淺析電機節(jié)能降耗技術(shù)和方法

王建軍

（陜西德源府谷能源有限公司，陜西 榆林 719407）

目前我國各類電動機每年總共產(chǎn)生的電能損耗約1萬億kW左右，占全國總用電量的一半以上。但電動機的平均效能卻比很多國家低，電動機拖動程序整個運行的效能更是比發(fā)達(dá)國家低了1/5。

由此可見，我國電動機程序存在著用以降低能源損耗的巨大潛能。所以，尋找電動機節(jié)約能源的潛力，找到更加有效的節(jié)省電力能源的方法是一項重要而艱巨的任務(wù)。

一、電動機節(jié)約能源的技術(shù)

（1）選擇類型和節(jié)約能源改造

轉(zhuǎn)子異步電動機是國家統(tǒng)一設(shè)計制造的新系列產(chǎn)品，是我國目前相對比較先進(jìn)的Y型電動機。它的優(yōu)點是運行效能更高、節(jié)約能源效果更好、開啟性能更好。

相對來說，異步電動機系列各項指標(biāo)比早些時候其他系列電動機效率有了一定的提高。因此用轉(zhuǎn)子異步電動機取代原有老式舊式電動機已經(jīng)刻不容緩。

（2）按照需求選用電動機型號

相關(guān)部門對Y型電動機的幾個運行范圍劃定：變壓器實際容量與額定容量的比值在70%～100%為運行經(jīng)濟區(qū)域；變壓器實際容量與額定容量的比值在40%～70%稱為一般運行區(qū)域；變壓器實際容量與額定容量的比值在40%以下則為非經(jīng)濟運行區(qū)域。

如果功率選擇過大，盡管能保證設(shè)備的正常工作，卻不僅僅增加了金錢投入，并且是有功功率和視在功率的比值和效能都將很低下，必定會造成電能的浪費。

所以考慮到不僅滿足機器工作運行的需要，還能使它最大可能地提高效能，一般變壓器實際容量與額定容量的比值保持在60%～100%較為合理。

（3）對老式電機整體能源節(jié)約的改造方式

首先更換電動機的外部散熱，把電動機的外散熱器改為節(jié)約能源的類型，對不同型號類別的電動機系統(tǒng)，都有與之相對應(yīng)的節(jié)能型散熱器可以選擇，其主要目的是用于同一方向轉(zhuǎn)動的工作電動機，改裝后效能會有一定的升高；

其次采用導(dǎo)磁槽楔代替原有的普通器件，用導(dǎo)磁槽楔對電機進(jìn)行了節(jié)約能源的改良后，完全可以改善電機運行效果，減少了電力浪費，良好改善效能，降低了電動機的內(nèi)部損耗以及其他損耗，進(jìn)而更加減少耗能，并且減少了噪音和震蕩，延長了機器的壽命，雖然啟動時候的轉(zhuǎn)動力矩會下降許多，但卻適合負(fù)載率低的情況和啟動的電動機的改良；

最后，采用最新的阻止電流通過的材料來增大線路的橫截面，對于一些帶特殊絕緣方式的高電壓類電機，在進(jìn)行大規(guī)模維修的時候可采用美國生產(chǎn)的M膠帶進(jìn)行絕緣，從而達(dá)到節(jié)約能源的目標(biāo)。利用這種方法，普遍平均銅線橫截面可增大約1/5左右，電機的升溫速度會有所減慢，從而對電力的損耗減少。

二、電機減少耗能的方式方法

（1）通過改變電機工作電源頻率的節(jié)能方法

這是一種相對更為先進(jìn)的節(jié)約能源，減少損耗的技術(shù)。因為它擁有優(yōu)良的調(diào)節(jié)能力，比較穩(wěn)定的工作平穩(wěn)程度，現(xiàn)在已經(jīng)在多個行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備中得到極為廣泛的應(yīng)用，成為了企業(yè)公司進(jìn)行節(jié)約能源，降低損耗與減少使用電量的主要趨勢。

風(fēng)機水泵專用變頻器是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最多的設(shè)備。這類變頻器，可由于季節(jié)更替、氣候變化、超負(fù)荷等等諸多方面的影響，它們?nèi)匀怀Ｌ幱诜菨M效能下工作運行，大多數(shù)只能達(dá)到正常功率的一半。

（2）降低電壓的節(jié)能方式

當(dāng)Y型電動機未滿載的時候，降低它的電壓，即可以實現(xiàn)節(jié)約能源的成果。因為當(dāng)電機從滿負(fù)荷變化到非滿負(fù)荷的時候，電動機內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速開始減小，但是它的功率并未轉(zhuǎn)化為機械能的部分不變，那么非滿載情況下的耗能中對轉(zhuǎn)化成為的熱能等其他能量一點都沒有減小。

因此電動機的工作效能就會很低。當(dāng)降低電動機電源電壓，在勻強磁場中，磁通量就會成比例下降，那么轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的除了機械能之外的其他能量也會成比例下降。

