節(jié)能技術(shù)第九節(jié)電機系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

節(jié)能技術(shù)第一章

第九節(jié)電機系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)一、知識結(jié)構(gòu)（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(fēng)機和泵類負載的節(jié)能（五）電動機的經(jīng)濟運行（六）電動機軟啟動節(jié)能技術(shù)（七）變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)（八）空氣壓縮機節(jié)能技術(shù)（九）制冷壓縮機節(jié)能技術(shù)（十）電動機的發(fā)展方向二、了解內(nèi)容

電動機的發(fā)展方向1.開發(fā)研制并推廣高效節(jié)能電機，如：新型稀土永磁電機、Y3系列、YX3系列電機。2.大力發(fā)展電機控制技術(shù)，使其向智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、通用化等方向發(fā)展。三、理解要點

（一）電動機系統(tǒng)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(yè)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(tǒng)包括電動機、被拖動裝置、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及管網(wǎng)負荷等，三、理解要點

（二）電動機系統(tǒng)目前運行狀況

1）.電動機及拖動設(shè)備效率低。電機產(chǎn)品效率比國外先進水平低2%～5%；風(fēng)機、泵、壓縮機產(chǎn)品效率比國外先進水平低2%～4%。

2）.系統(tǒng)運行效率低。系統(tǒng)匹配不合理，“大馬拉小車”現(xiàn)象嚴重，設(shè)備長期低負荷運行，大部分風(fēng)機、泵采用機械節(jié)流方式調(diào)節(jié)，系統(tǒng)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(jù)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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分類，可將異步電動機分為籠型感應(yīng)電動機和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)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(zhuǎn)速特性；（2）電流特性；

（3）轉(zhuǎn)矩特性；（4）功率因數(shù)特性；

（5）效率特性。

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

1.轉(zhuǎn)速特性

2.轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速特性；（2）電流特性；

（3）轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩特性；（3）功率因數(shù)特性；

（4）效率特性。

同步電動機可對供電系統(tǒng)功率因數(shù)進行調(diào)節(jié)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(fēng)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(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)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(chǎn)線中的卷取機和開卷機等。

4.恒轉(zhuǎn)矩負載特性。恒轉(zhuǎn)矩負載的特性是指在任何轉(zhuǎn)速下負載轉(zhuǎn)矩總保持恒定或基本恒定，而與轉(zhuǎn)速無關(guān)。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(fēng)機及泵類負載的節(jié)能

1.選用節(jié)能型電動機、風(fēng)機、泵。

2.按正常操作流量的1.1～1.15倍及風(fēng)壓余量不超過10%的要求考慮選用風(fēng)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(jù)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(jù)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(nèi)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(jié)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(wǎng)產(chǎn)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(tǒng)造成沖擊，壓力突變造成風(fēng)機、泵系統(tǒng)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(shè)定值。（2）恒流啟動?？梢砸腚娏鏖]環(huán)控制，使電動機在啟動過程中保持恒流，確保電動機的平穩(wěn)啟動。（3）可根據(jù)負載特性調(diào)節(jié)啟動過程的各種參數(shù)，保證電動機處于最佳的啟動狀態(tài)。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(shù)，減少了電動機的損耗和線路損

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

（三）變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)分析

通常配置風(fēng)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(chǎn)狀況改變時對流量的需求也發(fā)生變化，因此，需要對流量進行調(diào)節(jié)。若采用節(jié)流調(diào)節(jié)，會造成能量損失。若采用變頻調(diào)速來調(diào)節(jié)流量，可取得較好的節(jié)電效果。根據(jù)電動機學(xué)理論，交流電動機的同步轉(zhuǎn)速為：異步電動機的實際轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速的，且隨著同步轉(zhuǎn)速的變化而變化。在p（定子繞組磁極對數(shù)）固定時，電動機的轉(zhuǎn)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(xiàn)速度調(diào)節(jié)的過程稱為變頻調(diào)速。四、掌握重點四、掌握重點以風(fēng)機為例假設(shè)：風(fēng)機運行時轉(zhuǎn)速為n1，軸功率為P1，通過變頻調(diào)速，風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低為n2，軸功率降低為P2。那么風(fēng)機軸功率與轉(zhuǎn)速之間存在下列關(guān)系，，即風(fēng)機兩種運行工況下的軸功率之比是轉(zhuǎn)速之比的立方。假設(shè)風(fēng)機轉(zhuǎn)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(jié)能措施（7個方面）

1.選用節(jié)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(zhì)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(jié)能措施（7個方面）3.減少摩擦損耗?？諌簷C內(nèi)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(huán)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(jié)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(jié)能措施（7個方面）

4.減少壓力損失和泄漏設(shè)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(yōu)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(fēng)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(shè)定工作壓力。在滿足生產(chǎn)要求的前提下，適當降低排氣壓力可節(jié)約電能。7.采用變頻調(diào)速節(jié)能控制。四、掌握重點

（五）制冷壓縮機的節(jié)能措施

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

2.運行與管理中的節(jié)能措施。

a)蒸發(fā)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(yīng)盡量降低冷凝溫度。

b)在冷凝溫度一定的情況下蒸發(fā)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(yīng)適當提高蒸發(fā)溫度。

四、掌握重點

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

4.采用變頻控制節(jié)能技術(shù)。變頻控制通過對壓縮機轉(zhuǎn)速的適時調(diào)節(jié)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(fēng)量進行制冷，以便能迅速接近設(shè)定溫度。當達到設(shè)定溫度后，制冷機便進入低速低能耗狀態(tài)運行，可提高制冷機的制冷系數(shù)，有效節(jié)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