節(jié)能降耗的“長(zhǎng)電方案”：變頻調(diào)速系統(tǒng)與高效電機(jī)
發(fā)布時(shí)間：
2020-08-06 10:44
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電機(jī)高效節(jié)能的兩種重要方式：變頻調(diào)速系統(tǒng)與高效電機(jī)鸳碧。
本文闡述了變頻調(diào)速系統(tǒng)在風(fēng)機(jī)與泵類(lèi)負(fù)載中的節(jié)能原理與特點(diǎn)；高效電機(jī)提高效率降低損耗的措施洒扎；高效電機(jī)與普通電機(jī)區(qū)別的特點(diǎn)。
1.引言
隨著環(huán)境惡化率翅、資源匱乏，節(jié)能環(huán)保理念越來(lái)越深入到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中袖迎，各國(guó)都在節(jié)能環(huán)保技術(shù)及推廣方面加大投資冕臭。隨著我國(guó)《“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》的出臺(tái)腺晾，節(jié)能環(huán)保被推上了一個(gè)新高度。
目前我國(guó)電動(dòng)機(jī)裝機(jī)總?cè)萘恳堰_(dá)4億多KW辜贵，年耗電量達(dá)1.2萬(wàn)億KWh悯蝉，占全國(guó)總用電量的60%，占工業(yè)用電量的80%托慨，其中風(fēng)機(jī)鼻由、水泵、壓縮機(jī)的裝機(jī)總?cè)萘恳殉^(guò)2億KW厚棵，年耗電量8000億KWh蕉世，占全國(guó)總用電量的40%左右。這些電動(dòng)機(jī)大多在較低的電能利用率下運(yùn)行婆硬，只要將這些電動(dòng)機(jī)電能利用率提高10～15%狠轻，全年至少可節(jié)電100億KW以上。足以看出電機(jī)節(jié)能的市場(chǎng)巨大潛力和重要性柿祈。
電機(jī)耗能現(xiàn)象嚴(yán)重哈误，不僅增加了企業(yè)生產(chǎn)成本哩至，造成了電力能源的極大浪費(fèi)躏嚎，更與我國(guó)推行的節(jié)能減排戰(zhàn)略不相符。目前提高電機(jī)運(yùn)行效率可以有效地改變電機(jī)的高能耗現(xiàn)象菩貌，節(jié)能效果十分明顯卢佣，能耗可比普通電機(jī)降低20%至30%。
電動(dòng)機(jī)節(jié)能的主要途徑箭阶，一是通過(guò)變頻調(diào)速系統(tǒng)虚茶，改善變頻電機(jī)的運(yùn)行效率;二是使用高效電機(jī)。
2.變頻調(diào)速節(jié)能
變頻調(diào)速技術(shù)用于節(jié)能仇参，目前用得最多的是對(duì)風(fēng)機(jī)嘹叫、泵類(lèi)負(fù)載設(shè)備的調(diào)速節(jié)能，原因是風(fēng)機(jī)诈乒、泵類(lèi)負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比罩扇。用調(diào)速的方法改變其負(fù)載流量，節(jié)電率可達(dá)20%～60%等怕磨。
我國(guó)電廠大部分風(fēng)機(jī)和水泵都采用定速驅(qū)動(dòng)喂饥，靠調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)、風(fēng)道擋板或閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量肠鲫，水泵流量來(lái)滿足生產(chǎn)工藝對(duì)風(fēng)量和水泵流量的要求员帮，造成的電能浪費(fèi)很?chē)?yán)重。只有少數(shù)風(fēng)機(jī)和水泵增設(shè)了液力偶合器等裝置調(diào)速导饲，雖然改變了負(fù)載轉(zhuǎn)速捞高，但是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變氯材，部分能量損耗在液力偶合器中，其運(yùn)行效率較低棠枉，節(jié)能效果不明顯浓体。若采用高壓變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)水泵進(jìn)行改造，通過(guò)改變風(fēng)機(jī)水泵轉(zhuǎn)速辈讶，從而改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量命浴，水泵流量以適應(yīng)生產(chǎn)工藝的需要，運(yùn)行能耗最省贱除，節(jié)能效果非常明顯∩校現(xiàn)在變頻調(diào)速技術(shù)已成為最理想的一種調(diào)速節(jié)能方式。
