節能技術第一章

第九節電機系統節能技術一、知識結構（一）概述（二）普通電動機的工作特性（三）常用機械負載的特性（四）風機和泵類負載的節能（五）電動機的經濟運行（六）電動機軟啟動節能技術（七）變頻調速節能技術（八）空氣壓縮機節能技術（九）制冷壓縮機節能技術（十）電動機的發展方向二、了解內容

電動機的發展方向1.開發研制并推廣高效節能電機，如：新型稀土永磁電機、Y3系列、YX3系列電機。2.大力發展電機控制技術，使其向智能化、模塊化、網絡化、微型化、通用化等方向發展。三、理解要點

（一）電動機系統的組成

我國電機的總裝機容量已達5億多千瓦，年耗電量達1萬億千瓦時以上。約占全國用電量的60%，占工業耗電量的75%左右。0.55～200千瓦的中小型異步電動機約占80%。電機系統包括電動機、被拖動裝置、傳動系統、控制系統以及管網負荷等，三、理解要點

（二）電動機系統目前運行狀況

1）.電動機及拖動設備效率低。電機產品效率比國外先進水平低2%～5%；風機、泵、壓縮機產品效率比國外先進水平低2%～4%。

2）.系統運行效率低。系統匹配不合理，“大馬拉小車”現象嚴重，設備長期低負荷運行，大部分風機、泵采用機械節流方式調節，系統運行效率比國外先進水平低10%～20%。三、理解要點

（三）電動機的分類

1.根據工作電源的不同，可將電動機分為交流電動機和直流電動機，其中交流電動機又分為單相電動機和三相電動機，異步電動機和同步電動機。

2.按轉子結構分類，可將異步電動機分為籠型感應電動機和繞線轉子感應電動機。三、理解要點

（四）普通電動機的工作特性

1.異步電動機的工作特性（P74）

（1）轉速特性；（2）電流特性；

（3）轉矩特性；（4）功率因數特性；

（5）效率特性。

空載時電機電流很小，轉速接近同步轉速，功率因數很低，效率為0。帶載時負載上升，電流增大，轉速下降，功率因數上升，效率上升。負載接近額定時功率因數最高。P=0.75PN效率最高。異步電動機的工作特性

1.轉速特性

2.轉矩特性

3.電流特性4.效率特性

2.直流電動機的工作特性

（1）轉速特性；（2）電流特性；

（3）轉矩特性；（4）效率特性。

3.同步電動機的工作特性（1）電流特性；

（2）轉矩特性；（3）功率因數特性；

（4）效率特性。

同步電動機可對供電系統功率因數進行調節三、理解要點三、理解要點

（五）常用機械負載的特性

1.水泵類負載特性(P76)2.風機類負載特性

水泵類負載特性

1—Q-H特性曲線2—Q-N特性曲線3—Q-η特性曲線

三、理解要點

（五）常用機械負載的特性

3.恒功率負載特性。恒功率負載的特性是轉矩與轉速大體成反比，其乘積（即功率）近似保持不變。例如金屬切削機床主軸、軋機、造紙機、塑料薄膜生產線中的卷取機和開卷機等。

4.恒轉矩負載特性。恒轉矩負載的特性是指在任何轉速下負載轉矩總保持恒定或基本恒定，而與轉速無關。例如傳送帶、攪拌機、擠壓機、摩擦機、吊車、起重機。

四、掌握重點

（一）電動機拖動風機及泵類負載的節能

1.選用節能型電動機、風機、泵。

2.按正常操作流量的1.1～1.15倍及風壓余量不超過10%的要求考慮選用風機。

3.選用泵時，在滿足所需最大壓力的情況下其額定流量為正常操作流量的1.1～1.5倍，揚程余量不超過8%。

4.根據負載功率的大小，合理選擇電動機的額定功率，使電動機運行時的平均負載率在0.7～1之間，確保電動機高效運行。四、掌握重點

5.對負荷基本不變的電動機:若電動機輸出功率為P，根據公式選取電動機額定功率。對負荷變化的電動機:先求出負荷變化周期內電動機輸出的平均功率P，然后按選取電動機額定功率。四、掌握重點

四、掌握重點

（二）電動機軟啟動的特點及節能分析

1.異步電機硬啟動的危害

（1）啟動電流很大，電壓瞬間下降很多，對電網產生沖擊,

（2）造成電機損耗增加，絕緣老化、影響壽命；

（3）對拖動的機械系統造成沖擊，壓力突變造成風機、泵系統管道閥門損傷，減少使用壽命。

2.軟啟動的特點

（1）無沖擊電流。啟動電流從零線性上升至設定值。（2）恒流啟動。可以引入電流閉環控制，使電動機在啟動過程中保持恒流，確保電動機的平穩啟動。（3）可根據負載特性調節啟動過程的各種參數，保證電動機處于最佳的啟動狀態。四、掌握重點四、掌握重點

