電動機節電技術是指在利用電動機過程中的節約電能的相關技術。電動機使用中浪費設備陳舊、老化、電源電壓過低或不對稱以及運行不當、負載率過低等原因。電動機是使用最廣泛的電氣設備之一,所消耗的電能約占全部工業生產用電的60%,其節電問題顯得十分重要。做好電動機電能節約對提高企業的經濟效益及促進國民經濟的發展,具有十分重要的意義。
基本介紹
- 中文名：電動機節電技術
- 外文名：Energy saving technology for motor
- 性質：專業術語
- 領域：機械製造業
- 學科：電力工程
- 領域：能源
簡介,電動機使用中浪費電能的主要原因,輕載運行時的降壓節電原理分析,節電技術措施,節能技術的發展,
簡介
節能是當前世界各國都很重視的一個課題,電能節約是節能的一個重要方面。而電動機是使用最廣泛的電氣設備之一,所消耗的電能約占全部工業生產用電的60%,其節電問題顯得十分重要。做好電動機電能節約對提高企業的經濟效益及促進國民經濟的發展,具有十分重要的意義。
電動機使用中浪費電能的主要原因
1、設備陳舊、老化
如我國J2、JO2 系列及其派生電動機在一些用戶中還大量存在，這些電動機採用E 級絕緣，體積大，啟動性能較差，效率較低。
2、電源電壓過低或不對稱
由於變電所供電半徑過大，供電線路中電壓損耗加大，電網電壓長期低於額定值，使得電動機的工作電流偏大，造成電動機損耗增大。同時由於低壓供電系統中三相四線制的三相負荷分配不均，三相電壓不對稱，造成電動機產生了負序轉矩，增大了電動機的損耗。
3 、運行不當、負載率過低
電動機沒有按照經濟運行標準科學合理使用，而且管理不善，電動機維護、維修不及時，造成了電動機的電能大量損失。另外，電動機的額定功率（容量）應按照負載設備的實際需要通過計算和校驗來確定，“大馬拉小車”。
輕載運行時的降壓節電原理分析
電動機在額定運行時，隨著電源電壓的降低，不變損耗即鐵損耗將會降低， 而電動機的電磁轉矩也隨電壓成平方地迅速降低。為了穩定運行，要增大電動機的轉差率，這必然引起轉子電流、定子電流增大，定、轉子銅耗即可變損耗的增加值超過不變損耗的下降值，電動機的效率降低。在輕載運行時，由電動機負載轉矩公式可知，適當降低供電電壓，是有利於節電運行的。因為輕載情況下，電動機的實際轉差率小於額定轉差率，轉子電流並不大。降壓運行時，轉子電流增加的數值是有限的。降壓使電動機的空載電流減少，空載損耗即不變損耗也減少，同時電動機的功率因數和運行效率也得到改善，具有可觀的節電效果。據研究，一台鼠籠式異步電動機在額定負載運行狀態下，定子繞組的接線方式為“Δ”形連線時，效率為66.7%，在輕載運行時，改為“Y”形連線，效率可提高到79.7%。
節電技術措施
1、選用高效節能的電動機
選用YX 系列高效型電動機和Y 系列節能型電動機能降低空載損耗。據研究，若將我國所有的高能耗電動機用YX 高效型系列和Y 系列節能型電動機替代，1 年可節電48 萬kW·h，節電效果顯而易見。
2、調節運行電壓
異步電動機當三相電路不對稱時， 將在內部形成負序磁場，使總損耗增加。如果能採取措施，平衡電力網的三相負荷，使電動機的三相電壓對稱，就能有效避免電動機的這部分損耗。
另外， 從電動機在輕載運行時的降壓節電原理分析可知，電動機在輕載下運行時，如果能適時降低電動機的電源電壓，就可降低損耗。常用的方法有：無級調壓法、功率因數（cosφ）控制法、最小輸入功率法和Δ/Y 電壓變換法。
3、調節電動機在最高效率下運行
當電動機的可變損耗與不變損耗相等時效率最高，電動機的可變損耗主要為銅損耗，不變損耗主要為鐵損耗。電動機效率最高時並不是在額定負載處。由電動機的運行特性曲線可知，對於常用的中小型異步電動機， 效率最高一般出現在額定負載的3/4 處左右。如果我們能適時調節電動機在最高效率下運行，那么電動機的損耗就能控制到最小。
4、異步電動機同步運行
異步電動機額定運行時的轉速略低於旋轉磁場的轉速即同步轉速，同步電動機的轉速為同步轉速：n1=60f/p。如果調節同步電動機在過勵磁的情況下運行， 同步電動機就能從電網吸收超前的無功電流，還能補償異步電動機等感性負載的無功電流，提高功率因數cosφ。同步電動機的功率因數cosφ 一般較高，可達到0.9～1.0。因此，在負載轉速變化不大的情況下，把三相繞線式異步電動機改作三相同步電動機運行。即先將三相繞線式異步電動機異步啟動，當轉速接近同步轉速時，繞線轉子繞組接入直流電可實現同步運行，調節其在過勵磁狀態下，以達到節電目的。
5、就地電容無功補償
電動機多為感性負載， 運行時要消耗一定的無功功率，功率因數都不高。如果用電容器給電動機就地無功補償，即感性負載兩端並聯電容，就能大大減少無功損耗，提高功率因素。感性電動機電容無功補償後的功率因數一般為0.92～0.96。同時由於電容補償後的總電流減小，因而線路上的有功損耗I2R 也有所減少。
6、節電器的使用
使用節電器能達到節能的目的。幾年來，市場上相繼出現了多種節電裝置，JN-1 高效節電器就是其中的一種， 其最高節電可達損耗的40%。它以電動機的工作電壓和電流作取樣對象，自動監測負載變化，適時動態調整電動機的電源電壓。在輕載情況下，將電動機的供電電壓自動降至最佳需求，提高了功率因數cosφ，降低了無功損耗和有功損耗，對於長期處於輕載或負載變化較頻繁的電動機，其節電效果更佳。JN-1 節電器除具有節電功能外，還具有恆流軟啟動、缺相保護、過載保護、過熱保護等功能，是一種較理想的電機節電、啟動綜合裝置。
節能技術的發展
由於交流電動機的工作原理，使得電動機電能浪費成了各界人士廣泛關注的問題。作為消費電能達發電總量60%以上的電動機，任何微小的浪費累計都是一個驚人的天文數字。為了解決這世界性的難題，各國的科學家進行了不懈的努力，也誕生了許多有效的節電辦法，如使用變壓器強制降壓等。但是，這些節電方法並沒有獲得推廣，其主要原因是設計複雜、造價昂貴，而節電效果不很理想。直到80年代中期，由於微電子技術的發展以及半導體材料科學的發展，使得節電效果好、結構簡單、造價低廉的節電產品得以問世並迅速得到推廣成為現實。控制輸入電動機所需的最低電力，以達到省電的目的是當代節電技術的設計主流。它的原理基本上是以閘流體控制電力的供應。此一構想首由美國 NASA於20多年前提出。利用閘流技術進行電能控制，可分為兩種情況：調壓、調頻。調頻是改變電網供電頻率的方法，促使電機在工作中始終在效率所要求最高狀態下，提供最低限正常工作電量的節能方案。這一技術的套用，在很大程度上改變了異步電動機的工作特性，其節能的有效性已被廣大客戶所共識。但是這一技術的套用投入成本非常高，投資回收期很長。正是由於這一投資方面的原因，其節能技術的套用廣泛性受到極大限制。
