江德元 楊詠

“雞西德元電器有限公司自主研發(fā)的自勵三相異步電動機，在濮耐昆鋼電機系統(tǒng)應(yīng)用，節(jié)電率高達36.63%，創(chuàng)造了電機節(jié)能奇跡。”國電科學技術(shù)研究院首席專家、教授邢德山評價道，首創(chuàng)獨特的自勵技術(shù)，突破設(shè)計原理的桎梏，使產(chǎn)品具有寬闊的高效區(qū)間，在不同工況負載下應(yīng)用均保持高效運行，目前尚無同類技術(shù)與之相媲美。其電機主體節(jié)能，是提升電機系統(tǒng)運行能效的最佳途徑。該技術(shù)被國家節(jié)能中心評選為“重點節(jié)能技術(shù)應(yīng)用典型案例（2017）”。

一、技術(shù)原理及特征

自勵三相異步電動機原理有兩個特征：一是性能特征。自勵三相異步電動機建立磁場運行，僅從電網(wǎng)中獲取對應(yīng)適當?shù)挠泄β剩敵鰴C械轉(zhuǎn)矩；其相應(yīng)的無功功率由電動機內(nèi)部自行產(chǎn)生，滿足電動機勵磁需要，很少甚至不需要電網(wǎng)供給無功功率。線電流中很少甚至沒有無功勵磁電流，大幅度減少電動機的無功損耗和供電回路的功率損耗。不同于傳統(tǒng)的三相異步電動機建立磁場運行，必須要從電網(wǎng)中吸取對應(yīng)的有功功率和相應(yīng)的無功功率。二是功能特征。自勵三相異步電動機，具有電動機和發(fā)電機的雙重功能，連接電源屬于電動機，其發(fā)電功能僅發(fā)勵磁需要的無功功率；切斷電源，不需要外另加勵磁裝置，拖動機軸，就能發(fā)出等額電能。傳統(tǒng)三相異步電動機沒有這種功能。

自勵三相異步電動機凸顯“三高、二耐、三低”優(yōu)異性能：高效率，額定效率達到GB 18613—2012標準的節(jié)能評價值。打破了傳統(tǒng)的三相異步電動機當負載率降低時效率同步急劇下降的規(guī)律。自勵三相異步電動機，具有寬闊的高效區(qū)間，在頻繁啟動或低負載下仍然保持高效運行。功率因數(shù)較高，從輕載到滿載，自然功率因數(shù)均處于最佳狀態(tài)。當負載率β≥10%時，功率因數(shù)cosφ≈0.9；當負載率β≥40%時，功率因數(shù)cosφ≈0.99，無功勵磁電流接近于“0”，減少電動機網(wǎng)絡(luò)功率損耗。轉(zhuǎn)矩高，與額定轉(zhuǎn)矩之比，啟動轉(zhuǎn)矩2.6倍，最大轉(zhuǎn)矩3.0倍。啟動轉(zhuǎn)矩高，在額定容量配置上的冗余度得以優(yōu)化，匹配拖動裝置時，可降低電動機的裝機功率。如與抽油機、沖床匹配應(yīng)用，可以小替大，從根本上解決“大馬拉小車”的問題；最大轉(zhuǎn)矩高，如與雷蒙機、破碎機匹配應(yīng)用，能在同等的時間內(nèi)，增加了加工產(chǎn)量，節(jié)省了電量；極限能力強，解決了傳統(tǒng)三相異步電動機因最大轉(zhuǎn)矩小，遇到需要短時過載能力大的工況時溫升超標而燒毀電機的問題，如陶瓷行業(yè)的切邊機工作時因過載溫升超標而燒壞，這種現(xiàn)象突出。耐諧波，經(jīng)獨特的科學設(shè)計，消除或基本消除電動機內(nèi)部的5次、7次氣隙諧波，減少了諧波損耗，提高電機運行的可靠性和穩(wěn)定性。耐過載，過載能力強，適應(yīng)S1—S6各種模式下應(yīng)用，并可在1.3倍額定功率下長期運行。低電流，空載或輕載電流，僅是傳統(tǒng)三相異步電動機的三分之一，甚至更小，平均運行電流降低30%以上，減少功率損耗。低視在功率，平均視在功率S降低30%以上，提高變壓器等設(shè)備利用率，減少設(shè)備投入。低溫升，比標準溫升保證值≤80K降低30%以上，平均溫升在40K—60K，最低溫升低于30K，滿足了電動機過載運行。

二、節(jié)能效果顯著

YSZL系列自勵三相異步電動機，已在全國各地不同行業(yè)于不同設(shè)備匹配應(yīng)用，節(jié)能效果明顯，平均綜合節(jié)電率為30%以上。

YSZL系列自勵三相異步電動機在濮耐昆鋼電機系統(tǒng)中的應(yīng)用，三年來平均綜合節(jié)電率36.63%，無功節(jié)電率71%，平均電流和視在功率下降34%，年節(jié)電量217.45萬kwh，一年內(nèi)回收投資成本，按標準計算，每年減少二氧化碳（CO2）排放1515t的環(huán)境效益。該系列電動機與原電動機相比，解決了原電動機功率因數(shù)低問題，在低負載下功率因數(shù)都在0.9以上；在相同的工況下運行，電動機運行電流下降30%以上，溫度大幅降低，解決了原“電機發(fā)燙不能觸碰”的情況，取消了原有的降溫風扇；啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強，降低破碎機等裝機功率，以小替大，提高配套設(shè)備工作效率；在雷蒙機上使用，在相同工況相同時間，降低電耗提高產(chǎn)量。

YSZL-280M-6-55kw在礦山企業(yè)替代Y-315S-6-75kw，與破碎機匹配，進行單耗對比試驗：平均有功節(jié)電率41.06%、無功節(jié)電率91.27%、綜合節(jié)電率47.9%，降低電流和視在功率62%。

YSZL-250S-8-22kw在中石油管轄的油田替代Y-280S-8-37kw，與抽油機匹配，進行節(jié)能對比試驗：有功節(jié)電率19.22%、無功節(jié)電率84.43%、綜合節(jié)電率35.24%，降低電流和視在功率84%。

YSZL系列自勵三相異步電動機，在石墨企業(yè)電機系統(tǒng)節(jié)能改造中應(yīng)用，共更換電動機173臺，4175kw替代原態(tài)Y系列電動機4356kw。改造前，每月石墨產(chǎn)量2400t，平均耗電量290萬kwh，電費150萬元，扣除外生產(chǎn)性用電，單耗1022kwh/t，562元/t。改造后，同時增加了一條生產(chǎn)線，月產(chǎn)量達到3000t，產(chǎn)量增加25%，月平均耗電量271萬kwh，月電費135萬元，單耗806kwh/t，403元/t。每噸產(chǎn)量減少電費159元，節(jié)省28.3%；有功節(jié)電率21.3%、無功節(jié)電率79.29%，平均降低電流和視在功率44%；年節(jié)電量1050萬kwh，按標準計算，年減少二氧化碳（CO2）排放1.0468萬t的社會效益。

YSZL系列自勵三相異步電動機，已適用于北方地區(qū)冬季嚴寒室外氣溫（-40℃）下和南方夏季炎熱高溫下及海拔數(shù)千米的高原地區(qū)。在工廠、油田、礦山等領(lǐng)域，與各種機械設(shè)備匹配應(yīng)用，長期連續(xù)運行，取得了《用戶使用報告》，“啟動平穩(wěn)、運行穩(wěn)定、性能可靠”，得到高度評價和認可。

（江德元，雞西德元電器有限公司董事長；楊詠，技術(shù)總工）