电动机节电途径及效果

张任生

摘  要：从八个方面分析和探讨了电动机节电途径，提出了一些具体的节电措施及节电效果。

关键词：电动机;节电途径;效果

电动机是一种将电能转换成机械能的动力机械，因其具有许多无法替代的优点，而被广泛用于各行各业。据国内外资料表明，工矿企业中电动机消耗的电能占整个用电负荷的60%以上[1]，但大部分现场使用的电机产品性能落后，工艺陈旧，选择匹配不合理，运行效率低，各类电机效率的加权平均比国外低3～5个百分点，在用的电机拖动系统运行效率比国外低近10%，浪费了大量电能。为此，国家曾先后颁发了GB/T1297-

2006《三相异步电动机经济运行》等多种有关节能的国家标准，以便推动电动机的节能工作。在煤矿由于生产条件的限制以及管理方面的因素，使得电动机在实际使用中浪费电能的现象普遍存在，节电的潜力很大。

总的来说，电动机的节电途径可以从电动机自身和从电动机的使用两个主要方面来考虑。从电动机自身，即从设计和制造的角度出发，选择合理的设计和制造方法，以寻求电动机自身损耗的降低和效率的提高。主要措施有：增加绕组导线的截面，以减少电动机的铜损;增大电动机铁芯的体积和提高硅钢片的质量，以减少电动机的铁耗;改善通风条件和减少摩擦系数，以降低电动机的机械损耗;改善槽型设计，合理选择气隙的大小，选用合适的定子绕组接线方式和选用正弦绕组，以减少电动机的杂散损耗等。

对现场而言，主要通过电动机的合理运行来实现节电，根据不同的情况应采用不同的方法。一般地，有下述几条途径。

一、合理选择电动机的容量

电动机的效率是随负载率而变化的，一般规律是负载率为65～80%时效率最高，为50%以下时效率降低，特别是当负载率低于40%以下时，效率迅速下降。在这种情况下，应采用较小容量电动机替代负荷不足的大容量电动机。一般认为：（1）电动机负载率β>70%时，可不必更换;（2）电动机负载率β<40%时，需要更换;（3）电动机负载率40%<β<70%时，需经过技术经济论证后，再决定更换与否。

二、采用电动机无功就地补偿措施

电动机运行时，从电能到机械能的转换是通过定、转子之间的磁场来实现的。在这个转换过程中，为了磁化电动机的铁芯，必须从电网中取用一定的感性无功激磁电流，这些无功电流在电网中的流动将产生无功损耗，造成浪费。电动机无功就地补偿就是在电动机旁并联电容器，使无功功率在这两种元件之间进行交换。

据资料介绍，上海某水厂三泵站，装有6KV、630KW、8极异步电动机4台，每台装设250KVAR的KYTBB高压就地补偿电容器装置，装设后功率因数由0.8上升到0.946，电流值由48A下降为40.7A，每小时可节电58.8KW·H，每年节电5.08×105KW·H，节约电费约14万元;温州某水厂泵站，装有6KV、1000KW、10极异步电动机4台，每台装设400KVAR的KYTBB高压就地补偿电容装置，装设后功率因数由0.823上升到0.957，电流值由50.9A下降为32.1A，补偿后每小时可节电73.6KW·H，每年节电6.35×105KW·H，节约电费约18万元。

三、应用磁性槽泥改造老旧电动机

磁性槽泥主要由磁粉与高粘度合成树脂配合而成，是一种具有强磁性的泥状物。其作用原理是：用槽泥将电动机定子槽口填平，使定子内圆表面趋于没有槽和齿的平滑表面，以减少槽口磁阻，使谐波磁势减小，磁密数值和分布变化减小，从而使电动机定、转子的脉振损耗、表面损耗和杂散损耗等降低，实现节电。

四、采用降压节电运行[2]

从电机学我们可以知道：电动机的功率因数，随着负载率的降低，其最大值向电机端电压减少的方向变化;电动机的效率，与功率因数一样，随负载率的降低，其最大值向电机端电压减少的方向变化。由此我们可以得出结论：在空载和负载情况下，当电机的端电压下降时，可以节约有功损耗和无功损耗。

五、采用交流电机固态节能起动器，实现节能

交流电机固态节能起动器是一种将电机空载和轻载节能、恒流软起动、过载和缺相保护等功能集于一体的新颖多用途电机控制装置。其实现节能控制的原理是：根据检测系统功率因数的大小，当电机空载或轻载时，电机的功率因数较低，这时节能控制器就降低电机的工作电压，使电机的功率因数得到回升，此时电机处于节能工作状态。当系统（电机）满载时，电动机的功率因数较高，电动机工作在全电压状态。因此，当用于节能目的时，适用于交流异步电动机空载或轻载运行时间较长的工况，如空气压缩机、剪切机等间歇性负载。

六、更换节能风扇和风罩

对于22kw以上的电动机，机械损耗占有相当的份量，约占电动机总损耗的30%以上，对于JO2系列电动机，其采用的风扇效率则只有20～30%，如果采用机翼型的高效节能风扇，效率可达67%，在保持风量和风压不变，即冷却效果不变的条件下，高效风扇可使电动机的总效率提高2%左右，因此，在电动机单向工作的场合，当电动机功率在22kw以上，采用高效节能风扇和风罩是改造老系列电动机节能的又一个有效措施。

七、保持供电电源稳定，实现节能

供电电源的稳定性如何，对电动机的性能有着重要的影响。当电动机的电源电压不平衡时，电动机内部将会产生一个负序磁场，形成一个负转矩，从而消耗了电机的一部分有用功率，增加了电机的内部损耗。对中小型三相异步电动机，在电压不平衡率达到3%时，产生的负序电流为额定电流的15～21%，电动机的总损耗将增加20%左右，电动机的效率将下降2%。

八、推广使用高效电动机，实现节能

目前，我国正在推广使用第三代y系列及yx系列电动机替换已淘汰的第一代JO系列和第二代JO2系列电动机，并取得了明显的节能效益。特别是yx系列电动机[4]，由于采取了一系列设计与工艺措施，如采用铁耗较低的磁性材料，增加有效材料用量，改进定、转子槽配合和风扇结构，采用正弦绕组等，使电动机的总损耗平均比基本系列下降20%以上，效率提高3%左右，在50～100%的负载率范围内，具有较平坦的效率特性，有宽广的经济运行区。因此，推广使用高效电动机，也是电动机节电运行的一个重要途径。

总之，电动机的节能措施多种多样，节能效果各不相同，初期投资也大小不一。因此，选用节能措施时要针对具体情况具体考虑，根据负载的特性，选择不同的节能措施，以便收到良好的节能效果。

参考文献：

[1] 戴德君，陈小林等.电动机的节电措施[J].大众用电，2004，（06）：18-19.

[2] 段成，李荣华等.电动机降压节电运行时的损耗及效率分析[[J].科学与财富，2011，（12）：5-6.