负载, 负载的力矩不随速度变化而变化。例如大多数的流水线、皮带机、起重机、提升机、浮选机、挤压机、空压机及罗茨风机等。变转矩类负载, 负载的力矩随速度变化而成平方倍数变化。例如风机、泵类负载。恒功率类负载, 负载的转矩与转速成反比, 但功率保持恒定的负载, 恒功率负载应用较少本文不再详述。
电机的机械特性曲线与负载的力矩特性曲线的交叉点即是工作点。电机的机械特性较软, 如图2所示。变转矩负载由于启动转矩为零, 所以电机的选型只需要考虑工作点即可;恒转矩负载启动转矩与工作点的转矩相同, 除了考虑工作点工况, 还要考虑启动力矩的裕量, 所以电机的选型裕量要放大。
1.4 小结
电机的选型从节能方面考虑, 一是选用高效电机, 二是电机的负载率在高效区域, 但是也要根据负载的力矩特性适当调整。
2 电机加装节能设备的原理分析
电机加装节能设备也是降低能耗的有效措施。但是不是所有的工况都适合加装节能设备, 要根据负载的工艺情况进行选配。负载率较低时电机可以通过调压方式节能;变转矩类负载有调速需求可以采用变频调速方式节能。
2.1 调压方式节能分析
负载率低的电机, 其工作点力矩较小。降低电机定子的电压, 电机的磁通量降低, 进而降低电机的铜损和铁损, 电机损耗下降, 电机输出功率近似不变, 电机的输入功率下降。同时由于电机的力矩与电压的平方成正比, 力矩也大幅度下降, 所以调压范围不可能太大。调压方式主要有星三角转换、自耦调压、可控硅斩波等方式。
可控硅斩波方式可以让电压连续性变化, 其他两种方式电压都是固定分档的。可控硅斩波方式节电率从5%-15%, 但是由于电机本身负载率较低, 加之节电率较低, 总的节电效益不高;同时适配的节电设备却需要满功率, 设备投资大, 同时产生谐波过大, 系统不稳定, 所以调压方式节能应用并不广泛。
2.2 电机调速的原理分析
负载的调速可以从两方面来实现, 一是电机和负载之间加装调速装置, 例如针对大功率高压电机, 液力偶合器的应用也非常普遍;一是通过电机本身进行调速, 其中变频调速已经占主导地位。
目前调节电机转速的方法主要依据电机的转速公式:
n=60×f× (1-s) /P;
式中:n-转速;f-频率;s-转差率;P-极对数;
通过调整转速公式中的三个变量, f、s、P。调节极对数P, 例如4级电机变2极, P由2变为1, 转速提高一倍。调节转差率s进行调速, 串级调速依据这个原理。串级调速主要针对高压绕线式电机, 控制电机运行时转子线圈中的电流大小, 进而控制转子的磁通量大小, 磁通量的大小影响转差率的大小, 最终实现调速功能。这种调速的优点是控制转子电流, 用小功率控制大功率。缺点是调节范围有限, 调速范围为nk-n0之间, 如图3所示;自身损耗较大, 需要低负载率。在高压变频器价格较高时有一定的市场需求, 目前随着高压变频器的普及, 这种方式应用逐步减少。调节电机频率f进行调速, 通过变频器改变电机的定子端频率, 改变同步转速来调整电机速度。变频器是采用交-直-交电源变换技术的电气产品。
电机的多种调速方式中变频调速应用最为普及, 效率最高、适应性最强, 性价比已经超越其他几种方式。
2.3 变转矩负载调速的节能原理
2.3.1 转速与输出功率特性分析
变转矩负载主要指的是风机水泵类流体负载。工作原理可知:风机、水泵的流量与其转速成正比, 压力 (扬程) 与转速的平方成正比, 轴功率 (输出功率) 等于流量与压力的乘积, 轴功率与转速的三次方成正比。即风机水泵的轴功率与电源频率的三次方成正比, 详见图3。
2.3.2 调节风门与变频调速的比较
由于风机和水泵的机械特性非常类似, 我们定性分析风机通过调节风门的开启角度来调节风量与电机通过变频调节转速调整风量的差别。
当电机以额定转速ne运行, 风门角度为最大, 工作点位于A点。QeAHe0所围面积即是额定功率, 如图4所示。风量需要降低时, 采用风门调节。风门开启角度减少, 负载的力矩特性曲线上升, 与电机的机械特性曲线相交于B点。Q1BH10所围面积略微减小。
