電動(dòng)機(jī)節(jié)電技術(shù)輕載運(yùn)行時(shí)的降壓節(jié)電原理分析

電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，隨著電源電壓的降低，不變損耗即鐵損耗將會(huì)降低， 而電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也隨電壓成平方地迅速降低。為了穩(wěn)定運(yùn)行，要增大電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，這必然引起轉(zhuǎn)子電流、定子電流增大，定、轉(zhuǎn)子銅耗即可變損耗的增加值超過(guò)不變損耗的下降值，電動(dòng)機(jī)的效率降低。在輕載運(yùn)行時(shí)，由電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩公式可知，適當(dāng)降低供電電壓，是有利于節(jié)電運(yùn)行的。因?yàn)檩p載情況下，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)差率小于額定轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)子電流并不大。降壓運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流增加的數(shù)值是有限的。降壓使電動(dòng)機(jī)的空載電流減少，空載損耗即不變損耗也減少，同時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和運(yùn)行效率也得到改善，具有可觀的節(jié)電效果。據(jù)研究，一臺(tái)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下，定子繞組的接線方式為“Δ”形連接時(shí)，效率為66.7%，在輕載運(yùn)行時(shí)，改為“Y”形連接，效率可提高到79.7% 。

1、設(shè)備陳舊、老化

如我國(guó)J2、JO2 系列及其派生電動(dòng)機(jī)在一些用戶中還大量存在，這些電動(dòng)機(jī)采用E 級(jí)絕緣，體積大，啟動(dòng)性能較差，效率較低。

2、電源電壓過(guò)低或不對(duì)稱

由于變電所供電半徑過(guò)大，供電線路中電壓損耗加大，電網(wǎng)電壓長(zhǎng)期低于額定值，使得電動(dòng)機(jī)的工作電流偏大，造成電動(dòng)機(jī)損耗增大。同時(shí)由于低壓供電系統(tǒng)中三相四線制的三相負(fù)荷分配不均，三相電壓不對(duì)稱，造成電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了負(fù)序轉(zhuǎn)矩，增大了電動(dòng)機(jī)的損耗。

3 、運(yùn)行不當(dāng)、負(fù)載率過(guò)低

電動(dòng)機(jī)沒(méi)有按照經(jīng)濟(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)合理使用，而且管理不善，電動(dòng)機(jī)維護(hù)、維修不及時(shí)，造成了電動(dòng)機(jī)的電能大量損失。另外，電動(dòng)機(jī)的額定功率（容量）應(yīng)按照負(fù)載設(shè)備的實(shí)際需要通過(guò)計(jì)算和校驗(yàn)來(lái)確定，“大馬拉小車” 。

節(jié)能是當(dāng)前世界各國(guó)都很重視的一個(gè)課題,電能節(jié)約是節(jié)能的一個(gè)重要方面。而電動(dòng)機(jī)是使用最廣泛的電氣設(shè)備之一,所消耗的電能約占全部工業(yè)生產(chǎn)用電的60%,其節(jié)電問(wèn)題顯得十分重要。做好電動(dòng)機(jī)電能節(jié)約對(duì)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,具有十分重要的意義 。

1、選用高效節(jié)能的電動(dòng)機(jī)

選用YX 系列高效型電動(dòng)機(jī)和Y 系列節(jié)能型電動(dòng)機(jī)能降低空載損耗。據(jù)研究，若將我國(guó)所有的高能耗電動(dòng)機(jī)用YX 高效型系列和Y 系列節(jié)能型電動(dòng)機(jī)替代，1 年可節(jié)電48 萬(wàn)kW·h，節(jié)電效果顯而易見(jiàn)。

2、調(diào)節(jié)運(yùn)行電壓

異步電動(dòng)機(jī)當(dāng)三相電路不對(duì)稱時(shí)， 將在內(nèi)部形成負(fù)序磁場(chǎng)，使總損耗增加。如果能采取措施，平衡電力網(wǎng)的三相負(fù)荷，使電動(dòng)機(jī)的三相電壓對(duì)稱，就能有效避免電動(dòng)機(jī)的這部分損耗。

另外， 從電動(dòng)機(jī)在輕載運(yùn)行時(shí)的降壓節(jié)電原理分析可知，電動(dòng)機(jī)在輕載下運(yùn)行時(shí)，如果能適時(shí)降低電動(dòng)機(jī)的電源電壓，就可降低損耗。常用的方法有：無(wú)級(jí)調(diào)壓法、功率因數(shù)（cosφ）控制法、最小輸入功率法和Δ/Y 電壓變換法。

