電動機節(jié)電途徑及效果

張任生

摘 ?要：從八個方面分析和探討了電動機節(jié)電途徑，提出了一些具體的節(jié)電措施及節(jié)電效果。

關(guān)鍵詞：電動機;節(jié)電途徑;效果

電動機是一種將電能轉(zhuǎn)換成機械能的動力機械，因其具有許多無法替代的優(yōu)點，而被廣泛用于各行各業(yè)。據(jù)國內(nèi)外資料表明，工礦企業(yè)中電動機消耗的電能占整個用電負荷的60%以上[1]，但大部分現(xiàn)場使用的電機產(chǎn)品性能落后，工藝陳舊，選擇匹配不合理，運行效率低，各類電機效率的加權(quán)平均比國外低3～5個百分點，在用的電機拖動系統(tǒng)運行效率比國外低近10%，浪費了大量電能。為此，國家曾先后頒發(fā)了GB/T1297-

2006《三相異步電動機經(jīng)濟運行》等多種有關(guān)節(jié)能的國家標(biāo)準(zhǔn)，以便推動電動機的節(jié)能工作。在煤礦由于生產(chǎn)條件的限制以及管理方面的因素，使得電動機在實際使用中浪費電能的現(xiàn)象普遍存在，節(jié)電的潛力很大。

總的來說，電動機的節(jié)電途徑可以從電動機自身和從電動機的使用兩個主要方面來考慮。從電動機自身，即從設(shè)計和制造的角度出發(fā)，選擇合理的設(shè)計和制造方法，以尋求電動機自身損耗的降低和效率的提高。主要措施有：增加繞組導(dǎo)線的截面，以減少電動機的銅損;增大電動機鐵芯的體積和提高硅鋼片的質(zhì)量，以減少電動機的鐵耗;改善通風(fēng)條件和減少摩擦系數(shù)，以降低電動機的機械損耗;改善槽型設(shè)計，合理選擇氣隙的大小，選用合適的定子繞組接線方式和選用正弦繞組，以減少電動機的雜散損耗等。

對現(xiàn)場而言，主要通過電動機的合理運行來實現(xiàn)節(jié)電，根據(jù)不同的情況應(yīng)采用不同的方法。一般地，有下述幾條途徑。

一、合理選擇電動機的容量

電動機的效率是隨負載率而變化的，一般規(guī)律是負載率為65～80%時效率最高，為50%以下時效率降低，特別是當(dāng)負載率低于40%以下時，效率迅速下降。在這種情況下，應(yīng)采用較小容量電動機替代負荷不足的大容量電動機。一般認為：（1）電動機負載率β>70%時，可不必更換;（2）電動機負載率β<40%時，需要更換;（3）電動機負載率40%<β<70%時，需經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟論證后，再決定更換與否。

二、采用電動機無功就地補償措施

電動機運行時，從電能到機械能的轉(zhuǎn)換是通過定、轉(zhuǎn)子之間的磁場來實現(xiàn)的。在這個轉(zhuǎn)換過程中，為了磁化電動機的鐵芯，必須從電網(wǎng)中取用一定的感性無功激磁電流，這些無功電流在電網(wǎng)中的流動將產(chǎn)生無功損耗，造成浪費。電動機無功就地補償就是在電動機旁并聯(lián)電容器，使無功功率在這兩種元件之間進行交換。

據(jù)資料介紹，上海某水廠三泵站，裝有6KV、630KW、8極異步電動機4臺，每臺裝設(shè)250KVAR的KYTBB高壓就地補償電容器裝置，裝設(shè)后功率因數(shù)由0.8上升到0.946，電流值由48A下降為40.7A，每小時可節(jié)電58.8KW·H，每年節(jié)電5.08×105KW·H，節(jié)約電費約14萬元;溫州某水廠泵站，裝有6KV、1000KW、10極異步電動機4臺，每臺裝設(shè)400KVAR的KYTBB高壓就地補償電容裝置，裝設(shè)后功率因數(shù)由0.823上升到0.957，電流值由50.9A下降為32.1A，補償后每小時可節(jié)電73.6KW·H，每年節(jié)電6.35×105KW·H，節(jié)約電費約18萬元。

