變頻調速係統與（yǔ）高效電機的節能分析

【91麻豆国产福利品精電機導讀】:電（diàn）機高效節（jiē）能的兩種重要方式（shì）：變頻調速係統與高效電機。本文分析了變（biàn）頻調速係統在風機（jī）與（yǔ）泵類負載中的節能原理與特點;高效節能電機提高效率降低損耗（hào）的措施，與（yǔ）普通（tōng）電機區（qū）別的特點（diǎn）。

1.引言

隨著環境惡化、資源匱乏，節能環保（bǎo）理念越來越深（shēn）入到經濟社會發展中，各國都在節能環保技術及推廣方麵加大（dà）投資。電（diàn）機耗能現象嚴重，不僅增加（jiā）了企業（yè）生產（chǎn）成本，造成了電力能源的極大浪費，更與我國推行的節（jiē）能減排戰略（luè）不相符。目前提高電機運行效率可以有效地改變電機的高能耗現象，節能效果（guǒ）十分明顯，能耗可比普通電機降低20%至30%。電動機節能的主要（yào）途徑，一是通過變頻調速係統，改善變頻電機的運行效（xiào）率;二是使用高效（xiào）電機。

2.變頻（pín）調速節能

變頻調速技術用於節能，目前用得最多的是對風機、泵類負載設備的調速節能（néng），原因是風機、泵（bèng）類負載的轉矩與轉速的平方成正比。用調速的方法改變其負載流量，節電率可達20%～60%等。我國電廠大部分風機和水泵都采用定速驅動，靠調節風門、風道擋板（bǎn）或閥（fá）門的開度來（lái）調節風機風量，水泵流量來滿足生產工藝對風量和水泵流量的要求，造（zào）成的電（diàn）能浪費很嚴重。隻有（yǒu）少數風機和水泵增（zēng）設了液力偶合器等裝置調速，雖然改變了負（fù）載轉速，但是電動機轉速不變，部分能（néng）量損耗在液力偶合（hé）器中，其運行（háng）效率較低，節能（néng）效果（guǒ）不明顯。若采用高壓變頻器對（duì）風機水（shuǐ）泵進行改造，通過改變風機水泵（bèng）轉速，從而改變風機（jī）風量，水泵流量以適應生產工藝（yì）的需要，運行能耗（hào）最省，節能效果非常明顯。現在變頻調速技術已成為最理想的（de）一種調速節能方式。

2.1原（yuán）理。

(1)變頻（pín）調速就是（shì）通（tōng）過改變輸入電源頻率來調節變頻電動機的轉速。

2.2特（tè）點。

(1)變頻調速可以實現變頻（pín）起動，啟動時間短，啟動電流小，拖動更（gèng）大的負（fù）載（zǎi）轉動慣量，並且啟動平穩（wěn），可無極平滑調速（sù），對電網及電機無損害（hài），延長機電設備使用壽命。

(2)操作（zuò）方便維護（hù）簡單（dān），無需設置調節（jiē）擋板，避免了節（jiē）流帶來（lái）的能量（liàng）損耗。需要調節流量、壓力時，根（gēn）據前麵公式可（kě）知，隻要改變頻率來改變電動機轉速即可（kě）。

(3)采用變頻調速不（bú）僅降低風機水泵的（de）故障率，減少維修費用及管理費用（yòng）的投入，同時也提高係統自動（dòng）調節品質，節電（diàn）效果明顯。

(4)采用變頻恒壓供水可消除水錘效應，實現閉環供水，用戶（hù）可（kě）直接從管網取（qǔ）水，避免了高水位水箱、水塔（tǎ）儲水的二次汙染。不僅係統具有保護功能，自診斷和自（zì）處理能力強，實現樓宇智能化（huà）。

總之，變（biàn）頻調（diào）速作為新型調（diào）速節能手段，有利於風機、水泵的安（ān）全經濟運行。不足（zú）之處是對電源的質量、變（biàn）頻器（qì）的工作環境以及電機要求比較高，維修費用高等。

3.高效電機

高效電機是指效率較高的電機，其效率應該滿足（zú）相關的能效等級要（yào）求（qiú）。高效電機將新製造工藝及新材料完美運用到（dào）核心部件上，通過電機線圈優化設計，有效降低電磁能、熱能和機械能的損耗，提（tí）升運轉效率（lǜ），電機發熱（rè）量小、運行壽命長。