风量需要降低时, 采用变频调节。风门开启角度不变, 变频器下降频率, 电机的机械特性曲线下降, 负载的力矩特性曲线不变与其相交于C点。Q1CH20所围面积略大幅减小。
2.3.3 节电率分析
我们定性分析风门调节改为变频方式的节电率:电机效率按照85%计算, 风量需要降低为额定风量的80%。目前低压变频器的效率97-98%, 高压变频的效率为94-96%, 我们按照96%计算。分析采用变频调速与采用风门调节风量相比的节电率。
P1=P2+ΣP;P2=85%P1;ΣP=15%P1;
考虑速度变化较小, ΣP=ΣPt近似不变;
nt=80%ne;
P2t= (80%) 3×P2=0.512 P2;
P1t=P2t+ΣPt=0.512 P2+15%P1=0.59 P1;
P1tb=0.59 P1/0.96=0.61 P1;
P1f=K×H1×Q1=K×He×Qe= (1.13×0.8) K×He×Qe=0.9 P1;
Pj= (P1f-P1tb) ×100%/P1f=35%;
式中:P2t-调速后输出功率;P1t-调速后输入功率;ΣPt-调速后损耗功率;Pj-节电率;P1tb-调速后输入功率及变频损耗;P1f-采用风门调节的输入功率;nt-调速后的转速;ne-额定转速。
通过上面分析, 当风机风量降低到额定风量的80%, 采用变频调节风量与采用风门调节相比可节省35%的电能。目前绝大多数风机控制系统中的风量调节都是通过调节风门挡板实现的, 这种方式不但效率降低, 而且控制精度差。采用变频调速系统取代风门挡板方式已成为风机节能改造的重点。
3 案例介绍
3.1 概述
河北某矿山选配电机, 要求额定输出功率为32kw, 该企业当前电价0.69元/度, 电机年运行约8000小时。根据节能的原则选配电机, 我们定性分析高效电机与普通电机的效益, 选型在高效区和低效区域的效益差别。
3.2 选型在高效区和低效区域的效益差别
我们在工程设计中, 考虑到启动扭矩大等诸多因素的影响, 在选电机时通常是按照设备正常运转所需要的功率再乘以一个安全系数 (即1.5~2.5系数) , 对于一般设备而言, 取1.5倍的安全系数足可以保证设备的正常运转。但我们大都考虑采取高系数 (2~2.5) 的做法来选取电机。主要原因是考虑到将来扩大生产要留有一定的富余量。按大系数选择, 电机无形增大了。
电机按照系数1.5选型, 电机额定功率为55KW;设备按照系数2选型, 电机额定功率为75KW。以下就两种选型分析:
选型系数为1.5:电机额定效率0.85;比例效率0.99;输入功率38.0 KW;额定功率55KW;负载率0.69。
选型系数为2:电机额定效率0.85;比例效率95%;输入功率39.6 KW;额定功率75KW;负载率0.53。
两种选型功率差=1.6 KW;
年节约电能=功率差值×电费单价×年运行小时=1.6千瓦×0.69元/度×8000小时=8832元。
3.3 高效电机与普通电机的效益差别
设备按照普通电机和高效电机进行选型, 以下是两种选型的分析。
普通电机:额定效率0.85;比例效率0.99;输入功率38.0 KW;负载率0.69。
高效电机:额定效率0.89;比例效率0.99;输入功率36.3 KW;负载率0.66。
两种选型功率差=1.7 KW;
年节约电能=功率差值×电费单价×年运行小时=1.7千瓦×0.69元/度×8000小时=9384元。
3.4 小结
通过分析可以看出由于选型不合理每年造成电机的电能大量浪费, 采用高效电机、运行在经济运行区可以为企业节约大量运行费用。
4 结论
电机选型时采用合理容量的高效电机, 针对变转矩类负载需要调速的采用变频方式。按照这样的方法进行机电设计, 工业企业可以大幅度降低企业能耗, 减少企业总浮装容量, 提高设备的稳定性等。
参考文献
[1]李宗纲.节能技术[M].北京:兵器工业出版社, 1991.
[2]许实章.电机学[M].北京:机械工业出版社, 1990.
