張任生

摘 ?要：從八個(gè)方面分析和探討了電動(dòng)機(jī)節(jié)電途徑，提出了一些具體的節(jié)電措施及節(jié)電效果。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī);節(jié)電途徑;效果

電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械，因其具有許多無(wú)法替代的優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛用于各行各業(yè)。據(jù)國(guó)內(nèi)外資料表明，工礦企業(yè)中電動(dòng)機(jī)消耗的電能占整個(gè)用電負(fù)荷的60%以上[1]，但大部分現(xiàn)場(chǎng)使用的電機(jī)產(chǎn)品性能落后，工藝陳舊，選擇匹配不合理，運(yùn)行效率低，各類(lèi)電機(jī)效率的加權(quán)平均比國(guó)外低3～5個(gè)百分點(diǎn)，在用的電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行效率比國(guó)外低近10%，浪費(fèi)了大量電能。為此，國(guó)家曾先后頒發(fā)了GB/T1297-

2006《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》等多種有關(guān)節(jié)能的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以便推動(dòng)電動(dòng)機(jī)的節(jié)能工作。在煤礦由于生產(chǎn)條件的限制以及管理方面的因素，使得電動(dòng)機(jī)在實(shí)際使用中浪費(fèi)電能的現(xiàn)象普遍存在，節(jié)電的潛力很大。

總的來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的節(jié)電途徑可以從電動(dòng)機(jī)自身和從電動(dòng)機(jī)的使用兩個(gè)主要方面來(lái)考慮。從電動(dòng)機(jī)自身，即從設(shè)計(jì)和制造的角度出發(fā)，選擇合理的設(shè)計(jì)和制造方法，以尋求電動(dòng)機(jī)自身?yè)p耗的降低和效率的提高。主要措施有：增加繞組導(dǎo)線的截面，以減少電動(dòng)機(jī)的銅損;增大電動(dòng)機(jī)鐵芯的體積和提高硅鋼片的質(zhì)量，以減少電動(dòng)機(jī)的鐵耗;改善通風(fēng)條件和減少摩擦系數(shù)，以降低電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損耗;改善槽型設(shè)計(jì)，合理選擇氣隙的大小，選用合適的定子繞組接線方式和選用正弦繞組，以減少電動(dòng)機(jī)的雜散損耗等。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)而言，主要通過(guò)電動(dòng)機(jī)的合理運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)電，根據(jù)不同的情況應(yīng)采用不同的方法。一般地，有下述幾條途徑。

一、合理選擇電動(dòng)機(jī)的容量

電動(dòng)機(jī)的效率是隨負(fù)載率而變化的，一般規(guī)律是負(fù)載率為65～80%時(shí)效率最高，為50%以下時(shí)效率降低，特別是當(dāng)負(fù)載率低于40%以下時(shí)，效率迅速下降。在這種情況下，應(yīng)采用較小容量電動(dòng)機(jī)替代負(fù)荷不足的大容量電動(dòng)機(jī)。一般認(rèn)為：（1）電動(dòng)機(jī)負(fù)載率β>70%時(shí)，可不必更換;（2）電動(dòng)機(jī)負(fù)載率β<40%時(shí)，需要更換;（3）電動(dòng)機(jī)負(fù)載率40%<β<70%時(shí)，需經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后，再?zèng)Q定更換與否。

二、采用電動(dòng)機(jī)無(wú)功就地補(bǔ)償措施

電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，從電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換是通過(guò)定、轉(zhuǎn)子之間的磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，為了磁化電動(dòng)機(jī)的鐵芯，必須從電網(wǎng)中取用一定的感性無(wú)功激磁電流，這些無(wú)功電流在電網(wǎng)中的流動(dòng)將產(chǎn)生無(wú)功損耗，造成浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)無(wú)功就地補(bǔ)償就是在電動(dòng)機(jī)旁并聯(lián)電容器，使無(wú)功功率在這兩種元件之間進(jìn)行交換。

據(jù)資料介紹，上海某水廠三泵站，裝有6KV、630KW、8極異步電動(dòng)機(jī)4臺(tái)，每臺(tái)裝設(shè)250KVAR的KYTBB高壓就地補(bǔ)償電容器裝置，裝設(shè)后功率因數(shù)由0.8上升到0.946，電流值由48A下降為40.7A，每小時(shí)可節(jié)電58.8KW·H，每年節(jié)電5.08×105KW·H，節(jié)約電費(fèi)約14萬(wàn)元;溫州某水廠泵站，裝有6KV、1000KW、10極異步電動(dòng)機(jī)4臺(tái)，每臺(tái)裝設(shè)400KVAR的KYTBB高壓就地補(bǔ)償電容裝置，裝設(shè)后功率因數(shù)由0.823上升到0.957，電流值由50.9A下降為32.1A，補(bǔ)償后每小時(shí)可節(jié)電73.6KW·H，每年節(jié)電6.35×105KW·H，節(jié)約電費(fèi)約18萬(wàn)元。

三、應(yīng)用磁性槽泥改造老舊電動(dòng)機(jī)

