電動機節(jié)能降耗的分析與探討

張曉婷 李兆華

(山鋼集團濟南分公司，山東 濟南 250101)

0 前言

電動機能耗是一個很重要的考核指標，特別是冶金行業(yè)中，電動機種類繁多，做好電動機運行節(jié)能工作至關重要，不但可以減少電費開支，降低企業(yè)運行成本，還可以減少配電系統(tǒng)的電力損耗，提高配電系統(tǒng)的運行效益。鑒于電動機工況的不同特點，節(jié)能降耗的措施是多方面的，現(xiàn)就目前普遍采用的幾種主要節(jié)能降耗措施加以分析，謹供大家共同探討。

1 電動機的無功就地補償

1.1 基本原理和發(fā)展情況

將就地補償裝置安裝在電動機的附近，并直接與電動機連接在一起的補償方式稱為無功功率就地補償，亦稱個別補償，籠式電動機通常采用并聯(lián)電容就地補償?shù)姆绞剑@線式電動機可以選用SPM型智能化靜止進相機就地補償?shù)姆绞健?/p>

1.2 優(yōu)點

1）有利于降低電力系統(tǒng)線損，提高無功補償經(jīng)濟當量值；

2）有利于挖掘供電設備的潛力，減少配電線路導線的截面和配電變壓器的容量；

3）實施電動機無功就地補償?shù)耐顿Y，按現(xiàn)行電價計算，半年左右的期限內(nèi)即可回收。

1.3 應注意的幾個問題

有的電動機不適宜進行就地補償，對經(jīng)常停用的電動機、年利用小時數(shù)很低的電動機，不采用就地補償方式。另外，為了減少技術上的復雜性，對多速電動機，經(jīng)常反復開停、點動或堵轉(zhuǎn)的電動機（如電梯或天車上的電動機），雙向轉(zhuǎn)動或反接制動的電動機也都不采用就地補償。

2 電動機的合理選型和節(jié)能改造

據(jù)國內(nèi)資料介紹，我國中小型異步電動機的用電負荷約占電網(wǎng)總負荷的80%以上，在幾個主要電網(wǎng)中，電動機所消耗的電能占整個工業(yè)用電量的60%-68%左右。因此做好電動機的節(jié)能降耗具有十分重要的經(jīng)濟意義。國家標準GB/T12497-90《三相異步電動機經(jīng)濟運行》中對電動機的合理選擇和經(jīng)濟運行的要求，作了全面而明確的規(guī)定，是實施電動機節(jié)能的指南。

2.1 電動機的合理選型

1）選用節(jié)能型電動機，淘汰高能耗的老式電動機

Y系列電動機十全國統(tǒng)一設計的籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機，20世紀80年代中期即在我國推廣采用，其優(yōu)點是效率高、起動性能好。

2）合理選擇電動機的型號

選擇電動機型號除了滿足拖動功能外還應考慮其經(jīng)濟運行性能。對于年運行時間大于3000h，負荷率大于50%的場合，應選擇YX系列高效率的三相異步電動機。其效率比Y系列平均高3%，損耗比Y系列降低20%-30%，但價格高于Y系列電動機。

3）合理選擇電動機的額定容量

GB/T12497-90對三相異步電動機三個運行區(qū)域規(guī)定如下：

當負載率β在70%-100%之間時為經(jīng)濟運行區(qū)；

當40%≤β≤70%時，為一般運行區(qū)；

當β≤40%時為非經(jīng)濟運行區(qū)。

電動機的效率η與功率因數(shù)cosФ是反映電動機經(jīng)濟運行水平的主要指標，都與負載率β有密切關系。

2.2 合理設計電動機起動和運行方案

1）對于大中型電動機的起動方案設計也有節(jié)能潛力可挖，比如冶金行業(yè)大型電動機，若采用全壓直接起動方式，則要求電力系統(tǒng)有足夠大的容量，而實際運行時，電力系統(tǒng)負載率很低，影響供電效率，并且用直接起動方式易燒電機或影響電網(wǎng)其它設備運行，往往為了盡量減少電機起動次數(shù)而讓電動機空轉(zhuǎn)不停車，造成大量浪費。

