电机能耗表现主要在以下几个方面
一是电机负载率低。由于电机选型不当、过剩过大或生产工艺的改变,导致电机实际工作负荷远小于额定负荷,占装机容量30%~40%左右的电机以30%~50%的额定负荷运行,运行效率过低。
第二,电源电压不对称或过低。由于三相四线低压供电系统单相负载不平衡,电机三相电压不对称,电机产生负序转矩,增加了电机三相电压的不对称,电机产生负序转矩,增加了电机运行中的损耗。另外,电网长期的低电压使得正常运行的电机电流较大,从而增加了损耗。三相电压不对称越大,电压越低,损耗越大。
第三,老、旧(淘汰)电机还在用。这些电机采用E级绝缘,体积大,启动性能差,效率低。经过多年的改造,仍有很多地方在使用。
第四,维护管理不善。一些单位未能按要求维护电机和设备,并允许其长期运行,导致损失越来越大。
因此,根据这些能耗表现,选择何种节能方案值得研究。
电机节能方案大致有七种。
1、选择节能电机。
与普通电机相比,高效电机优化整体设计,选用优质铜绕组和硅钢片,降低各种损耗,损耗降低20%~30%,效率提高2%~7%。投资回收期一般为1~2年,有时几个月。与J02系列电机相比,高效电机效率提高0.413%。因此,用高效电机取代旧电机势在必行。
2、正确选择电机容量以实现节能
对国家三相异步电动机的三个运行区域作如下规定:经济运行区域为负载率在70%-100%之间;40%-70%之间的负荷率为一般运行区;负荷率低于40%为非经济运行区。电机容量选择不当,无疑会造成电能的浪费。因此,采用合适的电机,提高功率因数和负载率,可以减少功率损耗,节约电能。
3、使用磁性槽楔代替原来的槽楔。
磁性槽楔主要降低异步电机的空载铁损,空载附加铁损是由电机中齿槽效应产生的谐波磁通在定子和转子铁芯中产生的。定子和转子在铁芯中引起的高频附加铁损称为脉冲振动损耗。此外,定、转子齿有时对齐,有时交错,齿面上齿簇的磁通发生变化,可在齿面线层中感应出涡流,造成表面损失。脉冲损耗和表面损耗统称为高频附加损耗,占电机杂散损耗的70%~90%,另外10%~30%称为负载附加损耗,由漏磁通引起。虽然使用磁性槽楔会使起动转矩降低10%~20%,但磁性槽楔电机的铁损比普通槽楔电机可降低60k,非常适合空载或轻载起动电机改造。
4、采用Y/自动转换装置。
为了解决设备轻载时电能的浪费,可以采用Y/自动转换装置,不用更换电机就可以省电。因为在三相交流网络中,负载不同连接得到的电压不同,所以从网络中吸收的能量也不同。
5、电机的功率因数无功补偿
提高功率因数和降低功率损耗是无功补偿的主要目的。功率因数等于有功功率与视在功率之比。通常,低功率因数会导致电流过大。对于给定的负载,当电源电压恒定时,功率因数越低,电流越大。因此,功率因数应尽可能高,以节省电能。
6、变量
大部分风机和水泵负荷都是根据满负荷运行的需求来选择的,在实际应用中大部分时间都不是满负荷运行。由于交流电机调速困难,常采用导风板、回流阀或启停时间来调节风量或流量。同时,大型电机在工频下启停困难,功率冲击大,势必造成启停时的功率损失和电流冲击。用变频器直接控制风机和水泵的负荷是最科学的控制方法。电机以额定转速的80%运行时,节能效率接近40%。同时可以实现闭环恒压控制,节能效率将进一步提高。由于变频器可以实现大型电机的软停和软启动,避免了启动时的电压冲击,降低了电机的故障率,延长了使用寿命,也降低了电网的容量需求和无功损耗。
7、绕线式电机的液体调速
液阻调速技术是在传统液阻起动器的基础上发展起来的。通过改变板间距调节的阻力来达到无级调速的目的。这使得它同时具有良好的启动性能。通电时间长了,带来发热的问题。由于独特的结构和合理的热交换系统,其工作温度被限制在合理的温度以下。绕线式电动机液阻调速技术因其工作可靠、安装方便、节能量大、维护方便、投资少等优点而得到迅速推广。对于一些调速精度低、调速范围宽、调速不频繁的绕线式电动机,如风机、泵等设备的大中型绕线式异步电动机,液体调速效果显著。
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