试论电动机节能的思路与措施 田鹏

试论电动机节能的思路与措施 田鹏

中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第七采油厂

陕西 西安 710200 【摘要】电动机在各个领域中有着广泛的应用，我国电动机的总装机容量约占全国总用电量的60%，占工业耗电量的 75% 左右。关于电动机的能效问题，也一直是学界探讨的重点问题。本文先分析了电动机能耗现状及节能原理，然后，重点研究了具体的节能措施，以供参考。

【关键词】电动机；能耗；节能措施

电动机是一种重要的机器设备，主要为其他机器供应动力，在诸多行业和领域中应用广泛。不过，在运行过程中，电动机会消耗大量资源，相关研究显示，电动机能耗在国民用电总量中占高达60%以上，因此，研究电动机节能问题，对节约电力能源、推动可持续发展具有非常大的理论与现实意义。

一、电动机能耗现状分析

在各类电动机中，0.55%-200kW以下的中小型异步电动机所占比重超过80%，异步电动机性能优良、结构轻巧、价格实惠，主要是在工农业、军事和交通运输中应用，发挥着重大作用。在这其中，有20%的电动机技术相当于世界20世纪50年代技术水平，相当于70年代末的Y系列电机只有不足70%，相当于80年代水平的YX系列则占比更少。机械电动机主要应用于驱动风机、水泵、压缩机类中，绝大多数的机械电动机都是定速运行，只有20%左右的为调速运行，电能浪费非常严重，尤其是在中小企业中，这一问题尤为严重。从电动机生产环节来看，电动机生产企业设计电动机时，通常将安全余量放在首位，尽管设计好的电动机安全余量都能得到充分的保证，却会使电动机在过程中，频繁地处于空载和轻载状态，在此种情况，电动机的负荷较小，运行效率低，能源消耗非常大。为了解决这一问题，国内外科学家都进行了不懈的努力，很多电动机节能措施也被提出，但因设计复杂、造价昂贵而难以得到广泛的推广。

二、电动机节能的建议与措施

（一）电动机节能的工作原理

电动机能耗大的原因，一是配套设计方面，处于保险与安全考虑，通常会使电动机的额定功率比实际工况大一点，但这样会导致电动机长期轻负载运行，导致电机效率很低和能源大量浪费；二是电机的铜耗、铁耗也导致电能浪费；三是因为交流电对感性负载的作用特点，导致无功功率浪费。电动机功率受到交流电动机电流、电压相序的影响，被分为有功功率与无功功率两部分，有功功率是用于电机拖动负载所做的有用功，无功功率是不做功的电流发生损耗。另外，电动机的负载是动态变化的，而电源送入电动机的功率确实固定的，不能与电动机的负载变化同步，也会导致电能浪费。

（二）电动机节能的建议与措施

第一，合理选择电动机。在选择电动机时，应当根据生产实际需要带动的负载来进行有针对性的选择，使电动机的类型、功率及其他各项性能参数等都保证合理，既能稳定地工作，也能有效提高电动机运行的经济性。①优先考虑使用节能电动机。在当前绿色节能发展理念日益深入人心的背景下，节能电动机是符合时代潮流的选择。因为节能电动机在设计和制造上都应用了节能技术，能有效地降低能耗和功率损失，而且运行效率较高，能充分地满足实际所需，还可以答复降低运行成本。②结合实际所需选择电动机类型。从类型上来看，电动机有多种多种，每一种电动机都有独特的特点，具体应用环境也不同，在采购时，单位应先了解电动机的实际应用环境、条件等，然后再有的放矢地选择适用的电动机。③恰当选择电动机功率。如果电动机功率选择不当，将会对电动机自身和能源消耗带来很大影响。如果功率不符合实际所需，就会造成电动机超负荷运行，不仅经济性能低，也会损毁电动机，降低运行效率。最好是根据具体使用要求，合理选择电动机功率，这样才能使电动机既能够满足工作需求，又能达到节能降耗的目的。

第二，优化电动机设计。①将电动机额定容量设定在经济区间。应尽量将电动机负载控制在经济运行区域，因为随着电动机容量的增大，虽然其安全性能和稳定性也会得到相应的提高，不过生产成本会变大，电动机的功率和动力效率也将会降低，还会消耗大量的能源。电动机的负载率低于40%，其能耗会比较大，而在60%～100%区间则能耗很比较经济。②改变定子绕组形式，这样能有效减少电动机的能源消耗，提升其动力效率。电子绕组可以分为单层交叉和同心式等各种不同形式，如果将电子绕组改为单双层绕组形式，就能使电子绕组同时具备定子绕组的综合性能，还能节约铜的使用量。③对电动机风扇进行优化。电动机内部温度过高，会对电机零件产生损坏，甚至烧坏电机，而电动机风扇可以帮助内部结构散热。现在，电动机普遍采用的是离心式风扇，其在运行过程中，扇叶间的气体会向外散开，并在电动机叶轮出口处形成涡流，降低了风扇的降温性能与作用，而且噪音也很大，能源消耗也较大。如果采用轴流式机翼电风扇，并加以风罩进行防护，就能减小风扇运行中的压差，提高电动机的动力效率，达到降温和节能降噪的目的。④降低电源电压。从满负荷运转到空载运转过程中，电动机的励磁电流是稳定不变的。如果将电动机的电源电压降低，就能有效降低励磁无功电流和低定子电流分量，达到提升功率和降低能耗的目标。

第三，采用变频调速技术。变频调速是通过改变交流异步电动机的供电频率，来对速度进行调节，该技术调速范围大，运行效率高，性能佳，节能效果比较明显。水泵和风机是两种很重要的电动机，在运转过程中需通过调节电动机阀门来控制水量和风力大小，如果采用变频调速技术，设置变频器，就能合理调节水泵和风机的流量，节约电力资源。电动机启动时，也会消耗大量电流，还会使电动机的线路出现一定的损耗，采用变频调速技术，使用软启动功能，就能有效保护电动机，降低电能消耗，提高运行效率。

第四，做好电动机的维护保养。维护保养工作能提高电动机的使用寿命，保证其稳定运行。要定期清洁电动机各个部件，促进电动机的散热；监控电动机的负载电流，防止电流超过额定值；经常检查电动机的三相电流平衡状态，以及电动机的温度情况，一旦发现问题，就及时进行处置。

三、结语

综上所述，电动机是非常重要的工业电气设备，国家也通过提高能效标准和节能补贴等措施，来强制推行高效节能电动机。电动机生产和应用企业应立足实际，本着绿色节能理念来采取相应的节能措施，以充分发挥电动机的功能，并较好地实现节能降耗目标。

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