這樣的話轉(zhuǎn)子電流中的額外損耗減少，功效也就提高了，而且伴隨著電源電壓的下降，轉(zhuǎn)子電壓隨之下降，摩擦也會快速下降，使電機的運行效能有了很大的提高。

（3）提高有功功率節(jié)能的方法

Y型電動機在轉(zhuǎn)動的過程當(dāng)中會在電路之中吸收很多的無用能量，因此導(dǎo)致對電能的額外損耗，系統(tǒng)的運行效能就會下降。

這類情況可采取無功功率補償?shù)姆绞絹磉M(jìn)行調(diào)整。在Y型電動機的輸出線端口并上適當(dāng)?shù)碾娙萘縼硖岣哂泄β仕急壤?，減少無功功率比例。在保證之前條件的前提情況下，使系統(tǒng)的傳輸?shù)碾娏鳒p少，以降低供電程序的電能損耗，實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。

（4）確保三相電壓相位差相同

當(dāng)電機的三相電壓相位差處于不相等的時候，電機內(nèi)就會出現(xiàn)與轉(zhuǎn)子運動方向相反的磁場，形成阻礙轉(zhuǎn)子運動的力。從電機軸承上吸收的部分效能，并且成為在電動機其他無用的能量消耗掉，導(dǎo)致電動機的機械能減少。

與此同時，轉(zhuǎn)子運動反方向的磁場還會在轉(zhuǎn)子運動上引起額外的能量損失，使電機的損耗更大，轉(zhuǎn)換成的熱能會引起電機發(fā)熱。通過使電路系統(tǒng)三相負(fù)荷，使電動機的三相電壓相位差相同，避免了電動機因為這類原因的額外能量損耗。

（5）利用電動機節(jié)能器件降低電能損耗

電動機智能節(jié)電系統(tǒng)是一種完全與VFD的新型電動機控制系統(tǒng)區(qū)別開的產(chǎn)品，它不僅不影響電動機的轉(zhuǎn)動速度、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的力矩以及輸出量從初始狀態(tài)到最終狀態(tài)的響應(yīng)，更不需要降低電動機的轉(zhuǎn)動速度來達(dá)到節(jié)約能源的目標(biāo)，它可以通過監(jiān)測電機轉(zhuǎn)動過程中交流電流和電壓的相差來進(jìn)行調(diào)整供給電動機的總體能量，使電動機一直保持在最優(yōu)效率的工作狀態(tài)。

電動機智能節(jié)電系統(tǒng)在檢測到電動機處在非滿載不斷變化的時候，通過整流元件能在極短的時間內(nèi)調(diào)整輸送給電動機電能，致使電機輸出的機械能和電器負(fù)載剛剛相等，以此來降低器件各方面的損耗，達(dá)到改善電機運行的一系列最佳方式，最后達(dá)到節(jié)約電能的目的。它還具備較完整的平滑啟動功能，可降低電機的轉(zhuǎn)子與定子間磨損，減少維護(hù)次數(shù)和成本，盡最大可能地節(jié)約能源。但對于負(fù)荷大于60%以上的電動機節(jié)能效果不明顯。

（6）經(jīng)常對電動機的器件進(jìn)行保養(yǎng)

對于不同的工作情況下的電機需要選擇不同的潤滑劑。

轉(zhuǎn)動速度較快的電動機，由于溫度上升速度快易使?jié)櫥瑒┳兿《鴵p耗掉，所以應(yīng)選用粘稠度大的潤滑劑；通常滿負(fù)荷工作的電動機應(yīng)優(yōu)先選用油粘度較高、粘稠度較大潤滑劑；多數(shù)時候處在有腐蝕性物品環(huán)境中的電動機應(yīng)優(yōu)先選用含有抗腐蝕潤滑劑。在保證潤滑、降低器件間的摩擦、良好養(yǎng)護(hù)等等的基礎(chǔ)上再考慮使用價格低廉型的潤滑劑，節(jié)省投資等相關(guān)費用。并且由于電機軸承牢靠平滑質(zhì)量不高，同樣會增加電動機器件間摩擦增大電能損耗。

在高速轉(zhuǎn)動的電動機上盡量使用外國廠家的軸承或國產(chǎn)性能優(yōu)秀的軸承盡量避免無謂的損耗。在轉(zhuǎn)速較慢的電動機上盡量使用性能比較好的軸承，不僅能保證器件質(zhì)量，還可降低相關(guān)的投資費用。

結(jié)語

由于電動機節(jié)約能源，降低損耗，其市場潛力巨大，因此，要將電動機降低損耗和增強效能的工作放在首位。從電動機的種類選擇、開啟方式方法和工作方案的分析設(shè)計等環(huán)節(jié)展開細(xì)致入微的工作，同時要更多地應(yīng)用新技術(shù)新產(chǎn)品，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)總體的節(jié)能降耗。

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