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電動機的節能
作者:山东西子電機 发布日期:2019-08-07 05:58

  

  
  

  一、異步電動機能量損耗的組成
1、銅損耗:定子銅損;轉子(rotor)銅損;雜散損耗。
2、鐵芯損耗。
3、機械損耗:通風損耗;摩擦損耗。
從以上列出的異步電動機能量損耗看,銅損耗和鐵損耗我們在檢修中是不宜改變的,它們是由設計決定的,而機械損耗是可以改變的。高壓電機指额定电压在1000V以上电动机。常使用的是6000V和10000V电压,由于国外的电网不同,也有3300V和6600V的电压等级。高壓電機分为:高压同步电机;高压异步电机;高压异步绕线式电动机;高压鼠笼型电机等。异步电动机一般来说级数少的即转数高的电动机机械损耗较大,铜损耗较小;而级数多的即转数低的电动机铜损耗占的比例较机械损耗就大。所以,我们要降低(reduce)电动机的能量损耗就要从减少电动机的机械损耗入手解决。

  二、減少電動機機械損耗的主要方法
減少電動機機械損耗主要從以下幾個方面入手解決:

  (1)采用高效率的風扇(如機翼型軸流風扇);
(2)調整風罩與扇葉外圓之間的間隙;
(3)輕載電動機適當縮小風扇外徑;
(4)采用高質量的軸承;
(5)采用優質潤滑油;
(6)提高電機裝配(assemble)質量;

  三、減少電動機機械損耗的具體措施(指針對問題的解決辦法)
(一)調整馬達風扇以降低機械損耗
首先,我们来看如何通过改变风扇尺寸进行节能:大家都知道电动机是把电能转变成机械能(mechanical energy)的设备,在转换过程中要产生损耗,这些损耗是以热的形式出现的,它使电动机发热。高壓電動機梭型線圈繞制後,用收縮帶,黃蠟綢帶等絕緣材料包紮,目的是:保護線圈外絕緣、層間絕緣、匝間絕緣不至于損壞。在拉型機時免受模具夾具、鼻端銷釘等摩擦,防止松動變形。定子繞組有電流流過後産生銅(化學式Cu)損耗,經槽絕緣材料把熱傳導給定子鐵芯,再由定子鐵芯傳給電機外殼散發到空間。轉子的熱量(Heat)是由轉子鋁耗及其摩擦産生的,它傳給轉子鐵芯和內風扇表面,靠內風扇攪拌使熱量散發在電機內空間,再傳給定子鐵芯、端蓋、機座,定、轉子這兩股熱量均由外風扇吹散。因此,外風扇風量(定義:單位時間內空氣的流通量)的大小是決定電動機的溫度不能超過其絕緣材料等級所允許溫度的關鍵。
國家標准規定了各種絕緣等級的電動機在額定運行條件下的允許溫升,要求電動機中最熱點溫度不允許超過其絕緣等級的極限溫度,而電機常用絕緣等級如下表:
其中:允許溫升=允許溫度極限—環境溫度規定值—熱點溫差
繞組的熱點溫差是指當電動機帶額定負載時,繞組熱點的穩定溫度與繞組平均溫度之差。
當電動機處于空載或輕載時,電動機總損耗要比額定時小,而風量(定義:單位時間內空氣的流通量)與電動機總損耗成正比關系,所以風扇處于“大馬拉小車”(因爲通風損耗與電動機轉速恒定,故通風損耗不隨負載變化,所以這時應降低風量來減少電動機的通風損耗)。改變風扇葉形狀可以降低風量,但比較麻煩,不如直接減少外風扇葉直徑來降低風量更簡便些。我們知道風扇本身的機械損耗按扇葉直徑的4—5次方成比例,而風量隨扇葉直徑的平方成正比,所以減小扇葉直徑時,風量降低不多,而通風損耗卻降低很多。
由于外風扇的冷卻風量(定義:單位時間內空氣的流通量)減少,使電動機溫升上升,但仍能保持電動機溫升在絕緣等級允許的範圍內。同時,我們還要看到由于外扇葉直徑縮小電動機機械損
耗降低,又會使電動機溫升進一步降低。

