启动平稳运行稳定性能可靠

江德元 杨咏

“鸡西德元电器有限公司自主研发的自励三相异步电动机，在濮耐昆钢电机系统应用，节电率高达36.63%，创造了电机节能奇迹。”国电科学技术研究院首席专家、教授邢德山评价道，首创独特的自励技术，突破设计原理的桎梏，使产品具有宽阔的高效区间，在不同工况负载下应用均保持高效运行，目前尚无同类技术与之相媲美。其电机主体节能，是提升电机系统运行能效的最佳途径。该技术被国家节能中心评选为“重点节能技术应用典型案例（2017）”。

一、技术原理及特征

自励三相异步电动机原理有两个特征：一是性能特征。自励三相异步电动机建立磁场运行，仅从电网中获取对应适当的有功功率，输出机械转矩；其相应的无功功率由电动机内部自行产生，满足电动机励磁需要，很少甚至不需要电网供给无功功率。线电流中很少甚至没有无功励磁电流，大幅度减少电动机的无功损耗和供电回路的功率损耗。不同于传统的三相异步电动机建立磁场运行，必须要从电网中吸取对应的有功功率和相应的无功功率。二是功能特征。自励三相异步电动机，具有电动机和发电机的双重功能，连接电源属于电动机，其发电功能仅发励磁需要的无功功率；切断电源，不需要外另加励磁装置，拖动机轴，就能发出等额电能。传统三相异步电动机没有这种功能。

自励三相异步电动机凸显“三高、二耐、三低”优异性能：高效率，额定效率达到GB 18613—2012标准的节能评价值。打破了传统的三相异步电动机当负载率降低时效率同步急剧下降的规律。自励三相异步电动机，具有宽阔的高效区间，在频繁启动或低负载下仍然保持高效运行。功率因数较高，从轻载到满载，自然功率因数均处于最佳状态。当负载率β≥10%时，功率因数cosφ≈0.9；当负载率β≥40%时，功率因数cosφ≈0.99，无功励磁电流接近于“0”，减少电动机网络功率损耗。转矩高，与额定转矩之比，启动转矩2.6倍，最大转矩3.0倍。启动转矩高，在额定容量配置上的冗余度得以优化，匹配拖动装置时，可降低电动机的装机功率。如与抽油机、冲床匹配应用，可以小替大，从根本上解决“大马拉小车”的问题；最大转矩高，如与雷蒙机、破碎机匹配应用，能在同等的时间内，增加了加工产量，节省了电量；极限能力强，解决了传统三相异步电动机因最大转矩小，遇到需要短时过载能力大的工況时温升超标而烧毁电机的问题，如陶瓷行业的切边机工作时因过载温升超标而烧坏，这种现象突出。耐谐波，经独特的科学设计，消除或基本消除电动机内部的5次、7次气隙谐波，减少了谐波损耗，提高电机运行的可靠性和稳定性。耐过载，过载能力强，适应S1—S6各种模式下应用，并可在1.3倍额定功率下长期运行。低电流，空载或轻载电流，仅是传统三相异步电动机的三分之一，甚至更小，平均运行电流降低30%以上，减少功率损耗。低视在功率，平均视在功率S降低30%以上，提高变压器等设备利用率，减少设备投入。低温升，比标准温升保证值≤80K降低30%以上，平均温升在40K—60K，最低温升低于30K，满足了电动机过载运行。

二、节能效果显著

YSZL系列自励三相异步电动机，已在全国各地不同行业于不同设备匹配应用，节能效果明显，平均综合节电率为30%以上。

YSZL系列自励三相异步电动机在濮耐昆钢电机系统中的应用，三年来平均综合节电率36.63%，无功节电率71%，平均电流和视在功率下降34%，年节电量217.45万kwh，一年内回收投资成本，按标准计算，每年减少二氧化碳（CO2）排放1515t的环境效益。该系列电动机与原电动机相比，解决了原电动机功率因数低问题，在低负载下功率因数都在0.9以上；在相同的工况下运行，电动机运行电流下降30%以上，温度大幅降低，解决了原“电机发烫不能触碰”的情况，取消了原有的降温风扇；启动转矩大，过载能力强，降低破碎机等装机功率，以小替大，提高配套设备工作效率；在雷蒙机上使用，在相同工况相同时间，降低电耗提高产量。

YSZL-280M-6-55kw在矿山企业替代Y-315S-6-75kw，与破碎机匹配，进行单耗对比试验：平均有功节电率41.06%、无功节电率91.27%、综合节电率47.9%，降低电流和视在功率62%。

YSZL-250S-8-22kw在中石油管辖的油田替代Y-280S-8-37kw，与抽油机匹配，进行节能对比试验：有功节电率19.22%、无功节电率84.43%、综合节电率35.24%，降低电流和视在功率84%。

YSZL系列自励三相异步电动机，在石墨企业电机系统节能改造中应用，共更换电动机173台，4175kw替代原态Y系列电动机4356kw。改造前，每月石墨产量2400t，平均耗电量290万kwh，电费150万元，扣除外生产性用电，单耗1022kwh/t，562元/t。改造后，同时增加了一条生产线，月产量达到3000t，产量增加25%，月平均耗电量271万kwh，月电费135万元，单耗806kwh/t，403元/t。每吨产量减少电费159元，节省28.3%；有功节电率21.3%、无功节电率79.29%，平均降低电流和视在功率44%；年节电量1050万kwh，按标准计算，年减少二氧化碳（CO2）排放1.0468万t的社会效益。

YSZL系列自励三相异步电动机，已适用于北方地区冬季严寒室外气温（-40℃）下和南方夏季炎热高温下及海拔数千米的高原地区。在工厂、油田、矿山等领域，与各种机械设备匹配应用，长期连续运行，取得了《用户使用报告》，“启动平稳、运行稳定、性能可靠”，得到高度评价和认可。

（江德元，鸡西德元电器有限公司董事长；杨咏，技术总工）