2.1原理月幌。
(1)變頻調(diào)速就是通過(guò)改變輸入電源頻率來(lái)調(diào)節(jié)變頻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速碍讯。
2.2特點(diǎn)。
(1)變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)變頻起動(dòng)扯躺，啟動(dòng)時(shí)間短捉兴，啟動(dòng)電流小，拖動(dòng)更大的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量录语，并且啟動(dòng)平穩(wěn)倍啥，可無(wú)極平滑調(diào)速，對(duì)電網(wǎng)及電機(jī)無(wú)損害澎埠，延長(zhǎng)機(jī)電設(shè)備使用壽命虽缕。
(2)操作方便維護(hù)簡(jiǎn)單，無(wú)需設(shè)置調(diào)節(jié)擋板蒲稳，避免了節(jié)流帶來(lái)的能量損耗氮趋。需要調(diào)節(jié)流量、壓力時(shí)江耀，根據(jù)前面公式可知剩胁，只要改變頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速即可。
(3)采用變頻調(diào)速不僅降低風(fēng)機(jī)水泵的故障率祥国，減少維修費(fèi)用及管理費(fèi)用的投入昵观，同時(shí)也提高系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)，節(jié)電效果明顯系宫。
(4)采用變頻恒壓供水可消除水錘效應(yīng)索昂，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)供水，用戶(hù)可直接從管網(wǎng)取水扩借，避免了高水位水箱椒惨、水塔儲(chǔ)水的二次污染。不僅系統(tǒng)具有保護(hù)功能潮罪，自診斷和自處理能力強(qiáng)康谆，實(shí)現(xiàn)樓宇智能化领斥。
總之，變頻調(diào)速作為新型調(diào)速節(jié)能手段沃暗，有利于風(fēng)機(jī)月洛、水泵的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。不足之處是對(duì)電源的質(zhì)量孽锥、變頻器的工作環(huán)境以及電機(jī)要求比較高嚼黔，維修費(fèi)用高等。
3.高效電機(jī)
高效電機(jī)是指效率較高的電機(jī)惜辑，其效率應(yīng)該滿足相關(guān)的能效等級(jí)要求唬涧。高效電機(jī)將新制造工藝及新材料完美運(yùn)用到核心部件上，通過(guò)電機(jī)線圈優(yōu)化設(shè)計(jì)盛撑，有效降低電磁能碎节、熱能和機(jī)械能的損耗，提升運(yùn)轉(zhuǎn)效率抵卫，電機(jī)發(fā)熱量小狮荔、運(yùn)行壽命長(zhǎng)。
3.1降低損耗優(yōu)化措施
眾所周知介粘，電動(dòng)機(jī)的損耗主要由定子銅耗殖氏、轉(zhuǎn)子銅耗、鐵耗碗短、機(jī)械損耗和雜散損耗組成受葛，高效题涨、超高效電動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)偎谁，必須從降低這五大損耗著手，采取多種措施纲堵，挖掘潛力巡雨，降低損耗，提高電動(dòng)機(jī)的效率席函。
3.1.1增加有效材料铐望，降低銅耗和鐵耗。