磁性槽泥主要由磁粉與高粘度合成樹(shù)脂配合而成，是一種具有強(qiáng)磁性的泥狀物。其作用原理是：用槽泥將電動(dòng)機(jī)定子槽口填平，使定子內(nèi)圓表面趨于沒(méi)有槽和齒的平滑表面，以減少槽口磁阻，使諧波磁勢(shì)減小，磁密數(shù)值和分布變化減小，從而使電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子的脈振損耗、表面損耗和雜散損耗等降低，實(shí)現(xiàn)節(jié)電。

四、采用降壓節(jié)電運(yùn)行[2]

從電機(jī)學(xué)我們可以知道：電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，隨著負(fù)載率的降低，其最大值向電機(jī)端電壓減少的方向變化;電動(dòng)機(jī)的效率，與功率因數(shù)一樣，隨負(fù)載率的降低，其最大值向電機(jī)端電壓減少的方向變化。由此我們可以得出結(jié)論：在空載和負(fù)載情況下，當(dāng)電機(jī)的端電壓下降時(shí)，可以節(jié)約有功損耗和無(wú)功損耗。

五、采用交流電機(jī)固態(tài)節(jié)能起動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)節(jié)能

交流電機(jī)固態(tài)節(jié)能起動(dòng)器是一種將電機(jī)空載和輕載節(jié)能、恒流軟起動(dòng)、過(guò)載和缺相保護(hù)等功能集于一體的新穎多用途電機(jī)控制裝置。其實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制的原理是：根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)功率因數(shù)的大小，當(dāng)電機(jī)空載或輕載時(shí)，電機(jī)的功率因數(shù)較低，這時(shí)節(jié)能控制器就降低電機(jī)的工作電壓，使電機(jī)的功率因數(shù)得到回升，此時(shí)電機(jī)處于節(jié)能工作狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)（電機(jī)）滿(mǎn)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較高，電動(dòng)機(jī)工作在全電壓狀態(tài)。因此，當(dāng)用于節(jié)能目的時(shí)，適用于交流異步電動(dòng)機(jī)空載或輕載運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的工況，如空氣壓縮機(jī)、剪切機(jī)等間歇性負(fù)載。

六、更換節(jié)能風(fēng)扇和風(fēng)罩

對(duì)于22kw以上的電動(dòng)機(jī)，機(jī)械損耗占有相當(dāng)?shù)姆萘?，約占電動(dòng)機(jī)總損耗的30%以上，對(duì)于JO2系列電動(dòng)機(jī)，其采用的風(fēng)扇效率則只有20～30%，如果采用機(jī)翼型的高效節(jié)能風(fēng)扇，效率可達(dá)67%，在保持風(fēng)量和風(fēng)壓不變，即冷卻效果不變的條件下，高效風(fēng)扇可使電動(dòng)機(jī)的總效率提高2%左右，因此，在電動(dòng)機(jī)單向工作的場(chǎng)合，當(dāng)電動(dòng)機(jī)功率在22kw以上，采用高效節(jié)能風(fēng)扇和風(fēng)罩是改造老系列電動(dòng)機(jī)節(jié)能的又一個(gè)有效措施。

七、保持供電電源穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)節(jié)能

供電電源的穩(wěn)定性如何，對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能有著重要的影響。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電源電壓不平衡時(shí)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)序磁場(chǎng)，形成一個(gè)負(fù)轉(zhuǎn)矩，從而消耗了電機(jī)的一部分有用功率，增加了電機(jī)的內(nèi)部損耗。對(duì)中小型三相異步電動(dòng)機(jī)，在電壓不平衡率達(dá)到3%時(shí)，產(chǎn)生的負(fù)序電流為額定電流的15～21%，電動(dòng)機(jī)的總損耗將增加20%左右，電動(dòng)機(jī)的效率將下降2%。

八、推廣使用高效電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能

目前，我國(guó)正在推廣使用第三代y系列及yx系列電動(dòng)機(jī)替換已淘汰的第一代JO系列和第二代JO2系列電動(dòng)機(jī)，并取得了明顯的節(jié)能效益。特別是yx系列電動(dòng)機(jī)[4]，由于采取了一系列設(shè)計(jì)與工藝措施，如采用鐵耗較低的磁性材料，增加有效材料用量，改進(jìn)定、轉(zhuǎn)子槽配合和風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，采用正弦繞組等，使電動(dòng)機(jī)的總損耗平均比基本系列下降20%以上，效率提高3%左右，在50～100%的負(fù)載率范圍內(nèi)，具有較平坦的效率特性，有寬廣的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。因此，推廣使用高效電動(dòng)機(jī)，也是電動(dòng)機(jī)節(jié)電運(yùn)行的一個(gè)重要途徑。

總之，電動(dòng)機(jī)的節(jié)能措施多種多樣，節(jié)能效果各不相同，初期投資也大小不一。因此，選用節(jié)能措施時(shí)要針對(duì)具體情況具體考慮，根據(jù)負(fù)載的特性，選擇不同的節(jié)能措施，以便收到良好的節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 戴德君，陳小林等.電動(dòng)機(jī)的節(jié)電措施[J].大眾用電，2004，（06）：18-19.

[2] 段成，李榮華等.電動(dòng)機(jī)降壓節(jié)電運(yùn)行時(shí)的損耗及效率分析[[J].科學(xué)與財(cái)富，2011，（12）：5-6.