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關于高效電機那些事

時間:2019-02-27 10:41:38 來源:

高效電機(High Efficiency Motor)是指效率較高的電機,其效率值能到達GB18613-2012標準二級。高效電機采用新型電機設計、新工藝及新材料,通過降低電磁能、熱能和機械能的損耗,提高輸出效率。與標準電機相比,其效率平均提高4%。

 
 
  從節約能源、保護環境出發,高效率電動機是現今國際發展趨勢,美國、加拿大、歐洲相繼頒布了有關法規。歐洲根據電動機的運行時間,制定的CEMEP標準將效率分為eff1、eff2、eff3三個等級,從2003-2006年間分步實施。近年出臺的IEC60034-30標準將電機效率分為IE1(對應eff2)、IE2(對應eff1)、IE3、IE4四個等級。我國承諾從2011年7月1日起執行IE2及以上標準。
 
  目前我國工業能耗約占總能耗的70%,其中電機能耗約占工業能耗的60%~70%,加上非工業電機能耗,電機實際能耗約占總能耗的50%以上。而現今高效節能電機應用比例低。根據國家中小電機質量監督檢驗中心對國內重點企業198臺電機的抽樣調查,其中達到2級以上的高效節能電機比例只有8%,這對整個社會資源產生了極大的浪費。
 
 
  有機構做過計算,如果將所有電動機效率提高5%,則全年可節約電量達765億千瓦時,這個數字接近三峽2008年全年發電量。所以說節能電機行業的發展空間大、需求性強。政策方面,國家標準化管理委員會于2012年發布了強制性標準《GB18613-2012中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》。
 
一高效電機的節能措施
  電動機提高效率的措施。電機的節能是一項系統工程,涉及電動機的全壽命周期,從電動機的設計、制造到電動機的選型、運行、調節、檢修、報廢,要從電動機的整個壽命周期考慮其節能措施的效果,國內外在這方面主要考慮從以下幾個方面提高電機的效率。
 
  節能電動機的設計是指運用優化設計技術、新材料技術、控制技術、集成技術、試驗檢測技術等現代設計手段,減小電動機的功率損耗,提高電動機的效率,設計出高效的電動機。
 
  電動機在將電能轉換為機械能的同時,本身也損耗一部分能量,典型交流電動機損耗一般可分為固定損耗、可變損耗和雜散損耗三部分。可變損耗是隨負荷變化的,包括定子電阻損耗(銅損)、轉子電阻損耗和電刷電阻損耗;固定損耗與負荷無關,包括鐵芯損耗和機械損耗。鐵損又由磁滯損耗和渦流損耗所組成,與電壓的平方成正比,其中磁滯損耗還與頻率成反比;其他雜散損耗是機械損耗和其他損耗,包括軸承的摩擦損耗和風扇、轉子等由于旋轉引起的風阻損耗。
 
二高效電機的特點
  1、節約能源、降低長期運行成本,非常適合紡織、風機、水泵、壓縮機使用,靠節電一年可收回電機購置成本;
  2、直接啟動、或用變頻器調速,可全面更換異步電機;
  3、稀土永磁高效節能電機本身可比普通電機節約電能15℅以上;
  4、電機功率因數接近1,提高電網品質因數,無需加功率因數補償器;
  5、電機電流小,節約輸配電容量、延長系統整體運行壽命;
  6、節電預算:以55千瓦電機為例,高效電機比一般電機節電15℅,電費每度按0.5元計算,使用節能電機一年內靠節電可收回更換電機的費用。
 
高效電機的優點 
  直接啟動,可全面更換異步電機。
  稀土永磁高效節能電機本身可比普通電機節約電能3℅以上。
  電機功率因數一般高于0.90,提高電網品質因數,無需加功率因數補償器。
  電機電流小,節約輸配電容量、延長系統整體運行壽命。
  加驅動器可實現軟起、軟停、無級調速,節電效果進一步提高。
 
三電機的五大損耗 
  定子損耗
  降低電動機定子I^2R損耗的主要手段實踐中采用較多的方法是:
  1、增加定子槽截面積,在同樣定子外徑的情況下,增加定子槽截面積會減少磁路面積,增加齒部磁密;
  2、增加定子槽滿槽率,這對低壓小電動機效果較好,應用繞線和絕緣尺寸、大導線截面積可增加定子的滿槽率;
  3、盡量縮短定子繞組端部長度,定子繞組端部損耗占繞組總損耗的1/4~1/2,減少繞組端部長度,可提高電動機效率。實驗表明,端部長度減少20%,損耗下降10%。
 
轉子損耗
  電動機轉子I^2R損耗主要與轉子電流和轉子電阻有關,相應的節能方法主要有:
  1、減小轉子電流,這可從提高電壓和電機功率因素兩方面考慮;
  2、增加轉子槽截面積;
  3、減小轉子繞組的電阻,如采用粗的導線和電阻低的材料,這對小電動機較有意義,因為小電動機一般為鑄鋁轉子,若采用鑄銅轉子,電動機總損失可減少10%~15%,但現今的鑄銅轉子所需制造溫度高且技術尚未普及,其成本高于鑄鋁轉子15%~20%.
 
鐵耗
  電動機鐵耗可以由以下措施減小:
  1、減小磁密度,增加鐵芯的長度以降低磁通密度,但電動機用鐵量隨之增加;
  2、減少鐵芯片的厚度來減少感應電流的損失,如用冷軋硅鋼片代替熱軋硅鋼片可減小硅鋼片的厚度,但薄鐵芯片會增加鐵芯片數目和電機制

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