节能技术第九节电机系统节能技术

节能技术第一章

第九节电机系统节能技术一、知识结构（一）概述（二）普通电动机的工作特性（三）常用机械负载的特性（四）风机和泵类负载的节能（五）电动机的经济运行（六）电动机软启动节能技术（七）变频调速节能技术（八）空气压缩机节能技术（九）制冷压缩机节能技术（十）电动机的发展方向二、了解内容

电动机的发展方向1.开发研制并推广高效节能电机，如：新型稀土永磁电机、Y3系列、YX3系列电机。2.大力发展电机控制技术，使其向智能化、模块化、网络化、微型化、通用化等方向发展。三、理解要点

（一）电动机系统的组成

我国电机的总装机容量已达5亿多千瓦，年耗电量达1万亿千瓦时以上。约占全国用电量的60%，占工业耗电量的75%左右。0.55～200千瓦的中小型异步电动机约占80%。电机系统包括电动机、被拖动装置、传动系统、控制系统以及管网负荷等，三、理解要点

（二）电动机系统目前运行状况

1）.电动机及拖动设备效率低。电机产品效率比国外先进水平低2%～5%；风机、泵、压缩机产品效率比国外先进水平低2%～4%。

2）.系统运行效率低。系统匹配不合理，“大马拉小车”现象严重，设备长期低负荷运行，大部分风机、泵采用机械节流方式调节，系统运行效率比国外先进水平低10%～20%。三、理解要点

（三）电动机的分类

1.根据工作电源的不同，可将电动机分为交流电动机和直流电动机，其中交流电动机又分为单相电动机和三相电动机，异步电动机和同步电动机。

2.按转子结构分类，可将异步电动机分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。三、理解要点

（四）普通电动机的工作特性

1.异步电动机的工作特性（P74）

（1）转速特性；（2）电流特性；

（3）转矩特性；（4）功率因数特性；

（5）效率特性。

空载时电机电流很小，转速接近同步转速，功率因数很低，效率为0。带载时负载上升，电流增大，转速下降，功率因数上升，效率上升。负载接近额定时功率因数最高。P=0.75PN效率最高。异步电动机的工作特性

1.转速特性

2.转矩特性

3.电流特性4.效率特性

2.直流电动机的工作特性

（1）转速特性；（2）电流特性；

（3）转矩特性；（4）效率特性。

3.同步电动机的工作特性（1）电流特性；

（2）转矩特性；（3）功率因数特性；

（4）效率特性。

同步电动机可对供电系统功率因数进行调节三、理解要点三、理解要点

（五）常用机械负载的特性

1.水泵类负载特性(P76)2.风机类负载特性

水泵类负载特性

1—Q-H特性曲线2—Q-N特性曲线3—Q-η特性曲线

三、理解要点

（五）常用机械负载的特性

3.恒功率负载特性。恒功率负载的特性是转矩与转速大体成反比，其乘积（即功率）近似保持不变。例如金属切削机床主轴、轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机和开卷机等。

4.恒转矩负载特性。恒转矩负载的特性是指在任何转速下负载转矩总保持恒定或基本恒定，而与转速无关。例如传送带、搅拌机、挤压机、摩擦机、吊车、起重机。

四、掌握重点

（一）电动机拖动风机及泵类负载的节能

1.选用节能型电动机、风机、泵。

2.按正常操作流量的1.1～1.15倍及风压余量不超过10%的要求考虑选用风机。

3.选用泵时，在满足所需最大压力的情况下其额定流量为正常操作流量的1.1～1.5倍，扬程余量不超过8%。

4.根据负载功率的大小，合理选择电动机的额定功率，使电动机运行时的平均负载率在0.7～1之间，确保电动机高效运行。四、掌握重点

5.对负荷基本不变的电动机:若电动机输出功率为P，根据公式选取电动机额定功率。对负荷变化的电动机:先求出负荷变化周期内电动机输出的平均功率P，然后按选取电动机额定功率。四、掌握重点

