謝　宏　郝偉波

電機(jī)是一種應(yīng)用量大、使用范圍廣的高耗能動力設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，我國電機(jī)耗電約占工業(yè)用電總量的60％一70％。實際應(yīng)用中，我國電機(jī)的整體運行狀況，同國外相比差距很大。機(jī)組效率約為75％，比國外低10％左右；系統(tǒng)運行效率為30％-40％，比國際先進(jìn)水平低20％～30％。因此。我國的電機(jī)應(yīng)用具有極大的節(jié)能潛力，推行電機(jī)節(jié)能勢在必行。

1，電動機(jī)的有功損耗和無功損耗

電動機(jī)的有功損耗分為不變損耗(鐵耗)、可變損耗(銅耗)、機(jī)械和雜散損耗幾部分。鐵耗的大小同磁場強(qiáng)度和鐵芯特性有關(guān)，與所加電壓u的平方成正比，與頻率f的1.3次方成正比。銅耗的大小與電動機(jī)的負(fù)載電流的平方成正比(即與負(fù)載率的平方成正比)，與電動機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的電阻和成正比。機(jī)械損耗與電動機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，其中摩擦損耗與轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)扇、轉(zhuǎn)子等由于旋轉(zhuǎn)引起的風(fēng)阻損耗與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。在高速電機(jī)中，風(fēng)阻損耗可占到機(jī)械損耗的70％-80％。雜散損耗主要是高次諧波引起的損耗。若供電電源、電壓波形不好，諧波損耗會急劇增加。繞線式電動機(jī)和直流電機(jī)還有電刷的電阻損耗和電刷機(jī)械損耗。電動機(jī)負(fù)載率越小效率越低，負(fù)載過重銅耗加大，效率也下降。

異步電動機(jī)的無功損耗包括兩部分：一部分是建立旋轉(zhuǎn)磁場所需要的空載無功功率，約占電機(jī)額定無功功率的60％-70％，其大小主要與容量有關(guān)；另一部分是帶負(fù)荷時的漏磁損耗，它與電動機(jī)負(fù)載率的平方成正比。電動機(jī)負(fù)載率越小，功率因數(shù)越低。

2，合理使用電動機(jī)

目前，我國的中小型電動機(jī)。在普遍開展對電機(jī)通風(fēng)、溫升、噪聲、電磁場進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上，重點開發(fā)以下節(jié)能產(chǎn)品：

(1)風(fēng)機(jī)、水泵專用多速異步電動機(jī)系列，滿足不同工況要求，形成系列產(chǎn)品。

(2)阻電機(jī)系列，是高技術(shù)的機(jī)電—體化產(chǎn)品，其運行效率可達(dá)82％-91％，并可滿足各種特性要求的任意形狀的轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)速特性。

(3)中小型永磁同步電動機(jī)系列，使電機(jī)力能指標(biāo)提高5％-7％，效率提高1.5％-2.5％。

(4)高效率三相異步電動機(jī)，效率比Y系列平均提高1％-2％，進(jìn)一步完善系列，降低成本。

高效率Yx系列電動機(jī)比Y系列電動機(jī)效率提高3％左右，損耗可降低20％-30％，功率因數(shù)有所提高，起動力矩提高30％，噪聲小，振動小，溫升低，壽命長，但電動機(jī)成本比標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)高30％，一般情況下，增加的投資費用能在1-3年內(nèi)收回。J02、J03系列小型異步電動機(jī)及JD02、JD03系列變極、多速三相異步電動機(jī)已是國家明令限制和淘汰的產(chǎn)品。對還在使用的這類電動機(jī)要制定規(guī)劃。分期分批進(jìn)行更新改造并限期完成。另外，通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)類效率低于70％的、離心泵、軸流泵類效率低于60％的，均應(yīng)列入節(jié)能計劃，分期分批進(jìn)行更換或改造。

在電動機(jī)的使用上，大馬拉小車、電動機(jī)特性與負(fù)載特性不匹配等是造成能源浪費的重要原因，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點選取和改進(jìn)電動機(jī)的使用條件，避免電動機(jī)長時間輕載運行。

電動機(jī)運行過程中會發(fā)熱，如果通風(fēng)散熱效果不好。過熱將使絕緣破壞，導(dǎo)致電動機(jī)減壽甚至燒毀。為此，通風(fēng)不良的電機(jī)被迫降容使用，不但浪費動力資源，而且電動機(jī)處于輕載運行狀態(tài)，效率及功率因數(shù)低下，增加了有功和無功功率損耗?？梢?，做好運行維護(hù)、保持電機(jī)的清潔和通風(fēng)散熱良好。能夠減少不必要的能源浪費。

泵與風(fēng)機(jī)的內(nèi)部損失：管網(wǎng)阻力損失和泄露損失是造成耗電量增大的重要原因。因此。做好運行維護(hù)、及時檢修、保持管路暢通無阻和無泄露，能夠減少不必要的能源浪費。應(yīng)定期進(jìn)行電能平衡測試，及時發(fā)現(xiàn)耗電量的變化，找出原因，盡快處理。

電動機(jī)的功率因數(shù)一般較低。需要無功補償。提高電動機(jī)的功率因數(shù)也是電動機(jī)節(jié)電的重要方面。

3，電動機(jī)降壓節(jié)電

有時電動機(jī)的負(fù)荷時大時小，不能更換小容量電機(jī)?？刹捎媒档凸╇婋妷旱姆椒ü?jié)電。降低電動機(jī)外加電壓。使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性變低，相當(dāng)于在轉(zhuǎn)速基本不變的情況下改小了電機(jī)的容量，使電機(jī)的運行狀態(tài)由輕載轉(zhuǎn)變?yōu)榻咏聴l件下的額定負(fù)荷量。降低電動機(jī)電壓有△-Y變換法、自耦變壓器降壓法、可控硅調(diào)壓降壓法、串聯(lián)電抗器降壓法等。其中最簡單、費用最低的是△-Y變換法。