3.1降低損耗優化措施：

眾所周知，電動機的損（sǔn）耗主要由定子銅耗、轉子銅耗、鐵耗、機械損耗和雜散損耗組成，高效、超高效電動機的開發，必須從（cóng）降低這五大損耗著（zhe）手，采（cǎi）取多種措施，挖掘潛力（lì），降低損耗，提（tí）高電動機的效率。

3.1.1增加有效材料，降低銅耗（hào）和（hé）鐵耗。對於高效電機（jī），由於效率指標提高較大（dà），為降低繞組損（sǔn）耗和鐵心損耗，需要（yào）適當降低電流密度和磁感應強度，因此相（xiàng）應放大了導線截麵和增加了鐵心長度，部（bù）分機座放大了衝（chōng）片外徑，從（cóng）而相應增加了有效材料用量。

3.1.2采用相對較高牌號的磁性材料，降低鐵耗。由於受到軸向尺寸和中心高的限（xiàn）製，單純的增加有效（xiào）材料達不到大幅降低鐵耗（hào）的目的，因此必須選用更低損耗的冷軋矽鋼片，這（zhè）對中、大（dà）功率規格的電動機尤為重（chóng）要。

3.1.3合理控製電動機溫升。由於溫升受使用材料的多少和機械損耗的（de）影響，在（zài）材料不變的情況下（xià），通過增（zēng）大冷卻風量降低溫升，隨著溫升的下（xià）降，定（dìng）、轉子銅耗下降，機械損耗上升，如果定、轉（zhuǎn）子（zǐ）銅耗下（xià）降大於機械損耗上升，效率就會提高，反之，效率就會下降。因此合理（lǐ）控製溫升對高效電機提高效率起到關鍵作用。

3.1.4降低（dī）雜散損（sǔn）耗的措施。

(1)改變槽配合當（dāng）諧（xié）波磁（cí）場對鐵心表麵發生相對（duì）運動（dòng）時，就在鐵心鋼片的表麵層（céng）附近產生渦流損耗（hào）和（hé）磁滯損耗，因此（cǐ）稱為表麵損耗，其（qí）中主（zhǔ）要是渦流損耗。這部分損耗與諧波磁場的幅值和頻率有關，幅值和頻率受槽數多（duō）少影響，因此這部分損耗與定、轉子（zǐ）槽（cáo）數有關。

(2)增大電動機氣（qì）隙，進而減小定、轉子諧波磁通的幅值，可以有（yǒu）效地減少雜散損耗。

3.2高效（xiào）電機特點（diǎn）：

(1)效率高，IE2比IE1平均高3%，IE3比IE1平均高近5%左右。

(2)需使用更多高質量的材料。IE2比IE1電機（jī）成本高25%～30%，IE3比IE1電機成本高40%～60%左（zuǒ）右。

(3)由於運行溫（wēn）度較低，電機壽命更長，可降低維護成本。

(4)典（diǎn）型設計情況下起動電流較大（dà）些（xiē）。

(5)轉子慣量較大。

(6)額（é）定負載（zǎi）下轉速較（jiào）高，轉差率（lǜ）較小。

從節約能源、保護環境出發（fā），高（gāo）效電機是現今國際發展趨勢。2013年工信部將從推（tuī）廣高效電機、淘汰低效電機以及既有電機係統節能（néng）技術改造等6個方麵入手（shǒu），推廣、淘汰和節能改（gǎi）造電機及電機係統1億千瓦，擴大高（gāo）效電機（jī）市場份額，促進電機產品升級（jí）換代和產業升級。

4.結束語

本文詳細的分析了（le）變頻調速係統在風機與水泵負載中通過改變頻率進行速度（dù）控製，達到（dào）節能的目的，高（gāo）效電機降（jiàng）低損耗（hào）等措（cuò）施（shī），有效提高電動機效（xiào）率。這（zhè）對於我國貫徹節能減排國策，節約能（néng）源，提高企業（yè）經濟效益無疑（yí）具有（yǒu）巨大的意義。

本文來源（yuán）於《火電廠技術聯盟》。