3、調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)在最高效率下運(yùn)行

當(dāng)電動(dòng)機(jī)的可變損耗與不變損耗相等時(shí)效率最高，電動(dòng)機(jī)的可變損耗主要為銅損耗，不變損耗主要為鐵損耗。電動(dòng)機(jī)效率最高時(shí)并不是在額定負(fù)載處。由電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性曲線可知，對(duì)于常用的中小型異步電動(dòng)機(jī)， 效率最高一般出現(xiàn)在額定負(fù)載的3/4 處左右。如果我們能適時(shí)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)在最高效率下運(yùn)行，那么電動(dòng)機(jī)的損耗就能控制到最小。

4、異步電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行

異步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速略低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速即同步轉(zhuǎn)速，同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速：n1=60f/p。如果調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)在過(guò)勵(lì)磁的情況下運(yùn)行， 同步電動(dòng)機(jī)就能從電網(wǎng)吸收超前的無(wú)功電流，還能補(bǔ)償異步電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載的無(wú)功電流，提高功率因數(shù)cosφ。同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)cosφ 一般較高，可達(dá)到0.9～1.0。因此，在負(fù)載轉(zhuǎn)速變化不大的情況下，把三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)改作三相同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。即先將三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)異步啟動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，繞線轉(zhuǎn)子繞組接入直流電可實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行，調(diào)節(jié)其在過(guò)勵(lì)磁狀態(tài)下，以達(dá)到節(jié)電目的。

5、就地電容無(wú)功補(bǔ)償

電動(dòng)機(jī)多為感性負(fù)載， 運(yùn)行時(shí)要消耗一定的無(wú)功功率，功率因數(shù)都不高。如果用電容器給電動(dòng)機(jī)就地?zé)o功補(bǔ)償，即感性負(fù)載兩端并聯(lián)電容，就能大大減少無(wú)功損耗，提高功率因素。感性電動(dòng)機(jī)電容無(wú)功補(bǔ)償后的功率因數(shù)一般為0.92～0.96。同時(shí)由于電容補(bǔ)償后的總電流減小，因而線路上的有功損耗I2R 也有所減少。

6、節(jié)電器的使用

使用節(jié)電器能達(dá)到節(jié)能的目的。幾年來(lái)，市場(chǎng)上相繼出現(xiàn)了多種節(jié)電裝置，JN-1 高效節(jié)電器就是其中的一種， 其最高節(jié)電可達(dá)損耗的40%。它以電動(dòng)機(jī)的工作電壓和電流作取樣對(duì)象，自動(dòng)監(jiān)測(cè)負(fù)載變化，適時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的電源電壓。在輕載情況下，將電動(dòng)機(jī)的供電電壓自動(dòng)降至最佳需求，提高了功率因數(shù)cosφ，降低了無(wú)功損耗和有功損耗，對(duì)于長(zhǎng)期處于輕載或負(fù)載變化較頻繁的電動(dòng)機(jī)，其節(jié)電效果更佳。JN-1 節(jié)電器除具有節(jié)電功能外，還具有恒流軟啟動(dòng)、缺相保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)等功能，是一種較理想的電機(jī)節(jié)電、啟動(dòng)綜合裝置 。

由于交流電動(dòng)機(jī)的工作原理，使得電動(dòng)機(jī)電能浪費(fèi)成了各界人士廣泛關(guān)注的問(wèn)題。作為消費(fèi)電能達(dá)發(fā)電總量60%以上的電動(dòng)機(jī)，任何微小的浪費(fèi)累計(jì)都是一個(gè)驚人的天文數(shù)字。為了解決這世界性的難題，各國(guó)的科學(xué)家進(jìn)行了不懈的努力，也誕生了許多有效的節(jié)電辦法，如使用變壓器強(qiáng)制降壓等。但是，這些節(jié)電方法并沒(méi)有獲得推廣，其主要原因是設(shè)計(jì)復(fù)雜、造價(jià)昂貴，而節(jié)電效果不很理想。直到80年代中期，由于微電子技術(shù)的發(fā)展以及半導(dǎo)體材料科學(xué)的發(fā)展，使得節(jié)電效果好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉的節(jié)電產(chǎn)品得以問(wèn)世并迅速得到推廣成為現(xiàn)實(shí)。控制輸入電動(dòng)機(jī)所需的最低電力，以達(dá)到省電的目的是當(dāng)代節(jié)電技術(shù)的設(shè)計(jì)主流。它的原理基本上是以閘流體控制電力的供應(yīng)。此一構(gòu)想首由美國(guó) NASA于20多年前提出。利用閘流技術(shù)進(jìn)行電能控制，可分為兩種情況：調(diào)壓、調(diào)頻。調(diào)頻是改變電網(wǎng)供電頻率的方法，促使電機(jī)在工作中始終在效率所要求最高狀態(tài)下，提供最低限正常工作電量的節(jié)能方案。這一技術(shù)的應(yīng)用，在很大程度上改變了異步電動(dòng)機(jī)的工作特性，其節(jié)能的有效性已被廣大客戶所共識(shí)。但是這一技術(shù)的應(yīng)用投入成本非常高，投資回收期很長(zhǎng)。正是由于這一投資方面的原因，其節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用廣泛性受到極大限制。