四、掌握重点

（二）电动机软启动的特点及节能分析

1.异步电机硬启动的危害

（1）启动电流很大，电压瞬间下降很多，对电网产生冲击,

（2）造成电机损耗增加，绝缘老化、影响寿命；

（3）对拖动的机械系统造成冲击，压力突变造成风机、泵系统管道阀门损伤，减少使用寿命。

2.软启动的特点

（1）无冲击电流。启动电流从零线性上升至设定值。（2）恒流启动。可以引入电流闭环控制，使电动机在启动过程中保持恒流，确保电动机的平稳启动。（3）可根据负载特性调节启动过程的各种参数，保证电动机处于最佳的启动状态。四、掌握重点四、掌握重点

（4）降低了电动机在空载或轻载时的输入电压，提高了功率因数，减少了电动机的损耗和线路损

耗（节电）。（5）具有过载、过流、缺相、过热等齐全的保护功能，提高了设备的可靠性。四、掌握重点

（三）变频调速节能技术分析

通常配置风机、水泵、压缩机时，其额定流量高于需要的实际流量。其次，生产状况改变时对流量的需求也发生变化，因此，需要对流量进行调节。若采用节流调节，会造成能量损失。若采用变频调速来调节流量，可取得较好的节电效果。根据电动机学理论，交流电动机的同步转速为：异步电动机的实际转速总是低于同步转速的，且随着同步转速的变化而变化。在p（定子绕组磁极对数）固定时，电动机的转速正比于电源的频率f。这种通过变频器来改变电源频率实现速度调节的过程称为变频调速。四、掌握重点四、掌握重点以风机为例假设：风机运行时转速为n1，轴功率为P1，通过变频调速，风机转速降低为n2，轴功率降低为P2。那么风机轴功率与转速之间存在下列关系，，即风机两种运行工况下的轴功率之比是转速之比的立方。假设风机转速下降10%，则轴功率下降27.1%。（P83）四、掌握重点

（四）空气压缩机的节能措施（7个方面）

1.选用节能型电动机。

2.提高传动效率。合理配置电动机与压缩机之间的传动装置，减少机械传动过程中的能量损失，

选择加工精度高质量好的带轮和皮带；更换时要一次全部更换；提高安装水平保证皮带传动必须的包角和张紧力；采用同轴式连接；四、掌握重点

（四）空气压缩机的节能措施（7个方面）3.减少摩擦损耗。空压机内部的活塞与缸套之间保持良好的润滑。

严格控制活塞与缸套间的间隙；确保油液清洁、黏度适中；保证油液循环迅速，油池大小满足散热需要；尽量采用黏度润滑性能好的润滑剂，并注意随季节变换更换不同牌号的润滑油。

4.减少压力损失和泄漏。四、掌握重点

（四）空气压缩机的节能措施（7个方面）

4.减少压力损失和泄漏设计和安装时，尽可能减少气路的流动阻力，减少管路及附件的压强损失；采用大管径低流速送气方式；优选安全高效的气动元件；选用新型空气过滤器减少压力损失；定期检测管路漏风情况，确保输气管路安全可靠运行。四、掌握重点

5.提高冷却器的交换热性能。降低冷却水入口温度，提高冷却水流量，及时清除冷却器沉积物，采用软化水等。

6.合理设定工作压力。在满足生产要求的前提下，适当降低排气压力可节约电能。7.采用变频调速节能控制。四、掌握重点

（五）制冷压缩机的节能措施

1.根据实际温度需要选取制冷机型号。选择制冷机时应从温度范围、制冷量、一次性投资、运行管理费用、安全与环保等方面综合考虑。

2.运行与管理中的节能措施。

a)蒸发温度不变，冷凝温度越高，制冷机的单位功耗越大,单位制冷量越小。在运行中应尽量降低冷凝温度。

b)在冷凝温度一定的情况下蒸发温度越低，制冷机的单位制冷量越小，单位功耗越大，在运行中应适当提高蒸发温度。

四、掌握重点

3.采用就地无功补偿节能技术。制冷工况是不断变化的，其电机往往处于轻载状态下运行，功率因数很低，采用就地无功补偿或选配电机节电器提高功率因数，减少线路和电动机的损耗。

4.采用变频控制节能技术。变频控制通过对压缩机转速的适时调节来改变制冷量的供给，制冷机开始工作时，通常以最大功率最大风量进行制冷，以便能迅速接近设定温度。当达到设定温度后，制冷机便进入低速低能耗状态运行，可提高制冷机的制冷系数，有效节约电能。五、计算一台额定功率为

37kW的三相异步电动机，输入功率为31.6kW，负载率为