電動機(jī)定子繞組由△形接線改為Y形接線后，繞組的相電壓降為額定電壓的，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩則下降原來的1／3。起動電流下降為△形接線時的1／3，無功電流減小，功率因數(shù)也提高了，相當(dāng)于將電動機(jī)變成了容量只有原來的1／3的小容量電機(jī)。當(dāng)電動機(jī)負(fù)載量小于額定容量的30％時，節(jié)電效果尤其顯著。若負(fù)載量超過了電動機(jī)容量的1／3，改Y形接線后工作電流不降甚至增大，就只能采用△形接線?！?Y變換法特別適用于負(fù)載量或很大、或很小的場合，大負(fù)載量時用△形接線，小負(fù)載量時用Y形接線。如負(fù)載量每次改變后都會持續(xù)較長時間，小容量電動機(jī)就可以僅用一只三刀雙投開關(guān)，手動完成△-Y變換操作；容量較大時可用三刀雙投開關(guān)控制交流接觸器來完成轉(zhuǎn)換操作。如負(fù)載量變化頻率較快，可選用能自動完成轉(zhuǎn)換操作的轉(zhuǎn)換器，如各類△-Y轉(zhuǎn)換器、電動機(jī)輕載節(jié)能器等。

電動機(jī)空載運行時的電能損耗是較大的，其起動時的耗電量約為空載運行15秒～20秒的耗電量。如電機(jī)在運行過程中空載待機(jī)的時間較長，可使用空載自停裝置。電焊機(jī)亦應(yīng)使用空載自停裝置。

4，電動機(jī)調(diào)速節(jié)電

電動機(jī)還可以采用調(diào)速的方法節(jié)電。降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，也使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性變低，也相當(dāng)于改小了電機(jī)的容量。使電機(jī)的運行狀態(tài)由輕載轉(zhuǎn)變?yōu)榻咏聴l件下的額定負(fù)荷量，使效率和功率因數(shù)提高，從而達(dá)到節(jié)電且的。特別是帶風(fēng)機(jī)、水泵類的電機(jī)，其損耗隨轉(zhuǎn)速的提高而急劇加大，調(diào)速節(jié)電效果非常顯著。我國十五規(guī)劃中要求發(fā)展各種交流調(diào)速系統(tǒng)，包括串極調(diào)速、PWM交流變頻調(diào)速，開發(fā)大容量交流電機(jī)調(diào)速裝置，同時發(fā)展液力耦合器、油膜離合器、滑差離合器等機(jī)械調(diào)速裝置。發(fā)展稀土永磁同步電動機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等調(diào)速系統(tǒng)。開發(fā)并推廣調(diào)速范圍較窄的簡易價廉的風(fēng)機(jī)、水泵專用的調(diào)速裝置。

改變供電頻率f、電動機(jī)的極對數(shù)p及轉(zhuǎn)差率8均可達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。從調(diào)速的本質(zhì)來看，不同的調(diào)速方式無非是改變交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)兩種。在生產(chǎn)機(jī)械中廣泛使用不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法有繞線式電動機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、斬波調(diào)速、串級調(diào)速以及應(yīng)用電磁轉(zhuǎn)差離合器、液力偶合器、油膜離合器等調(diào)速。改變同步轉(zhuǎn)速的有改變定子極對數(shù)的多速電動機(jī)，改變定子電壓、頻率的變頻調(diào)速等。

變極調(diào)速方法是用改變定子繞組的接線方式來改變籠型電動機(jī)定子極對數(shù)達(dá)到調(diào)速目的，具有穩(wěn)定性良好、效率高、控制方便、價格較低等特點，屬于有級調(diào)速，級差較大，可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用，獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。適用于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、升降機(jī)、起重設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵等。

變頻調(diào)速是改變電動機(jī)定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，目前國內(nèi)大都使用交——直——交變頻器。變頻調(diào)速效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗，調(diào)速范圍大，特性硬，精度高，應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動機(jī)。但技術(shù)復(fù)雜，造價高，維護(hù)檢修困難。特別適用于負(fù)載變化大、高速時損耗大的電機(jī)設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、水泵等。

串級調(diào)速用于指繞線式電動機(jī)，大部分轉(zhuǎn)差功率被返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用，多采用晶閘管串級調(diào)速，效率較高，裝置容量與調(diào)速范圍成正比，投資省，適用于調(diào)速范圍在額定轉(zhuǎn)速70％-90％的生產(chǎn)機(jī)械上，但晶閘管串級調(diào)速功率因數(shù)偏低，諧波影響較大。適合在風(fēng)機(jī)、水泵及軋鋼機(jī)、礦井提升機(jī)、擠壓機(jī)上使用。

電磁調(diào)速電動機(jī)由籠型電動機(jī)、電磁轉(zhuǎn)差離合器和直流勵磁電源(控制器)三部分組成。直流勵磁電源功率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成。裝置結(jié)構(gòu)及控制線路簡單、運行可靠、維修方便、調(diào)速平滑、無級調(diào)速、對電網(wǎng)無諧波影響，但效率低，適用于中、小功率，要求調(diào)速平滑、短時低速運行的生產(chǎn)機(jī)械。