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关于高效电机那些事

时间:2019-02-27 10:41:38 来源:

高效电机(High Efficiency Motor)是指效率较高的电机,其效率值能到达GB18613-2012标准二级。高效电机采用新型电机设计、新工艺及新材料,通过降低电磁能、热能和机械能的损耗,提高输出效率。与标准电机相比,其效率平均提高4%。

 
 
  从节约能源、保护环境出发,高效率电动机是现今国际发展趋势,美国、加拿大、欧洲相继颁布了有关法规。欧洲根据电动机的运行时间,制定的CEMEP标准将效率分为eff1、eff2、eff3三个等级,从2003-2006年间分步实施。近年出台的IEC60034-30标准将电机效率分为IE1(对应eff2)、IE2(对应eff1)、IE3、IE4四个等级。我国承诺从2011年7月1日起执行IE2及以上标准。
 
  目前我国工业能耗约占总能耗的70%,其中电机能耗约占工业能耗的60%~70%,加上非工业电机能耗,电机实际能耗约占总能耗的50%以上。而现今高效节能电机应用比例低。根据国家中小电机质量监督检验中心对国内重点企业198台电机的抽样调查,其中达到2级以上的高效节能电机比例只有8%,这对整个社会资源产生了极大的浪费。
 
 
  有机构做过计算,如果将所有电动机效率提高5%,则全年可节约电量达765亿千瓦时,这个数字接近三峡2008年全年发电量。所以说节能电机行业的发展空间大、需求性强。政策方面,国家标准化管理委员会于2012年发布了强制性标准《GB18613-2012中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》。
 
一高效电机的节能措施
  电动机提高效率的措施。电机的节能是一项系统工程,涉及电动机的全寿命周期,从电动机的设计、制造到电动机的选型、运行、调节、检修、报废,要从电动机的整个寿命周期考虑其节能措施的效果,国内外在这方面主要考虑从以下几个方面提高电机的效率。
 
  节能电动机的设计是指运用优化设计技术、新材料技术、控制技术、集成技术、试验检测技术等现代设计手段,减小电动机的功率损耗,提高电动机的效率,设计出高效的电动机。
 
  电动机在将电能转换为机械能的同时,本身也损耗一部分能量,典型交流电动机损耗一般可分为固定损耗、可变损耗和杂散损耗三部分。可变损耗是随负荷变化的,包括定子电阻损耗(铜损)、转子电阻损耗和电刷电阻损耗;固定损耗与负荷无关,包括铁芯损耗和机械损耗。铁损又由磁滞损耗和涡流损耗所组成,与电压的平方成正比,其中磁滞损耗还与频率成反比;其他杂散损耗是机械损耗和其他损耗,包括轴承的摩擦损耗和风扇、转子等由于旋转引起的风阻损耗。
 
二高效电机的特点
  1、节约能源、降低长期运行成本,非常适合纺织、风机、水泵、压缩机使用,靠节电一年可收回电机购置成本;
  2、直接启动、或用变频器调速,可全面更换异步电机;
  3、稀土永磁高效节能电机本身可比普通电机节约电能15℅以上;
  4、电机功率因数接近1,提高电网品质因数,无需加功率因数补偿器;
  5、电机电流小,节约输配电容量、延长系统整体运行寿命;
  6、节电预算:以55千瓦电机为例,高效电机比一般电机节电15℅,电费每度按0.5元计算,使用节能电机一年内靠节电可收回更换电机的费用。
 
高效电机的优点 
  直接启动,可全面更换异步电机。
  稀土永磁高效节能电机本身可比普通电机节约电能3℅以上。
  电机功率因数一般高于0.90,提高电网品质因数,无需加功率因数补偿器。
  电机电流小,节约输配电容量、延长系统整体运行寿命。
  加驱动器可实现软起、软停、无级调速,节电效果进一步提高。
 
三电机的五大损耗 
  定子损耗
  降低电动机定子I^2R损耗的主要手段实践中采用较多的方法是:
  1、增加定子槽截面积,在同样定子外径的情况下,增加定子槽截面积会减少磁路面积,增加齿部磁密;
  2、增加定子槽满槽率,这对低压小电动机效果较好,应用绕线和绝缘尺寸、大导线截面积可增加定子的满槽率;
  3、尽量缩短定子绕组端部长度,定子绕组端部损耗占绕组总损耗的1/4~1/2,减少绕组端部长度,可提高电动机效率。实验表明,端部长度减少20%,损耗下降10%。
 
转子损耗
  电动机转子I^2R损耗主要与转子电流和转子电阻有关,相应的节能方法主要有:
  1、减小转子电流,这可从提高电压和电机功率因素两方面考虑;
  2、增加转子槽截面积;
  3、减小转子绕组的电阻,如采用粗的导线和电阻低的材料,这对小电动机较有意义,因为小电动机一般为铸铝转子,若采用铸铜转子,电动机总损失可减少10%~15%,但现今的铸铜转子所需制造温度高且技术尚未普及,其成本高于铸铝转子15%~20%.
 
铁耗
  电动机铁耗可以由以下措施减小:
  1、减小磁密度,增加铁芯的长度以降低磁通密度,但电动机用铁量随之增加;
  2、减少铁芯片的厚度来减少感应电流的损失,如用冷轧硅钢片代替热轧硅钢片可减小硅钢片的厚度,但薄铁芯片会增加铁芯片数目和电机制

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