電動機節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，特別是冶金行業中，電動機種類繁多，做好電動機運行節能工作至關重要，不但可以減少電費開支，降低企業運行成本，還可以減少配電系統的電力損耗，提高配電系統的運行效益。鑒于電動機工況的不同特點，節能降耗的措施是多方面的，現就目前普遍采用的幾種主要節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電容就地補償的方式，繞線式電動機可以選用SPM型智能化靜止進相機就地補償的方式。

1.2 優點

1）有利于降低電力系統線損，提高無功補償經濟當量值；

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的投資，按現行電價計算，半年左右的期限內即可回收。

1.3 應注意的幾個問題

有的電動機不適宜進行就地補償，對經常停用的電動機、年利用小時數很低的電動機，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，經常反復開停、點動或堵轉的電動機（如電梯或天車上的電動機），雙向轉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能改造

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

2.1 電動機的合理選型

1）選用節能型電動機，淘汰高能耗的老式電動機

Y系列電動機十全國統一設計的籠式轉子三相異步電動機，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域規定如下：

當負載率β在70%-100%之間時為經濟運行區；

當40%≤β≤70%時，為一般運行區；

當β≤40%時為非經濟運行區。

電動機的效率η與功率因數cosФ是反映電動機經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能潛力可挖，比如冶金行業大型電動機，若采用全壓直接起動方式，則要求電力系統有足夠大的容量，而實際運行時，電力系統負載率很低，影響供電效率，并且用直接起動方式易燒電機或影響電網其它設備運行，往往為了盡量減少電機起動次數而讓電動機空轉不停車，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容量的要求；既節約能源，又節約一次性投資。

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，選擇時應考慮調速運行方案，可選用繞線或異步電動機，然后配較經濟的YQT型水電阻調速方案，相對調節風門方式節能效果顯著。

2.3 老式電動機的節能改造

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能型的。對于不同型號的電動機，有對應型號的節能型風扇產品可供選用。主要用于單方向運轉的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 電動機的調速節能

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

1）變頻調速，是調速性能最好且最有發展前途的調速技術。其缺點是：國產的變頻器質量與國外名牌產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）晶閘管串級調速，主要用于數百千瓦及以上的大功率電動機，是一種高效率的調速節能技術，但維護比較麻煩。

3）電磁調速電動機，又稱轉差調速電動機，是一種傳統產品。該電動機主要由三相籠型異步電動機、電磁轉差離合器及測速發電機三部分組成。

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

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

6）繞線式電動機液體起動調速器，YQT型液體起動調速器還可以作起動器用，與變頻調速、可控硅串級調速相比，更經濟可靠實用，維護簡單，雖調速時效率稍低，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速節能。

4 結束語

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

［1］曹承志.電機、拖動與控制[M].機械工業出版社.

［2］GB/T12497-90三相異步電動機經濟運行[S].