關(guān)于高效電機(jī)那些事
時(shí)間：2020-03-11 10:41:00 來源：
高效電機(jī)（High Efficiency Motor）是指效率較高的電機(jī)，其效率值能到達(dá)GB18613-2012標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)。高效電機(jī)采用新型電機(jī)設(shè)計(jì)、新工藝及新材料，通過降低電磁能、熱能和機(jī)械能的損耗，提高輸出效率。與標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)相比，其效率平均提高4%。
從節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境出發(fā)，高效率電動(dòng)機(jī)是現(xiàn)今國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，美國(guó)、加拿大、歐洲相繼頒布了有關(guān)法規(guī)。歐洲根據(jù)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，制定的CEMEP標(biāo)準(zhǔn)將效率分為eff1、eff2、eff3三個(gè)等級(jí)，從2003-2006年間分步實(shí)施。近年出臺(tái)的IEC60034-30標(biāo)準(zhǔn)將電機(jī)效率分為IE1（對(duì)應(yīng)eff2）、IE2（對(duì)應(yīng)eff1）、IE3、IE4四個(gè)等級(jí)。我國(guó)承諾從2011年7月1日起執(zhí)行IE2及以上標(biāo)準(zhǔn)。
目前我國(guó)工業(yè)能耗約占總能耗的70%，其中電機(jī)能耗約占工業(yè)能耗的60%~70%，加上非工業(yè)電機(jī)能耗，電機(jī)實(shí)際能耗約占總能耗的50%以上。而現(xiàn)今高效節(jié)能電機(jī)應(yīng)用比例低。根據(jù)國(guó)家中小電機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)國(guó)內(nèi)重點(diǎn)企業(yè)198臺(tái)電機(jī)的抽樣調(diào)查，其中達(dá)到2級(jí)以上的高效節(jié)能電機(jī)比例只有8%，這對(duì)整個(gè)社會(huì)資源產(chǎn)生了極大的浪費(fèi)。
有機(jī)構(gòu)做過計(jì)算，如果將所有電動(dòng)機(jī)效率提高5%，則全年可節(jié)約電量達(dá)765億千瓦時(shí)，這個(gè)數(shù)字接近三峽2008年全年發(fā)電量。所以說節(jié)能電機(jī)行業(yè)的發(fā)展空間大、需求性強(qiáng)。政策方面，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2012年發(fā)布了強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《GB18613-2012中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》。
一高效電機(jī)的節(jié)能措施
電動(dòng)機(jī)提高效率的措施。電機(jī)的節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及電動(dòng)機(jī)的全壽命周期，從電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、制造到電動(dòng)機(jī)的選型、運(yùn)行、調(diào)節(jié)、檢修、報(bào)廢，要從電動(dòng)機(jī)的整個(gè)壽命周期考慮其節(jié)能措施的效果，國(guó)內(nèi)外在這方面主要考慮從以下幾個(gè)方面提高電機(jī)的效率。
節(jié)能電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)是指運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、新材料技術(shù)、控制技術(shù)、集成技術(shù)、試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段，減小電動(dòng)機(jī)的功率損耗，提高電動(dòng)機(jī)的效率，設(shè)計(jì)出高效的電動(dòng)機(jī)。
