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电动机的节能

2018-08-03 09:44:54 阅读()

       我国的能源政策是注重能源资源节约和合理利用。缓解我国能源资源与经济社会发展的矛盾,必须立足国内,显著提高能源资源利用效率,坚决实行开发和节约并举,把节约放在首位的方针,鼓励开发和应用节能降耗的新技术。2004年,我国为电力、煤炭、石油等能源价格上涨而付出的代价高达百亿美元,而能源短缺间接对国民经济造成的经济损失更难以用具体的数值来估量。节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针,也是当前一项极为紧迫的任务。电动机是电能消耗的最大用户,也是节电潜力最大的用户。在工业生产中,电动机是最重要的原动力设备。
       据统计,我国发电量的60%~70%用于推动电动机做功,其中90%的电动机是交流电动机,大部分为直接拖动。由于采用直接恒速拖动,造成了大量的能源浪费。再考虑到传输和使用中,如调峰、励磁、网损、无功及
各种用电设备上的浪费,全国总的能源浪费数量加起来非常惊人。如占工业用电30%以上的各种风机、泵类负载全国约4700万台,总功率为1.3亿kW,由于此类负载工况变化比较大,如采用交流调速技术实现变速运行,节能效果明显。以平均节电20%计算,对于全国来说,相当于一年节电500亿kWh,相当于1座容量100万kW发电站的年发电量,还可以节约数百亿元的电力建设投资,同时可以减少2000万t发电用煤, 50万t二氧化硫和1200万t二氧化碳的排放。在额定负载附近,电动机的效率最高,通常都在80%以上,当负载下降之后,效率随之显著下降。而电动机选型时是按照需要的最大负载和最坏情况下所需要的功率而定的,因而大多数情况下,电动机运行在轻载情况下,在轻载或不均匀负载情况下,电动机的运行效率都较低。因此,提高这些电动机的运行效率(如采用轻载降压运行),可以显著节省电能。感应电动机的起动性能较差,全压起动电流为额定电流的4~8倍,对于大功率电动机,将对电网产生很大冲击,影响同一电网中其他用电设备的正常工作;同时,全压起动对电动机的机械部分也产生大的冲击,会缩短机械部分的使用寿命。若采用软起动措施,平稳升高起动电压,直至正常工作,这样既改善了电动机起动对电网的冲击,也减小了机械部分承受的冲击。交流感应电动机存在的最大问题是其输出的转动扭力无法配合起动和运行时的负载扭力。电动机起动时,通常在零点几秒内产生正常工作时150%~200%的扭力,这会导致驱动结构受到极大的冲击力矩损害。与此同时,电动机的起动电流达额定电流的4~8倍,极易影响供电系统的稳定性。当电动机长时间处于半负载状态时,其铜线圈绕组会产生过量磁通,导致电动机效率下降,浪费30%~50%的电能。
       节能电机并没有严格准确的定义,在“十一五”的十大节能工程中的准确描述是“电动机系统节能”,认为应该把节能电机从电机和电机系统两个层面来考虑。因此,电机的节能方式分两个层面:一是从电机产品的设计上实现节能,其产品是采用了新设计、新材料、新工艺的高效率电机;二是从电机产品的运行使用上实现系统性节能,其产品是以电机为核心部件的节能动力系统(亦称节能电机系统)。
       (1)从电机本身实现节能的方式。在普通标准电机中,国家对应用最广的中小型三相异步电机颁布了强制性标准GB 18613-2006«中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价»,符合其2级能效指标的为高效节能电机(亦简称高效电机)。高效节能电动机采用新型电动机设计、新工艺及新材料,通过降低电磁能、热能、机械能的损耗,提高输出效率。高效节能电机的平均效率为90.5%,比传统Y系列电机(87.3%)大约提高3%,达到了欧洲EFF1标准,与发达国家的高效电动机水平相当。关于特种专用电机的节能型产品,目前还没有国家标准,需要认证机构做出评定。
       (2)从电机系统实现节能的方式。根据电机的效率曲线特性,负载在80%~100%之间时电动机的效率最高,运行最经济。但实际应用中,多数电机的负载率经常在60%以下(我国电机拖动系统效率更低,仅为30%~40%),“大马拉
小车”现象非常普遍,电能浪费高达30%。而且长期低载运行,容易造成电机损坏。绝大多数电机都应随负载变化进行调速,为现有电机产品加装调速控制单元是将传统电机变成节能电机最简单、最经济的解决方案,也是政府“节能减排”项目中的主要内容。而目前国内实现调速的电机产品,多数还是比较简单的控制,离国外已经普及的智能化调速还有很大距离。节能电机系统通常采用新型电机优化系统的机械传动减速部分,通过降低机械能损耗,实现整个电机驱动系统的节能。与高效节能电机3%左右的节能效果相比,节能电机系统的节能效果更为明显,通常可节能20%~50%甚至更多。

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