尤其對于2,4級這樣高轉速的電動機,當風扇外徑(外緣直徑)縮小14%—16%時,通風損耗下降20%—40%。另外,改變扇葉直徑的同時,要相應改變擋風板或風扇罩尺寸,使它們互相配合的尺寸符合規定。風扇葉與風扇罩的間隙不可過大,一般在10—15之間,過大會增大高壓區回流到低壓區的漏風損耗,同時要保持扇葉與風扇罩之間原有的角度,其作用是使進風的一部分動壓力轉變爲靜壓力而減少損耗。當然,我們還可以在溫升許可的範圍內,爲了降低風扇的風量亦可降低風扇的等級來使用。比如8號機座用的風扇經過調整和修整可使用在9號機座輕載的電動機上,這樣就可使9號機座輕載的電動機降低機械損耗,並使溫升提高些來提高電動機的效率和功率(指物體在單位時間內所做的功的多少)因數。
(二)減少摩擦以降低(reduce)機械損耗
電動機軸承的正常運轉、噪聲、振動、過熱、壽命等因素均與合理選擇潤滑脂有關,目前通常是選用3號锂基脂爲好,可以降低機械損耗,不過當前隨著科學技術的飛速發展又出現了許多性能優越的潤滑脂,如:國産‘中小型電動機軸承潤滑脂’其性能經有關部門測試達到日本JIS2220—80滾動軸承潤滑脂的標准,接近瑞士SKF65C潤滑脂的水平,含雜質極低,價格與3號锂基脂相當。再有當前在市場上出現的美國艾索潤滑脂性能也不錯。我們完全可以使用這些性能不錯的潤滑脂來改善電動機的運行狀況以降低機械損耗。做爲電動機專業檢修人員我們還可以在合理選用軸承上下功夫,也可以節能降耗;既然我們以經知道級數少的電動機機械損耗大,級數多的電動機機械損耗校我們就可以在修理電動機時有選擇地使用軸承。例如,在高轉速的電動機上我們可以使用進口軸承或國産高級別的
  B、C級優質軸承使損耗降到最校而在低轉速的電動機上我們可以使用國産中高級的軸承
  C、D級,這樣在軸承(bearing)上我們就可以省下一筆資金,從而達到節能降耗的目的。
(三)提高功率因數以降低機械損耗
發電廠裏的轉機拖動設備95%是交流異步電動機,而交流異步電動機是低功率(指物體在單位時間內所做的功的多少)因數的設備。如果提高其功率因數可以充分發揮供電設備潛力(指個人能力發展的可能性),同時又可降低生産(Produce)成本和節約電能。下面,就如何提高功率因數的問題我們進行討論。
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如何實現電動機的高效節能?
電動機的節能是一项涉及到设计制造、各类用户、各种工作制度及运行管理水平等多方面的综合技术。电动机的原理建立在电磁理论基础上,它的旋转既消耗有功功率(指物体在单位时间内所做的功的多少),把电能转换为机械能;又消耗无功功率,用以产生必要的旋转磁场。因此,電動機的節能一是要提高其运行效率,二是要提高其运行功率因数,减少无功消耗。要实现电动机的高效节需从以下几个方面:
選用高效率節能系列電動機
推廣高應用效率電動機,是貫徹國家標准《三相異步電動機經濟行》(GB/T
12497—2006)的重要任務之一,也是提高電動機運行效率和功率因數的基礎。高效率(efficiency)電動機的定義爲:凡是總損耗比標准系列電動機降低20%以上的統稱爲高效率電動機。高效率電動機比標准電動機(指級數相同、功率相同—)的效率提高3%左右,但不以高于某個數值來定義高效率電動機,這是因爲不同級數和不同功率的電動機效率是不同的緣故。目前我國相當多的企業用的的Y系列的電動機,雖然比JO2系列的電動機效率平均提高1%-3%,但Y系列電動機還是低于國外電動機的平均效率。

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