【摘 要】本文主要分析了电动机在使用过程中能量损耗的组成，重点介绍了如何减少电动机在运行中的机械损耗，达到节能增效的目的。
【关键词】机械损耗；风扇；轴承；润滑剂；装配
1.异步电动机能量损耗的组成
（1）铜损耗：定子铜损；转子铜损；杂散损耗。
（2）铁芯损耗。
（3）机械损耗：通风损耗；摩擦损耗。
从以上列出的异步电动机能量损耗看，铜损耗和铁损耗我们在检修中是不易改变的，它们是由设计决定的，而机械损耗是可以改变的。异步电动机一般来说级数少的即转数高的电动机机械损耗较大，铜损耗较少；而级数多的即转数低的电动机铜损耗占得比例较机械损耗就大。所以，我们要降低电动机的能量损耗就要从减少电动机的机械损耗入手解决。
2.减少电动机机械损耗的主要方法
减少电动机机械损耗主要从以下几个方面入手解决：
（1）采用高效率的风扇（如机翼型轴流风扇）。
（2）调整风罩与扇叶外圆之间的间隙。
（3）轻载电动机适当缩小风扇外径。
（4）采用高质量的轴承。
（5）采用优质润滑剂。
（6）提高电动机装配质量。
3.减少电动机机械损耗的具体措施
首先，我们来看如何通过改变风扇尺寸进行节能，大家都知道电动机是把电能转变成机械能的设备，在转换过程中要产生损耗，这些损耗是以热的形式出现的，它使电动机发热。定制绕组有电流流过后产生铜损耗，经槽绝缘材料把热传导给定子铁芯，再由定子铁芯传给电机外壳散发到空间。转子的热量是由转子铝耗及其摩擦产生的，它传给转子铁芯和内风扇表面，靠内风扇搅拌使热量散发在电机空间，在转给定子铁芯、端盖、机座，定、转子这两股热量均由外风扇吹散。因此，外风扇风量的大小是决定电动机的温度不能超过其绝缘材料等级所允许温度的关键。
国家标准规定了各种绝缘等级的电动机在额定运行条件下的允许温升，要求电动机中最热点温度不允许超过其绝缘等级的极限温度，而电机常用绝缘等级如下表：其中：允许温升=允许温度极限—环境温度规定值—热点温差绕组的热点温差使指当电动机带额定负载时，绕组热点的稳定温度与绕组平均温度之差。
表内数值单位皆为摄氏度
当电动机处于空载或轻载时，电动机总损耗要比额定时小，而风量与电动机总损耗成正比关系，所以风扇处于“大马拉小车”（因为通风损耗与电动机转速恒定，故通风损耗不随负载变化，所以这时应降低风量来减少电动机的通风损耗）。改变风扇叶形状可以降低风量，但比较麻烦，不如直接减少外风扇叶直径来降低风量更简单些。我们知道风扇本身的机械损耗按扇叶直径的4—5次方成比例，而风量随扇叶直径的平方成正比，所以减少扇叶直径时，风量降低不多，而通风损耗却降低很多。
由于外风扇的冷却风量减少，使电动机温升上升，但仍能保持电动机温升在绝缘等级允许的范围内。同时，我们还要看到由于外扇叶直径缩小电动机机械损耗降低，又会使电动机温升进一步降低。尤其对于2，4级这样高转速的电动机，当风扇外径缩小14%—16%时，通风损耗降低20%—40%。另外，改变扇叶直径的同时，要相应改变挡风板或风扇罩尺寸，使它们互相配合的尺寸符合规定。风扇叶与风扇罩的间隙不可过大，一般在10—15之间，过大会正大高压区回流到低压区的漏风损耗，同时要保持扇叶与风扇罩之间的角度，其作用是使进风的一部分动压力转变为静压力而减少损耗。比如8号机座用的风扇经过调整和修整可使用9号机座轻载的电动机上，这样就可使9号机座轻载的电动机降低机械损耗，并使温升提高些来提高电动机的效率和功率因数。
3.1减少摩擦以降低机械损耗
电动机轴承的正常运转、噪声、震动、过热、寿命等因素均与合理选择润滑脂有关，目前通常是选用3号锂基脂为好，可以降低机械损耗，不过当前随着科学技术的飞速发展又出现了许多性能优越的润滑脂，如：“中小型电动机轴承润滑脂“其性能经有关部门测试达到日本JIS2220—80滚动轴承润滑脂的标准，接近瑞士SKF65C润滑脂的水平，含杂质极低，价格与3号锂基脂相当。在由当前在市场上出现的美国艾索润滑脂性能也不错。我们完全可以使用这些性能不错的润滑脂来改善电动机的运行状况以降低机械损耗。作为电动机专业检修人员我们还可以在合理选用轴承上下功夫，也可以节能降耗；既然我们已经知道数少的电动机机械损耗大，级数多的电动机机械损耗小。我们就可以在修理电动机时有选择的使用轴承。例如，在高速的电动机上我们可以使用进口轴承或国产高级别的B、C级优质轴承室损耗降到最小。而在低转速的电动机上我们可以使用国产的C、D级，这样在轴承上我们就可以省下一笔资金，从而达到节能降耗的母的。
3.2提高功率因数以降低机械损耗
发电厂里的转机拖动设备95%是交流异步电动机，而交流异步电动机是低功率因数的设备。如果提高其功率因数的问题我们进行讨论。
3.2.1合理调整运行设备，提高功率因数
在未进行人工补偿前，应考虑对电厂现有设备进行检查和调整，使其合理运行，从而提高功率因数。
（1）一般来说电厂内的设备都是配套的无需我们在容量和选型上考虑，只需考虑运行中的电机，避免“大马拉小车“现象，当负载率低于40%时，可以考虑更换小容量的电动机。当负载率低于30%时，可将三角接线的绕组改为星形接线的与运行方式，这样一来电动机的效率和功率因数均有所提高。
（2）对老系列的电动机如：J0、J02系列的老式电机进行改造或淘汰，更换Y系列的节能电动机。
（3）正确使用和维护电机，注意控制其频繁启动（频繁启动时功率因数很低），精心的检修，在电动机安装时调整好中心线及电机转、静子间隙也是必不可少的，因为气隙不均会造成空载电流增大，功率因数降低。
3.2.2加装变频器，提高功率因数
