基于電動機節能的思路與措施

文/張燕玉

1 電動機節能技術的發展概述

由于交流電動機的工作效率，使得電動機電能浪費成了各界人士廣泛關注的問題。我國電動 機的總裝機容量約占全國總用電量的60%，占工業耗電量的75%左右。因此，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，科學家進行了不懈的努力，也誕生了許多有效的節電辦法，但是，這些節電方法并沒有獲得推廣，其主要原因是設計復雜、造價昂貴，而節電效果不很理想。

目前各類在用電機中，80%以上為0.55%～200kW以下的中小型異步電動機，其中相當于世界20世紀50年代技術水平的JO2系列的電機約占20%，相當于70年代末的Y系列電機不足70%，具有80年代水平的YX系列的高效電機所占的比重更是微乎其微。在我國驅動風機、水泵、壓縮機類機械電動機中，有70%以上應該調速運行，但至今調速運行的僅占20%左右，大部分是定速運行，存在嚴重的電能浪費，在中小企業尤為嚴重。

2 電動機節電的工作原理

首先是由于配套設計上的原因，在為設備選用電機的時候為了保險起見，常常把電機的功率(額定功率)選擇得比實際工況要大一些，使得電機長期運行在輕負載的情況下，電機效率很低，造成了電能大量浪費。第二個因素是，電機的銅耗、鐵耗在電能浪費中也占相當大的比重。第三，由于交流電對感性負載的作用特點，使得無功功率不可避免地造成浪費。

由于進入交流電動機的電流、電壓的相序不同，使得進入電機的功率被分成了兩個部分：用于電機拖動負載所做的有用功——有功功率，另一部分則由不做功的電流發生損耗——無功功率。同時，由于電機所加的負載不是固定不變的，使得電源送入電機的功率不能跟隨電機負載的變化而造成多余和浪費。因此，電動機節能技術要求實現：可以跟電機的負載變化，及時調節送入電機的有功功率。同時，應用最優化原理最大限度地降低無功功率和提高有功功率的效率。

3 電動機節能技術的措施

（1）加強節能機電產品的推廣：在普遍開展對電機通風、升溫、噪聲、電磁場進行優化設計的基礎上，重點開發以下能夠滿足不同工況使用要求的電機系列產品：①風機、水泵、壓縮機等專用多速異步電動機；②開關磁阻型電機；③中小型永磁同步電動機；④高效率三相異步電動機；⑤與變頻器配用的變頻專用電機。淘汰能耗高的機電產品，加強節能機電產品的推廣應用。

（2）合理選用電動機的品種和容量電動機選用原則是盡可能選用效率高的產品，盡量選用高效節能型的品種。如可用籠式的就不用繞線式的，可用三相的就不用單相的，有Y系列的就不用JO系列的等。同時，合理選擇電動機的級數，級數決定轉速，常用的有2、4、6、8級等多種。

電動機容量的選擇要與生產機械設備所需提供的功率相匹配，這樣電動機能處于長期滿負荷運行狀態，此種狀態最為理想。電動機容量的選擇，通常也以負載率作為一項考核指標，當低于48%時，應考慮給予更換。

（3）采用電動機降壓或調速運行任何一臺機械設備在啟動階段幾乎都要求電動機提供較大的啟動力矩，為了滿足機械設備的需要，在選用時不得不考慮適當增加電動機的容量以達到較大的啟動力矩。這也是多數電動機運行時難以得到較高負載率的原因。為此，設法在電動機進入正常運行階段后降壓或調速運行，就能較好地使電動機負載率獲得提高。

（4）提高檢修質量加強維護保養和提高檢修質量也是實現電動機節電的另一條重要途徑。維護保養主要從以下幾方面注意：①及時驅潮，提高電動機的絕緣能力，防止漏電電流引起的能量浪費；②勤除塵去垢，因為塵垢會降低絕緣和增加摩擦損耗；③定期清洗軸承，調換潤滑脂，否則軸承容易損壞并增加摩擦；④解體保養后的電動機組裝要正確、靈活。

（5）提高電動機的自然功率因素。一臺電動機的功率因素，一定意義上表明了它從電網吸取無功磁化電流的多少。為了降低無功功率，必須提高電動機的功率因素。正確選用電動機的型號，使電動機工作在75%的負載至滿載時，功率因素較高，這對節約電能是十分有利的。以小容量的電動機代替負荷不足的大容量電動機也是提高功率因素的有效方法之一。

4 電機節能技術應用

現以鼓風機與水泵的節電為例。鼓風機或通風機簡稱風機，通常都由電動機驅動。風機總使用量達700多萬臺，占全國總發電量的很大比例。風機的效率普遍很低，效率最低的僅20%左右。水泵的使用效率也普遍很低。提高效率的方法主要有以下幾種。

（1）更換低效風機與水泵隨著技術的進步，設計、工藝和原材料等方面都有了很大的改革，風機和水泵效率有了很大提高。近年來我國先后公布了多批推薦使用的節能型風機，淘汰了一批低效風機。企業應該根據實際情況，有計劃地更新一些舊式風機與水泵，實現較佳的節電目的。

（2）改造低效風機和水泵許多低效風機效率低的原因往往是鼓風葉輪的設計和材質不夠先進。只要更換上先進的葉輪，效率會明顯提高。條件許可，改造風機其他部位的結構，也可取得理想的效果。如改造進氣室方面，若采用流線形集流器來代替一般的圓柱形集流器往往能提高效率8%左右。水泵改造亦是如此，如用于鍋爐供水的GC型多級泵，往往存在壓力過高的現象，因此可從中抽去一級或兩級來提高運行效率。

5 結束語

本文介紹了異步電動機的節電思路和措施。電動機節電技術主要包括選用合適的電動機、采用高效率的電動機、采用先進的控制方式和控制設備、加強電動機的運行管理和維修，生產成本下降了，在市場競爭中也會處于有利地位，省錢也是賺錢。能耗的降低也帶來環境的改善。節能環保、利國利民，早做早受益。