電動機節能降耗技術分析

吉林石化公司 高海濤 劉純杰

電動機節能降耗技術分析

吉林石化公司 高海濤 劉純杰

電動機是一種向其它機械設備提供動力供應的重要設備，在多個領域和行業有著廣泛的應用，但是電動機實際應用中能量消耗較大，為了進一步提高電動機的安全性和節能性，應采取有效的節能降耗技術，最大程度節約電能資源，不斷提升電動機的運行效率。本文分析了電動機能耗現狀，闡述了電動機節能降耗技術應用，以供參考。

電動機；節能降耗技術

隨著可持續發展理念的深入，人們的節能環保意識明顯提高，電動機能源消耗巨大，其節能降耗勢在必行。結合電動機的工作原理，有針對性地優化和改造，引入先進的節能降耗方法，減少電動機運行的電力損耗，提高電動機的經濟效益、社會效益和環境效益。

1 電動機能耗現狀

當前，我國工業、軍事、交通運輸、農業等領域都廣泛使用異步電動機，這種電動機運行可靠、價格低廉、結構輕巧，在動力供應方面發揮了非常重要的作用。但是電動機在實際應用中電能消耗較大并且存在著電能資源浪費嚴重的問題。根據相關數據調查顯示，我國電動機用電量占各行各業用電總量的50%以上[1]。生產廠家在設計電動機時，對于電動機的容量選擇，始終將電動機安全余量放在首位，使得一些電動機保留了過大的安全余量，電動機很容易偏離最佳工作區間，使電動機處于空載或者輕載運行狀態。在電動機運行過程中，其處于額定負載周圍時運行效率最高。但是電動機實際運行中容易受到多種因素的影響而處于空載或者輕載運行狀態，使得電動機負載率相對較低，一方面影響了電動機的運行效率，另一方面浪費了大量的電能資源。

2 電動機節能降耗技術應用

2.1 合理選型

當前，我國研究開發了Y系統電動機，這種三相異步電動機具有良好的啟動性能和節能性，運行效率比較高，和J02系列電動機相比，Y系列電動機的運行效率提高了0.45%，因此應積極推廣Y系列電動機[2]。

2.2 合理設計電動機額定容量

我國電力部門對于電動機運行有明確規定：電動機負載率低于40%，處于非經濟運行區；負載率處于40%～60%，電動機位于一般運行區；負載率處于60%～100%，電動機位于經濟運行區[3]。如果電動機容量較大，雖然在一定程度上保障了電動機的安全穩定運行，但是投資成本大幅增加，并且電動機的功率因數和運行效率較低，會浪費大量的電力資源。為了滿足電動機的運行要求，電動機負載率最好控制在60%～100%。

2.3 改變定子繞組

結合電動機實際運行情況，適當改變定子繞組，有助于降低電動機的電能資源損耗，提高運行效率。當前，電動機定子繞組有單層交叉式、同心式等多種形式，如果電動機定子繞組可以改變為單雙層繞組，一方面使其具有雙層和單層定子繞組的綜合特性，另一方面提高電動機的有效節距。和常規形式的單層或者雙層定子繞組的電動機相比，單雙層定子繞組電動機可以利用較少的匝數獲得和普通電動機相同的效果，減少電動機的銅損耗，并且有效減少電動機定子繞組的用銅量。

2.4 優化電動機風扇

電動機風扇可以加快內部結構散熱，避免電動機由于溫度過高而損壞內部零器件，甚至溫度超過絕緣材料的極限值，造成電動機燒壞。當前，電動機主要采用離心式風扇，隨著風扇的運轉，在離心力作用下帶動扇葉間氣體會不斷向外擴散，同時電動機風扇葉輪出口位置在外界大氣壓影響下形成渦流[4]，在很大程度上影響了電動機風扇的降溫效果，并且降低風扇運行效率，產生通風噪聲，這也變相地增加了電動機的能源消耗。在優化電動機風扇時，可采用軸流式機翼風扇替換離心式風扇，在電動機上加裝具有良好空氣動力性能的風罩，使電動機運轉時通過風扇產生較大的壓差浮力，提高電動機運行效率，減少電能損耗，降低風扇運轉過程中受到的阻力，并且還可降低風扇噪聲，獲得良好的降溫效果。