對于這類電機可采用熱變電阻降壓起動方式，既可以改善電動機的起動性能，又可以降低電機起動對電網(wǎng)容量的要求；既節(jié)約能源，又節(jié)約一次性投資。

2）對于大型高爐風機、短時滿載運行而長期處于輕載運行的電動機，選擇時應考慮調(diào)速運行方案，可選用繞線或異步電動機，然后配較經(jīng)濟的YQT型水電阻調(diào)速方案，相對調(diào)節(jié)風門方式節(jié)能效果顯著。

2.3 老式電動機的節(jié)能改造

本文僅介紹常用的兩種措施，至于更換定子繞祖等方面，因技術較復雜，不作贅述。

1）更換電動機的外風扇。將電動機的外風扇更換為節(jié)能型的。對于不同型號的電動機，有對應型號的節(jié)能型風扇產(chǎn)品可供選用。主要用于單方向運轉(zhuǎn)的2極和4極電動機，改造后可提高效率1.35%-2.55%。

2）采用磁性槽泥代替原來的槽楔。用磁性槽泥進行電動機節(jié)能改造后，可降低電動機的貼心損耗和附加損耗，提高效率，但起動轉(zhuǎn)矩會下降10%-20%，因此僅適用于空載或輕載起動的電動機。

3 電動機的調(diào)速節(jié)能

近年來，由于電力電子技術和微機應用的進展，新型的調(diào)速節(jié)能技術發(fā)展很快，主要有以下幾個方面：

1）變頻調(diào)速，是調(diào)速性能最好且最有發(fā)展前途的調(diào)速技術。其缺點是：國產(chǎn)的變頻器質(zhì)量與國外名牌產(chǎn)品相比還有一定差距，價格比較高，影響了推廣應用的速度。

2）晶閘管串級調(diào)速，主要用于數(shù)百千瓦及以上的大功率電動機，是一種高效率的調(diào)速節(jié)能技術，但維護比較麻煩。

3）電磁調(diào)速電動機，又稱轉(zhuǎn)差調(diào)速電動機，是一種傳統(tǒng)產(chǎn)品。該電動機主要由三相籠型異步電動機、電磁轉(zhuǎn)差離合器及測速發(fā)電機三部分組成。

4）液力偶合器調(diào)速，又稱液體調(diào)速離合器，可用于150kW以上的大中型電動機實現(xiàn)無級調(diào)速，其缺點是：安裝比較麻煩，不能實現(xiàn)全速運行。

5）異步電動機的變極調(diào)速，適用于電動機容量小于20kW。其優(yōu)點是調(diào)速效率高，沒有轉(zhuǎn)差率損耗，結構簡單。

6）繞線式電動機液體起動調(diào)速器，YQT型液體起動調(diào)速器還可以作起動器用，與變頻調(diào)速、可控硅串級調(diào)速相比，更經(jīng)濟可靠實用，維護簡單，雖調(diào)速時效率稍低，但cosФ高，且全速時效率高于變頻，其價格僅為變頻的幾分之一，是一項值得推廣的新技術，可廣泛用于風機、水泵及空壓機設備的調(diào)速節(jié)能。

4 結束語

電動機節(jié)能降耗工作從電機選型、起動和運行方案設計，到補償和經(jīng)濟運行，每個環(huán)節(jié)都有潛力可挖，愿廣大工程技術人員共同努力，為企業(yè)節(jié)能降耗事業(yè)做出更大貢獻。

［1］曹承志.電機、拖動與控制[M].機械工業(yè)出版社.

［2］GB/T12497-90三相異步電動機經(jīng)濟運行[S].