三、應(yīng)用磁性槽泥改造老舊電動機

磁性槽泥主要由磁粉與高粘度合成樹脂配合而成，是一種具有強磁性的泥狀物。其作用原理是：用槽泥將電動機定子槽口填平，使定子內(nèi)圓表面趨于沒有槽和齒的平滑表面，以減少槽口磁阻，使諧波磁勢減小，磁密數(shù)值和分布變化減小，從而使電動機定、轉(zhuǎn)子的脈振損耗、表面損耗和雜散損耗等降低，實現(xiàn)節(jié)電。

四、采用降壓節(jié)電運行[2]

從電機學(xué)我們可以知道：電動機的功率因數(shù)，隨著負載率的降低，其最大值向電機端電壓減少的方向變化;電動機的效率，與功率因數(shù)一樣，隨負載率的降低，其最大值向電機端電壓減少的方向變化。由此我們可以得出結(jié)論：在空載和負載情況下，當(dāng)電機的端電壓下降時，可以節(jié)約有功損耗和無功損耗。

五、采用交流電機固態(tài)節(jié)能起動器，實現(xiàn)節(jié)能

交流電機固態(tài)節(jié)能起動器是一種將電機空載和輕載節(jié)能、恒流軟起動、過載和缺相保護等功能集于一體的新穎多用途電機控制裝置。其實現(xiàn)節(jié)能控制的原理是：根據(jù)檢測系統(tǒng)功率因數(shù)的大小，當(dāng)電機空載或輕載時，電機的功率因數(shù)較低，這時節(jié)能控制器就降低電機的工作電壓，使電機的功率因數(shù)得到回升，此時電機處于節(jié)能工作狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)（電機）滿載時，電動機的功率因數(shù)較高，電動機工作在全電壓狀態(tài)。因此，當(dāng)用于節(jié)能目的時，適用于交流異步電動機空載或輕載運行時間較長的工況，如空氣壓縮機、剪切機等間歇性負載。

六、更換節(jié)能風(fēng)扇和風(fēng)罩

對于22kw以上的電動機，機械損耗占有相當(dāng)?shù)姆萘浚s占電動機總損耗的30%以上，對于JO2系列電動機，其采用的風(fēng)扇效率則只有20～30%，如果采用機翼型的高效節(jié)能風(fēng)扇，效率可達67%，在保持風(fēng)量和風(fēng)壓不變，即冷卻效果不變的條件下，高效風(fēng)扇可使電動機的總效率提高2%左右，因此，在電動機單向工作的場合，當(dāng)電動機功率在22kw以上，采用高效節(jié)能風(fēng)扇和風(fēng)罩是改造老系列電動機節(jié)能的又一個有效措施。

七、保持供電電源穩(wěn)定，實現(xiàn)節(jié)能

供電電源的穩(wěn)定性如何，對電動機的性能有著重要的影響。當(dāng)電動機的電源電壓不平衡時，電動機內(nèi)部將會產(chǎn)生一個負序磁場，形成一個負轉(zhuǎn)矩，從而消耗了電機的一部分有用功率，增加了電機的內(nèi)部損耗。對中小型三相異步電動機，在電壓不平衡率達到3%時，產(chǎn)生的負序電流為額定電流的15～21%，電動機的總損耗將增加20%左右，電動機的效率將下降2%。

八、推廣使用高效電動機，實現(xiàn)節(jié)能

目前，我國正在推廣使用第三代y系列及yx系列電動機替換已淘汰的第一代JO系列和第二代JO2系列電動機，并取得了明顯的節(jié)能效益。特別是yx系列電動機[4]，由于采取了一系列設(shè)計與工藝措施，如采用鐵耗較低的磁性材料，增加有效材料用量，改進定、轉(zhuǎn)子槽配合和風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，采用正弦繞組等，使電動機的總損耗平均比基本系列下降20%以上，效率提高3%左右，在50～100%的負載率范圍內(nèi)，具有較平坦的效率特性，有寬廣的經(jīng)濟運行區(qū)。因此，推廣使用高效電動機，也是電動機節(jié)電運行的一個重要途徑。

總之，電動機的節(jié)能措施多種多樣，節(jié)能效果各不相同，初期投資也大小不一。因此，選用節(jié)能措施時要針對具體情況具體考慮，根據(jù)負載的特性，選擇不同的節(jié)能措施，以便收到良好的節(jié)能效果。

參考文獻：

[1] 戴德君，陳小林等.電動機的節(jié)電措施[J].大眾用電，2004，（06）：18-19.

[2] 段成，李榮華等.電動機降壓節(jié)電運行時的損耗及效率分析[[J].科學(xué)與財富，2011，（12）：5-6.