高效電機的節能經濟分析及應用

欄目：技術問答時間：2018-03-13 16:24:44 閱讀：4155

0引言
目前，中國能源消耗占世界消耗總量的20%，溫室氣體排放居世界首位，節能減排刻不容緩，“十二五”規劃綱要中將節能減排放在首位。電機作為重要的工業能耗設備，廣泛應用于流體機械領域，其產量的增長速度直接反映國民經濟的增長速度。電機系統具有巨大的市場空間和節能潛力，電機系統節能工程已被列為“十二五”十大重點節能工程之一，是國家實施節能減排既定工作的重點關注領域。

1國內電機應用現狀
目前，中國生產和在用的電機以Y系列為主，占據了近90%以上的市場份額，效率平均值為87.3%左右，中國在用高效電機比例僅占3%。近年來，中國電機能效水平不斷提高，但總體水平仍然較低，從電機自身效率看，中國電機系統的運行效率比發達國家低3%~5%;從電機系統的運行效率看，因匹配不合理、調節方式落后等原因，中國電機系統運行效率僅為發達國家的80%~90%
普通電機的大量使用造成巨大用電浪費。若電機能效水平提高2%，可在全國范圍內實現節電200 x 10⁸kW·h，相當于1 x 10⁴ MW裝機容量的火力發電廠的年發電量。因此，工業領域電機能效水平的提高，不僅直接關系到工業能耗水平，而且對社會整體用電效率具有很大影響。通過大力推廣高效電機，淘汰在用普通電機，對現有普通電機進行改造等方式能夠促進電機系統效率的提高，對節約電能意義非常重大。推廣使用高效電機既可節約大量電能，還可帶動壓縮機、水泵、風機等設備提高能效水平，進而提高中國整個裝備制造業的能效水平。

2高效節能電機的原理及效率分析
高效節能電機，是采用新型電機設計、新工藝及新材料，通過降低電磁能、熱能和機械能的損耗，提高輸出效率。
提高電機的效率主要是降低電機的五種損耗，即定子繞組損耗、轉子繞組損耗、鐵心損耗、風摩損耗和雜散損耗。因此，電機效率的提高主要從減少損耗入手，高效電機對降低5種損耗的主要措施有:

a)更換磁性槽楔，可使磁性槽楔氣隙密度分布趨于均勻，縮短有效氣隙長度，減少空載電流，改善功率因數;

b)降低鐵心損耗，使用低損耗、高磁感的冷軋無取向電工鋼替代高損耗的熱軋電工鋼，損耗降低幅度能夠達到20%;

c)增加定子和轉子的有效材料用量，改進線圈結構，增加銅線截面，減少銅耗，提高制造精度，降低雜質損耗;

d)降低機械損耗，通常包括通風系統損耗及軸承摩擦損耗，隨著電機容量的增加，其在總損耗中比重也隨之增大通過改善通風結構、改進風扇結構、減小風扇尺寸等措施，損耗降低幅度能夠達到35%;

e)降低雜散損耗，包括雜散鐵損和雜散銅損，能耗量占總損耗的10%~15%。
與普通電機相比，高效節能電機的節能效果非常明顯，通常情況下效率可平均提高4%，總損耗比普通系列電機降低20%以上，節約電能15%電機的節能效果如圖1所示，隨著高效電機的運行時間越長，節電效果越明顯。