2.5 設置變頻器

水泵、風機是兩種重要的電動機，通過設置變頻器，可達到節能降耗的目的。水泵、風機等電動機械設備運行時，通過調節出口或者入口的閥門開度，有效控制水量和風力，在這個閥門節流過程中需要消耗大量電能資源，因此可通過設置變頻器，合理調節水泵、風機等設備的流入量，結合實際的流量要求，通過改變水泵或者風機的轉速，調節流入量，節省電能資源，降低電動機閥門節流過程中的電能消耗。同時，利用變頻器的軟啟動功能，電動機啟動過程中，其全壓啟動力矩吸收大量的電機電流，甚至超過電動機額定電流的7倍，不僅極大地增加了電動機線路損耗，而且浪費大量的電能資源。因此運用變頻器調節和控制電動機，通過軟啟動功能，合理限制電動機啟動電流，保持在額定電流和0之間，在滿足電動機平穩啟動的基礎上，提高電動機運行效率，減少電能資源消耗，并且對電動機發揮一定保護作用，避免啟動慣性快速地沖擊電動機轉子，延長電動機的使用壽命。

2.6 運用節能裝置

智能節電器是當前市場上一款比較成熟的節能裝置，為了進一步提高電動機的節能性能，可合理運用節能裝置，利用節能裝置在保障良好動態響應和電動機轉速的條件下，適當調整電動機的動力供應，達到電動機節能降耗目的。通過上述分析，在負載狀態下電動機可以保持最佳的運行效率，并且電動機留有安全余量，在空載或者輕載運行狀態下，在電動機上加裝智能節電器，能夠實時監控電動機運行的電壓和電流相位差變化，合理調節電動機能源供給，確保電動機始終處于最佳的運行狀態，提高節能性，減少能源損耗。另外，智能節電器也具有成熟的軟啟動功能，可以有效降低電動機啟動過程中的能源消耗，減少電動機運轉過程中的機械磨損和大電流沖擊，減少電動機的零器件更換和維護成本，延長電動機的使用壽命。

2.7 提高功率因數

電動機運行過程中會受到電網中無功功率的影響，運行效率不斷降低，產生較大的線損，為了實現電動機的節能降耗，可采用無功補償的方式[5]，提高電動機的功率因數，在保障電動機有功功率恒定的基礎上，減少電動機的視在電流，降低電動機電能損耗。

2.8 降低電動機電源電壓

電動機從滿載運行狀態轉換到空載或者輕載運行狀態時，其勵磁電流幾乎保持不變，這時的定子鐵損耗較大，使得電動機運行效率很低。通過降低電動機電源電壓，降低勵磁無功電流，從而減少定子電流無功分量，提高電動機功率因數，也使得鐵耗大幅下降，實現電動機的節能降耗。

3 結束語

電動機節能減耗是當前我國社會經濟可持續發展的必然要求，結合當前我國電動機應用現狀，應從多個方面積極運用節能降耗技術，加大對電動機節能降耗的研究，不斷提高電動機的節能性。

[1]崔生輝．節能降耗技術在異步電動機中應用的探討[J]．山東工業技術,2015,13:140-141．

[2]岳海燕．電動機節能降耗技術初探[J]．中國高新技術企業,2012,03:156+159．

[3]白天陽．異步電動機節能降耗技術探討[J]．煉油與化工,2013,06:52-55+64．

[4]梁金昌．電動機節能降耗可行性分析[J]．煤炭技術,2014, 12:47-48．

[5]路春生．電動機節能降耗技術及方法探討[J]．科技與企業,2013,16:354．

高海濤（1980—），男，陜西洋縣人，吉林石化公司工程師，工程碩士，電氣運行管理。