浅析电机节能降耗技术和方法

2015-12-13王建军

中国新技术新产品 2015年18期

关键词：节约能源润滑剂电能

王建军

（陕西德源府谷能源有限公司，陕西榆林 719407）

目前我国各类电动机每年总共产生的电能损耗约1万亿kW左右，占全国总用电量的一半以上。但电动机的平均效能却比很多国家低，电动机拖动程序整个运行的效能更是比发达国家低了1/5。

由此可见，我国电动机程序存在着用以降低能源损耗的巨大潜能。所以，寻找电动机节约能源的潜力，找到更加有效的节省电力能源的方法是一项重要而艰巨的任务。

一、电动机节约能源的技术

（1）选择类型和节约能源改造

转子异步电动机是国家统一设计制造的新系列产品，是我国目前相对比较先进的Y型电动机。它的优点是运行效能更高、节约能源效果更好、开启性能更好。

相对来说，异步电动机系列各项指标比早些时候其他系列电动机效率有了一定的提高。因此用转子异步电动机取代原有老式旧式电动机已经刻不容缓。

（2）按照需求选用电动机型号

相关部门对Y型电动机的几个运行范围划定：变压器实际容量与额定容量的比值在70%～100%为运行经济区域；变压器实际容量与额定容量的比值在40%～70%称为一般运行区域；变压器实际容量与额定容量的比值在40%以下则为非经济运行区域。

如果功率选择过大，尽管能保证设备的正常工作，却不仅仅增加了金钱投入，并且是有功功率和视在功率的比值和效能都将很低下，必定会造成电能的浪费。

所以考虑到不仅满足机器工作运行的需要，还能使它最大可能地提高效能，一般变压器实际容量与额定容量的比值保持在60%～100%较为合理。

（3）对老式电机整体能源节约的改造方式

首先更换电动机的外部散热，把电动机的外散热器改为节约能源的类型，对不同型号类别的电动机系统，都有与之相对应的节能型散热器可以选择，其主要目的是用于同一方向转动的工作电动机，改装后效能会有一定的升高；

其次采用导磁槽楔代替原有的普通器件，用导磁槽楔对电机进行了节约能源的改良后，完全可以改善电机运行效果，减少了电力浪费，良好改善效能，降低了电动机的内部损耗以及其他损耗，进而更加减少耗能，并且减少了噪音和震荡，延长了机器的寿命，虽然启动时候的转动力矩会下降许多，但却适合负载率低的情况和启动的电动机的改良；

最后，采用最新的阻止电流通过的材料来增大线路的横截面，对于一些带特殊绝缘方式的高电压类电机，在进行大规模维修的时候可采用美国生产的M胶带进行绝缘，从而达到节约能源的目标。利用这种方法，普遍平均铜线横截面可增大约1/5左右，电机的升温速度会有所减慢，从而对电力的损耗减少。

二、电机减少耗能的方式方法

（1）通过改变电机工作电源频率的节能方法

这是一种相对更为先进的节约能源，减少损耗的技术。因为它拥有优良的调节能力，比较稳定的工作平稳程度，现在已经在多个行业的生产设备中得到极为广泛的应用，成为了企业公司进行节约能源，降低损耗与减少使用电量的主要趋势。

风机水泵专用变频器是当前工业生产中应用最多的设备。这类变频器，可由于季节更替、气候变化、超负荷等等诸多方面的影响，它们仍然常处于非满效能下工作运行，大多数只能达到正常功率的一半。

（2）降低电压的节能方式

当Y型电动机未满载的时候，降低它的电压，即可以实现节约能源的成果。因为当电机从满负荷变化到非满负荷的时候，电动机内转子转速开始减小，但是它的功率并未转化为机械能的部分不变，那么非满载情况下的耗能中对转化成为的热能等其他能量一点都没有减小。

因此电动机的工作效能就会很低。当降低电动机电源电压，在匀强磁场中，磁通量就会成比例下降，那么转子所产生的除了机械能之外的其他能量也会成比例下降。

这样的话转子电流中的额外损耗减少，功效也就提高了，而且伴随着电源电压的下降，转子电压随之下降，摩擦也会快速下降，使电机的运行效能有了很大的提高。

（3）提高有功功率节能的方法

Y型电动机在转动的过程当中会在电路之中吸收很多的无用能量，因此导致对电能的额外损耗，系统的运行效能就会下降。

这类情况可采取无功功率补偿的方式来进行调整。在Y型电动机的输出线端口并上适当的电容量来提高有功功率所占比例，减少无功功率比例。在保证之前条件的前提情况下，使系统的传输的电流减少，以降低供电程序的电能损耗，实现节约能源的目的。

（4）确保三相电压相位差相同

当电机的三相电压相位差处于不相等的时候，电机内就会出现与转子运动方向相反的磁场，形成阻碍转子运动的力。从电机轴承上吸收的部分效能，并且成为在电动机其他无用的能量消耗掉，导致电动机的机械能减少。

与此同时，转子运动反方向的磁场还会在转子运动上引起额外的能量损失，使电机的损耗更大，转换成的热能会引起电机发热。通过使电路系统三相负荷，使电动机的三相电压相位差相同，避免了电动机因为这类原因的额外能量损耗。

（5）利用电动机节能器件降低电能损耗

电动机智能节电系统是一种完全与VFD的新型电动机控制系统区别开的产品，它不仅不影响电动机的转动速度、转子转动的力矩以及输出量从初始状态到最终状态的响应，更不需要降低电动机的转动速度来达到节约能源的目标，它可以通过监测电机转动过程中交流电流和电压的相差来进行调整供给电动机的总体能量，使电动机一直保持在最优效率的工作状态。

电动机智能节电系统在检测到电动机处在非满载不断变化的时候，通过整流元件能在极短的时间内调整输送给电动机电能，致使电机输出的机械能和电器负载刚刚相等，以此来降低器件各方面的损耗，达到改善电机运行的一系列最佳方式，最后达到节约电能的目的。它还具备较完整的平滑启动功能，可降低电机的转子与定子间磨损，减少维护次数和成本，尽最大可能地节约能源。但对于负荷大于60%以上的电动机节能效果不明显。

（6）经常对电动机的器件进行保养

对于不同的工作情况下的电机需要选择不同的润滑剂。

转动速度较快的电动机，由于温度上升速度快易使润滑剂变稀而损耗掉，所以应选用粘稠度大的润滑剂；通常满负荷工作的电动机应优先选用油粘度较高、粘稠度较大润滑剂；多数时候处在有腐蚀性物品环境中的电动机应优先选用含有抗腐蚀润滑剂。在保证润滑、降低器件间的摩擦、良好养护等等的基础上再考虑使用价格低廉型的润滑剂，节省投资等相关费用。并且由于电机轴承牢靠平滑质量不高，同样会增加电动机器件间摩擦增大电能损耗。

在高速转动的电动机上尽量使用外国厂家的轴承或国产性能优秀的轴承尽量避免无谓的损耗。在转速较慢的电动机上尽量使用性能比较好的轴承，不仅能保证器件质量，还可降低相关的投资费用。