電動(dòng)機(jī)節(jié)能相關(guān)問題的探討

盧建兵

(蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730021)

和我國(guó)的原煤利用率一樣，我國(guó)工業(yè)電動(dòng)機(jī)的效率也很低下，多數(shù)處于輕載、低效、高能耗的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行效率比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家低15%以上，這就造成嚴(yán)重的電能浪費(fèi)，因此，積極推動(dòng)電動(dòng)機(jī)的節(jié)能，提高電動(dòng)機(jī)的效率是當(dāng)前迫切的問題。

1 電動(dòng)機(jī)的效率分析

電動(dòng)機(jī)的效率指電動(dòng)機(jī)的有功輸出功率與有功輸入功率之比，一般情況下我們用公式η=P2/P1×100%來表示。其中，P2表示電動(dòng)機(jī)有功輸出功率，以kW為單位；P1表示電動(dòng)機(jī)有功輸入功率，以kW為單位；η表示電動(dòng)機(jī)的效率，以百分?jǐn)?shù)來表示。在實(shí)際運(yùn)用的過程中，電動(dòng)機(jī)效率有額定效率、最高效率和負(fù)載效率之分，一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率和空載損耗為固定值，因此，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率越高，其效率也就越高，在負(fù)載率達(dá)到70%的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率是最高的，接近70%的負(fù)載率被稱之為有功經(jīng)濟(jì)負(fù)載率。

電動(dòng)機(jī)還存在功率因數(shù)，所謂功率因數(shù)就是指電動(dòng)機(jī)輸入端的有功功率與視在功率比，一般我們用公式cosφ=P1/S來表示，其中，P1表示電動(dòng)機(jī)有功輸入功率，以kW為單位；S表示電動(dòng)機(jī)的視在功率，以kVA為單位；cosφ就表示電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)大小同樣和負(fù)載率有關(guān)，在電動(dòng)機(jī)空載狀態(tài)時(shí)，功率因數(shù)是最小的，一般在0.1到0.2之間，隨著負(fù)載率的逐漸增加，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)也在逐漸升高，負(fù)載率在80%以上的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)達(dá)到最優(yōu)水平，為了提高功率因數(shù)，節(jié)約電能，一定要避免電動(dòng)機(jī)輕載運(yùn)行。

不同類型的電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)都不盡相同，一般情況下，相同容量的電動(dòng)機(jī)鼠籠式的效率、功率因數(shù)均比繞線式電動(dòng)機(jī)高，轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)其效率，功率因數(shù)比轉(zhuǎn)速低的高，同一系列的電動(dòng)機(jī)容量大的效率、功率因數(shù)比小容量的電動(dòng)機(jī)高。

要使電動(dòng)機(jī)處于最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)，就必須要首先合理選擇電動(dòng)機(jī)，使其類型、容量和負(fù)載機(jī)械特性像匹配，使其能夠保持最高的運(yùn)行效率，要盡量避免空載運(yùn)行，減少輕載運(yùn)行的實(shí)踐，盡量提高負(fù)載率，減少損害，提高效率。

2 電動(dòng)機(jī)節(jié)能的措施

(1)合理選用電動(dòng)機(jī)類型。選型電動(dòng)機(jī)的時(shí)候一定要選用節(jié)能電動(dòng)機(jī)，選擇是效率高、節(jié)能、起動(dòng)性能好的三相異步電動(dòng)機(jī)，要選擇新的節(jié)能系列產(chǎn)品。選擇的電動(dòng)機(jī)類型除了要滿足機(jī)械性能之外，還要滿足濟(jì)運(yùn)行性能。比如，對(duì)每年運(yùn)行3000小時(shí)以上，負(fù)載率在50%以上的電動(dòng)機(jī)，要選擇y系列的三相異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)于負(fù)載率要求更高的，可以選用效率更高和損耗更低的yx系列電動(dòng)機(jī)。要合理選擇電動(dòng)機(jī)的額定容量，電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中普遍存在著輕載的情況，負(fù)載率過低，無功損耗過大的現(xiàn)象，人們?cè)谶x擇電動(dòng)機(jī)的時(shí)候普遍選擇大容量的電動(dòng)機(jī)，導(dǎo)致了能量的損耗，電動(dòng)機(jī)有很多工作制分類，如連續(xù)工作制、斷續(xù)工作制、高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、雙速等，日常很少根據(jù)機(jī)械工作特性選用。這些原因都導(dǎo)致了選擇電動(dòng)機(jī)的時(shí)候盲目選擇大容量，針對(duì)這種情況，我國(guó)的電動(dòng)機(jī)型號(hào)應(yīng)該建立合理的制度，以保證合理選型，提高電動(dòng)機(jī)的效率。

