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高效电机的节能经济分析及应用
作者:江苏王牌电机制造有限公司
  详细介绍了国内电机应用现状及高效电机节电原理,以王牌机电的普通电机、高效电机、超高效电机为例,进行了节能经济分析,对超高效电机在生产运行中的应用进行了理论和实际分析节电量对比,得出改造后的节能价值,达到了节约能源的目的。
  目前,中国能源消耗占世界消耗总量的20%,温室气体排放居世界首位,节能减排刻不容缓, “十二五”规划纲要中将节能减排放在首位。电机作为重要的工业能耗设备,广泛应用于流体机械领域,其产量的增长速度直接反映国民经济的增长速度。电机系统具有巨大的市场空间和节能潜力,电机系统节能工程已被列为“十二五”十大重点节能工程之一,是国家实施节能减排既定工作的重点关注领域。
  1 国内电机应用现状
  目前,中国生产和在用的电机以Y系列为主,占据了近90%以上的市场份额,效率平均值为87.3%左右,中国在用高效电机比例仅占3%。近年来,中国电机能效水平不断提高,但总体水平仍然较低,从电机自身效率看,中国电机系统的运行效率比发达国家低3%~5%;从电机系统的运行效率看,因匹配不合理、调节方式落后等原因,中国电机系统运行效率仅为发达国家的80%~90%。
  普通电机的大量使用造成巨大用电浪费。若电机能效水平提高2%,可在全国范围内实现节电200×108kw·h,相当于1×104 Mw装机容量的火力发电厂的年发电量。因此,工业领域电机能效水平的提高,不仅直接关系到工业能耗水平,而且对社会整体用电效率具有很大影响。通过大力推广高效电机,淘汰在用普通电机,对现有普通电机进行改造等方式能够促进电机系统效率的提高,对节约电能意义非常重大。推广使用高效电机既可节约大量电能,还可带动压缩机、水泵、风机等设备提高能效水平,进而提高中国整个装备制造业的能效水平。
  2 高效节能电机的原理及效率分析
  高效节能电机,是采用新型电机设计、新工艺及新材料,通过降低电磁能、热能和机械能的损耗,提高输出效率。
  提高电机的效率主要是降低电机的五种损耗,即定子绕组损耗、转子绕组损耗、铁心损耗、风摩损耗和杂散损耗。因此,电机效率的提高主要从减少损耗人手,高效电机对降低5种损耗的主要措施有:
  a)更换磁性槽楔,可使磁性槽楔气隙密度分布趋于均匀,缩短有效气隙长度,减少空载电流,改善功率因数;
  b)降低铁心损耗,使用低损耗、高磁感的冷轧无取向电工钢替代高损耗的热轧电工钢,损耗降低幅度能够达到20%;
  c)增加定子和转子的有效材料用量,改进线圈结构,增加铜线截面,减少铜耗,提高制造精度,降低杂质损耗;
  d)降低机械损耗,通常包括通风系统损耗及轴承摩擦损耗,随着电机容量的增加,其在总损耗中比重也随之增大。通过改善通风结构、改进风扇结构、减小风扇尺寸等措施,损耗降低幅度能够达到35%;e)降低杂散损耗,包括杂散铁损和杂散铜损,能耗量占总损耗的10%~15%。

  与普通电机相比,高效节能电机的节能效果非常明显,通常情况下效率可平均提高4%,总损耗比普通系列电机降低20%以上,节约电能15%。电机的节能效果如图l所示,随着高效电机的运行时间越长,节电效果越明显闭。

  中国目前大批量生产的Y、Y2、Y3系列及J02系列三相异步电机为普通效率的电机产品;YE2、YX3系列为高效率三相异步电机产品,YE3系列等为超高效率产品,如表1所示。

  以安徽皖南电机股份有限公司生产的Y系列普通电机、YE2系列高效电机(YX3系列高效电机)、YE3系列超高效电机为例,详细介绍其功率及各项技术数,如表2所示,并分析其各类电机的效率。皖南电机的普通电机主要以热轧硅钢片为导磁材料,高效电机主要以冷轧硅钢片为导磁材料,见图2。


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