電動(dòng)機(jī)在將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的同時(shí),本身也損耗一部分能量,典型交流電動(dòng)機(jī)損耗一般可分為固定損耗、可變損耗和雜散損耗三部分?？勺儞p耗是隨負(fù)荷變化的，包括定子電阻損耗（銅損）、轉(zhuǎn)子電阻損耗和電刷電阻損耗；固定損耗與負(fù)荷無關(guān)，包括鐵芯損耗和機(jī)械損耗。鐵損又由磁滯損耗和渦流損耗所組成，與電壓的平方成正比，其中磁滯損耗還與頻率成反比；其他雜散損耗是機(jī)械損耗和其他損耗，包括軸承的摩擦損耗和風(fēng)扇、轉(zhuǎn)子等由于旋轉(zhuǎn)引起的風(fēng)阻損耗。
二高效電機(jī)的特點(diǎn)
1、節(jié)約能源、降低長(zhǎng)期運(yùn)行成本，非常適合紡織、風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)使用，靠節(jié)電一年可收回電機(jī)購置成本；
2、直接啟動(dòng)、或用變頻器調(diào)速，可全面更換異步電機(jī)；
3、稀土永磁高效節(jié)能電機(jī)本身可比普通電機(jī)節(jié)約電能15℅以上；
4、電機(jī)功率因數(shù)接近1，提高電網(wǎng)品質(zhì)因數(shù)，無需加功率因數(shù)補(bǔ)償器；
5、電機(jī)電流小，節(jié)約輸配電容量、延長(zhǎng)系統(tǒng)整體運(yùn)行壽命；
6、節(jié)電預(yù)算：以55千瓦電機(jī)為例，高效電機(jī)比一般電機(jī)節(jié)電15℅，電費(fèi)每度按0.5元計(jì)算，使用節(jié)能電機(jī)一年內(nèi)靠節(jié)電可收回更換電機(jī)的費(fèi)用。
高效電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
直接啟動(dòng)，可全面更換異步電機(jī)。
稀土永磁高效節(jié)能電機(jī)本身可比普通電機(jī)節(jié)約電能3℅以上。
電機(jī)功率因數(shù)一般高于0.90，提高電網(wǎng)品質(zhì)因數(shù)，無需加功率因數(shù)補(bǔ)償器。
電機(jī)電流小，節(jié)約輸配電容量、延長(zhǎng)系統(tǒng)整體運(yùn)行壽命。
加驅(qū)動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)軟起、軟停、無級(jí)調(diào)速，節(jié)電效果進(jìn)一步提高。
三電機(jī)的五大損耗
定子損耗
降低電動(dòng)機(jī)定子I^2R損耗的主要手段實(shí)踐中采用較多的方法是：
1、增加定子槽截面積，在同樣定子外徑的情況下，增加定子槽截面積會(huì)減少磁路面積，增加齒部磁密；
2、增加定子槽滿槽率，這對(duì)低壓小電動(dòng)機(jī)效果較好，應(yīng)用繞線和絕緣尺寸、大導(dǎo)線截面積可增加定子的滿槽率；
3、盡量縮短定子繞組端部長(zhǎng)度，定子繞組端部損耗占繞組總損耗的1/4～1/2,減少繞組端部長(zhǎng)度,可提高電動(dòng)機(jī)效率。實(shí)驗(yàn)表明,端部長(zhǎng)度減少20%,損耗下降10%。
轉(zhuǎn)子損耗
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子I^2R損耗主要與轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子電阻有關(guān)，相應(yīng)的節(jié)能方法主要有：
1、減小轉(zhuǎn)子電流，這可從提高電壓和電機(jī)功率因素兩方面考慮；
2、增加轉(zhuǎn)子槽截面積；
3、減小轉(zhuǎn)子繞組的電阻，如采用粗的導(dǎo)線和電阻低的材料，這對(duì)小電動(dòng)機(jī)較有意義，因?yàn)樾‰妱?dòng)機(jī)一般為鑄鋁轉(zhuǎn)子，若采用鑄銅轉(zhuǎn)子，電動(dòng)機(jī)總損失可減少10%～15%，但現(xiàn)今的鑄銅轉(zhuǎn)子所需制造溫度高且技術(shù)尚未普及，其成本高于鑄鋁轉(zhuǎn)子15%～20%.
鐵耗
電動(dòng)機(jī)鐵耗可以由以下措施減小：
1、減小磁密度，增加鐵芯的長(zhǎng)度以降低磁通密度，但電動(dòng)機(jī)用鐵量隨之增加；
2、減少鐵芯片的厚度來減少感應(yīng)電流的損失，如用冷軋硅鋼片代替熱軋硅鋼片可減小硅鋼片的厚度，但薄鐵芯片會(huì)增加鐵芯片數(shù)目和電機(jī)制