數(shù)字式異步電動(dòng)機(jī)節(jié)電器是綜合最新高科技技術(shù)的一種新產(chǎn)品。由一臺(tái)微型電腦（單片機(jī)）和相關(guān)控制模塊所組成。是先進(jìn)的微電子技術(shù)和半導(dǎo)體材料科學(xué)的杰出代表，具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能調(diào)整、電機(jī)保護(hù)等多種功能。其極高的性能價(jià)格比，一經(jīng)問(wèn)世就成了關(guān)注的熱點(diǎn)。通過(guò)世界60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的應(yīng)用而最終成熟的一種采用最先進(jìn)電子數(shù)字技術(shù)的程控節(jié)能產(chǎn)品 。2100433B

節(jié)約用電的措施包括采用有效的節(jié)電技術(shù)和加強(qiáng)節(jié)電管理兩個(gè)方面。

節(jié)約用電節(jié)電技術(shù)

主要包括：①應(yīng)用高效率的電動(dòng)機(jī)、并根據(jù)不同使用要求，正確選擇電動(dòng)機(jī)的類型和容量，采用先進(jìn)的電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式和控制設(shè)備（見(jiàn)電動(dòng)機(jī)節(jié)電技術(shù)）。

②對(duì)電照明選用適當(dāng)?shù)恼斩龋ㄒ?jiàn)電光源），采用高效率的照明設(shè)備和照明線路（見(jiàn)照明設(shè)備節(jié)電技術(shù)）。

③根據(jù)負(fù)荷特性，正確選擇變壓器的容量、臺(tái)數(shù)和運(yùn)行方式，減少變壓器的電能損耗（見(jiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行）。

④提高用電設(shè)備的功率因數(shù)，進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，減少供電線路和變壓器的電能損耗（見(jiàn)用電功率因數(shù)的改善）。

⑤對(duì)泵、風(fēng)機(jī)、起重運(yùn)輸機(jī)械等電動(dòng)設(shè)備,正確選用其類型、容量、運(yùn)行方式,提高其效率。

⑥將電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于節(jié)電技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)。

節(jié)約用電節(jié)電管理

主要工作有：①根據(jù)用戶的規(guī)模和用電量的大小，設(shè)立節(jié)電管理機(jī)構(gòu)，或設(shè)專人負(fù)責(zé)節(jié)電管理工作； ②建立和實(shí)施節(jié)電管理的規(guī)章制度，包括用電管理制度、耗電定額管理制度、電能計(jì)量測(cè)試儀表管理制度、節(jié)電獎(jiǎng)懲制度等； ③對(duì)本單位用電情況定期進(jìn)行分析，根據(jù)需要進(jìn)行用電設(shè)備的更新改造、生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、生產(chǎn)工序的調(diào)整，制訂節(jié)電計(jì)劃和措施；④加強(qiáng)對(duì)電能計(jì)量與測(cè)試儀器的管理； ⑤組織節(jié)電教育和技術(shù)培訓(xùn)。

《節(jié)電管理與節(jié)電實(shí)用技術(shù)》共分15章，分別介紹了節(jié)電管理技術(shù)；廠礦企業(yè)配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)；電力無(wú)功補(bǔ)償及節(jié)電技術(shù)；電氣照明節(jié)電技術(shù)；電動(dòng)機(jī)節(jié)電技術(shù)；水泵節(jié)電技術(shù)；風(fēng)機(jī)節(jié)電技術(shù)；空氣壓縮機(jī)節(jié)電技術(shù)；電氣控制設(shè)備節(jié)電技術(shù)；空調(diào)設(shè)備節(jié)電技術(shù)；電焊機(jī)節(jié)電技術(shù)；電加熱設(shè)備節(jié)電技術(shù)；家用電器節(jié)電技術(shù)；賓館、商場(chǎng)節(jié)電技術(shù)；工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)電技術(shù)等內(nèi)容。