(2)采取正確的無功補(bǔ)償方式。異步電動(dòng)機(jī)的無功損耗一般包括兩個(gè)部分，一個(gè)是建立磁場(chǎng)所需的空載無功功率，這部分損耗一般占到電動(dòng)機(jī)額定無功損耗的70%左右，無功損耗的大小和容量呈正相關(guān)，一部分是帶負(fù)荷時(shí)在繞組漏抗中消耗的無功功率，這部分損耗和電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流的平方正相關(guān)，負(fù)載率越小，功率因數(shù)越小，損耗就越大。

我們可以采用就地?zé)o功補(bǔ)償?shù)姆绞剑ㄟ^在電動(dòng)機(jī)附近設(shè)置電容器一起運(yùn)行的方法來進(jìn)行無功補(bǔ)償。具體可以：可以減小配電變壓器、低壓配電線路的負(fù)荷電流；可以減少配電線路的導(dǎo)線截面和配電變壓器容量；可以減小企業(yè)配電變壓器以及配電網(wǎng)功率損耗；可以使補(bǔ)償點(diǎn)無功當(dāng)量達(dá)到最大，提高降損效果；可以減小電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流。一般的接線方式可以直接接在電容器的開端或者是設(shè)備端。

(3)有效管理。我國(guó)是一個(gè)高能耗的國(guó)家，大量的高能耗設(shè)備還在使用，針對(duì)這種情況，政府部門應(yīng)該制定相關(guān)的電動(dòng)機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，采用正確的節(jié)能評(píng)估方法，對(duì)于高能耗的電動(dòng)機(jī)禁止進(jìn)入市場(chǎng)，并且逐漸淘汰高能耗的用電設(shè)備，企業(yè)工廠更應(yīng)該重視電動(dòng)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行，通過技術(shù)分析來改造現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)降低能耗的目的。

3 電動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)

可以使用電動(dòng)機(jī)節(jié)能器進(jìn)行節(jié)能，電動(dòng)機(jī)節(jié)能器的工作原理是由于空載和輕載導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)很低，導(dǎo)致大量熱損耗產(chǎn)生，為了減少無用功，節(jié)能器能夠起到有效控制降低電機(jī)輸出功率，減少電損耗，使電動(dòng)機(jī)達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行效率的目的。比如可以采用KYD電動(dòng)機(jī)節(jié)能器，這是一項(xiàng)新技術(shù)，將技能技術(shù)和傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)相結(jié)合，通過跟隨負(fù)載的變化，調(diào)節(jié)輸入功率，并且迅速檢測(cè)系統(tǒng)需要的電能，準(zhǔn)確調(diào)節(jié)輸出功率，在節(jié)電同時(shí)保持正弦波電壓輸出。此外，其他節(jié)電裝置還有變頻器、可控硅等，但是相對(duì)而言，價(jià)格較高。

同時(shí)，還可以對(duì)電動(dòng)機(jī)本身進(jìn)行改造，以達(dá)到節(jié)能的目的，比如，對(duì)于普通電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造，將電動(dòng)機(jī)的定子進(jìn)行重復(fù)利用，具體操作為在轉(zhuǎn)子中假如永磁材料，經(jīng)過外界磁場(chǎng)與先充磁后,可以在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持很強(qiáng)的磁場(chǎng)，并對(duì)原定子的線圈進(jìn)行重新處理。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)完全同步，無轉(zhuǎn)差損耗，同時(shí)轉(zhuǎn)子不需要外加勵(lì)磁電源，無勵(lì)磁損耗，這樣功率因數(shù)就很大，電動(dòng)機(jī)的效率也大大提升，啟動(dòng)力矩增大，過載能力增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了很好的節(jié)能效果。技術(shù)有段是實(shí)現(xiàn)降低電動(dòng)機(jī)能耗和提高電動(dòng)機(jī)效率的有效手段，因此，要做好技術(shù)上的攻堅(jiān)，解決電動(dòng)機(jī)節(jié)能的問題。

4 結(jié)語

現(xiàn)代社會(huì)有著巨大的能源消耗需求，降低能耗，節(jié)能減排是當(dāng)前迫切的任務(wù)，電動(dòng)機(jī)效率的提高關(guān)系到國(guó)計(jì)民生和可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)是一個(gè)高能耗的國(guó)家，因此，要采用相關(guān)的節(jié)能措施來提高電動(dòng)機(jī)的效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

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