（4）降低了電動機在空載或輕載時的輸入電壓，提高了功率因數，減少了電動機的損耗和線路損

耗（節電）。（5）具有過載、過流、缺相、過熱等齊全的保護功能，提高了設備的可靠性。四、掌握重點

（三）變頻調速節能技術分析

通常配置風機、水泵、壓縮機時，其額定流量高于需要的實際流量。其次，生產狀況改變時對流量的需求也發生變化，因此，需要對流量進行調節。若采用節流調節，會造成能量損失。若采用變頻調速來調節流量，可取得較好的節電效果。根據電動機學理論，交流電動機的同步轉速為：異步電動機的實際轉速總是低于同步轉速的，且隨著同步轉速的變化而變化。在p（定子繞組磁極對數）固定時，電動機的轉速正比于電源的頻率f。這種通過變頻器來改變電源頻率實現速度調節的過程稱為變頻調速。四、掌握重點四、掌握重點以風機為例假設：風機運行時轉速為n1，軸功率為P1，通過變頻調速，風機轉速降低為n2，軸功率降低為P2。那么風機軸功率與轉速之間存在下列關系，，即風機兩種運行工況下的軸功率之比是轉速之比的立方。假設風機轉速下降10%，則軸功率下降27.1%。（P83）四、掌握重點

（四）空氣壓縮機的節能措施（7個方面）

1.選用節能型電動機。

2.提高傳動效率。合理配置電動機與壓縮機之間的傳動裝置，減少機械傳動過程中的能量損失，

選擇加工精度高質量好的帶輪和皮帶；更換時要一次全部更換；提高安裝水平保證皮帶傳動必須的包角和張緊力；采用同軸式連接；四、掌握重點

（四）空氣壓縮機的節能措施（7個方面）3.減少摩擦損耗。空壓機內部的活塞與缸套之間保持良好的潤滑。

嚴格控制活塞與缸套間的間隙；確保油液清潔、黏度適中；保證油液循環迅速，油池大小滿足散熱需要；盡量采用黏度潤滑性能好的潤滑劑，并注意隨季節變換更換不同牌號的潤滑油。

4.減少壓力損失和泄漏。四、掌握重點

（四）空氣壓縮機的節能措施（7個方面）

4.減少壓力損失和泄漏設計和安裝時，盡可能減少氣路的流動阻力，減少管路及附件的壓強損失；采用大管徑低流速送氣方式；優選安全高效的氣動元件；選用新型空氣過濾器減少壓力損失；定期檢測管路漏風情況，確保輸氣管路安全可靠運行。四、掌握重點

5.提高冷卻器的交換熱性能。降低冷卻水入口溫度，提高冷卻水流量，及時清除冷卻器沉積物，采用軟化水等。

6.合理設定工作壓力。在滿足生產要求的前提下，適當降低排氣壓力可節約電能。7.采用變頻調速節能控制。四、掌握重點

（五）制冷壓縮機的節能措施

1.根據實際溫度需要選取制冷機型號。選擇制冷機時應從溫度范圍、制冷量、一次性投資、運行管理費用、安全與環保等方面綜合考慮。

2.運行與管理中的節能措施。

a)蒸發溫度不變，冷凝溫度越高，制冷機的單位功耗越大,單位制冷量越小。在運行中應盡量降低冷凝溫度。

b)在冷凝溫度一定的情況下蒸發溫度越低，制冷機的單位制冷量越小，單位功耗越大，在運行中應適當提高蒸發溫度。

四、掌握重點

3.采用就地無功補償節能技術。制冷工況是不斷變化的，其電機往往處于輕載狀態下運行，功率因數很低，采用就地無功補償或選配電機節電器提高功率因數，減少線路和電動機的損耗。

4.采用變頻控制節能技術。變頻控制通過對壓縮機轉速的適時調節來改變制冷量的供給，制冷機開始工作時，通常以最大功率最大風量進行制冷，以便能迅速接近設定溫度。當達到設定溫度后，制冷機便進入低速低能耗狀態運行，可提高制冷機的制冷系數，有效節約電能。五、計算一臺額定功率為

37kW的三相異步電動機，輸入功率為31.6kW，負載率為