對(duì)于高效電機(jī)茂附，由于效率指標(biāo)提高較大正蛙，為降低繞組損耗和鐵心損耗，需要適當(dāng)降低電流密度和磁感應(yīng)強(qiáng)度营曼，因此相應(yīng)放大了導(dǎo)線截面和增加了鐵心長(zhǎng)度乒验，部分機(jī)座放大了沖片外徑，從而相應(yīng)增加了有效材料用量蒂阱。
3.1.2采用相對(duì)較高牌號(hào)的磁性材料锻全，降低鐵耗狂塘。
由于受到軸向尺寸和中心高的限制， 單純的增加有效材料達(dá)不到大幅降低鐵耗的目的鳄厌，因此必須選用更低損耗的冷軋硅鋼片荞胡，這對(duì)中、大功率規(guī)格的電動(dòng)機(jī)尤為重要了嚎。
3.1.3合理控制電動(dòng)機(jī)溫升泪漂。
由于溫升受使用材料的多少和機(jī)械損耗的影響，在材料不變的情況下歪泳，通過(guò)增大冷卻風(fēng)量降低溫升窖梁，隨著溫升的下降，定夹囚、轉(zhuǎn)子銅耗下降纵刘，機(jī)械損耗上升，如果定荸哟、轉(zhuǎn)子銅耗下降大于機(jī)械損耗上升假哎，效率就會(huì)提高，反之鞍历，效率就會(huì)下降舵抹。因此合理控制溫升對(duì)高效電機(jī)提高效率起到關(guān)鍵作用。
3.1.4降低雜散損耗的措施劣砍。
(1)改變槽配合當(dāng)諧波磁場(chǎng)對(duì)鐵心表面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)惧蛹，就在鐵心鋼片的表面層附近產(chǎn)生渦流損耗和磁滯損耗，因此稱(chēng)為表面損耗刑枝，其中主要是渦流損耗香嗓。這部分損耗與諧波磁場(chǎng)的幅值和頻率有關(guān)，幅值和頻率受槽數(shù)多少影響装畅，因此這部分損耗與定靠娱、轉(zhuǎn)子槽數(shù)有關(guān)。
(2)增大電動(dòng)機(jī)氣隙掠兄，進(jìn)而減小定像云、轉(zhuǎn)子諧波磁通的幅值，可以有效地減少雜散損耗蚂夕。
3.2高效電機(jī)特點(diǎn)：
(1)效率高迅诬，IE2 比IE1 平均高3%，IE3 比IE1 平均高近5%左右婿牍。
(2)需使用更多高質(zhì)量的材料侈贷。IE2 比IE1 電機(jī)成本高25%～30%，IE3 比IE1 電機(jī)成本高40%～60%左右牍汹。
(3)由于運(yùn)行溫度較低铐维，電機(jī)壽命更長(zhǎng)柬泽，可降低維護(hù)成本。
(4)典型設(shè)計(jì)情況下起動(dòng)電流較大些嫁蛇。
(5)轉(zhuǎn)子慣量較大锨并。
(6)額定負(fù)載下轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)差率較小睬棚。
從節(jié)約能源第煮、保護(hù)環(huán)境出發(fā)，高效電機(jī)是現(xiàn)今國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)抑党。2013年工信部將從推廣高效電機(jī)包警、淘汰低效電機(jī)以及既有電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造等6個(gè)方面入手，推廣底靠、淘汰和節(jié)能改造電機(jī)及電機(jī)系統(tǒng)1億千瓦害晦，擴(kuò)大高效電機(jī)市場(chǎng)份額，促進(jìn)電機(jī)產(chǎn)品升級(jí)換代和產(chǎn)業(yè)升級(jí)暑中。
4.結(jié)束語(yǔ)
本文詳細(xì)的分析了變頻調(diào)速系統(tǒng)在風(fēng)機(jī)與水泵負(fù)載中通過(guò)改變頻率進(jìn)行速度控制壹瘟，達(dá)到節(jié)能的目的，高效電機(jī)降低損耗等措施鳄逾，有效提高電動(dòng)機(jī)效率稻轨。這對(duì)于我國(guó)貫徹節(jié)能減排國(guó)策，節(jié)約能源雕凹，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益無(wú)疑具有巨大的意義殴俱。
附表：國(guó)內(nèi)外電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)關(guān)系
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