论电动机的节能运行

【摘要】：本文主要分析了电动机在不同条件下的运行功耗，以及可采取的节能措施，总结了电动机运行的节能方法。

【关键词】：电动机的空载功率、空载损耗、有功损耗、无功损耗 电动机的节能

中图分类号： TM32 文献标识码： A 文章编号：

谈到节能，我们就不的不谈到损耗一词，那么什么是损耗呢？所谓的损耗，一般指损失，受损失或耗费的意思。也指没有实际用途的功率耗散。所谓能量损耗就是能量的损失，是指能量在没有实际用途下的浪费和流失。电动机在不同的运行方式下所进行的损耗方式不同，也就是说，电动机在不同的运行方式会造成电动机不同的能量耗散。具体的说有空载损耗、负载损耗。

一电动机的空载功率和空载电流

对于永磁同步电机(功率因说接近1)来说测出空载时母线电流(实测)然后乘以母线电压(实测)就可以算出功率了.所以说空载功率和空载电流肯定是有关系的. 空载电流主要是由于电机旋转而产生轴承摩擦和风阻等机械损耗还有铁损引起的,由于这些损耗的存在,必要产生相应的转矩来克服,因此,空载电流实际上是为了克服这些损耗而产生的.因此对于永磁同步电机空载功率应该叫空载损耗功率，简称空载损耗。 而对于异步电动机,空载电流由两部分组成，既空载损耗电流和激磁电流，空载损耗电流的意义与永磁同步电机一样,而激磁电流是无功电流,是建立电机磁场时需要的激磁电流.，这部分我们需要了解清楚.

1）.异步电动机空载运行时，定了三相绕组中通过的电流，称为空载电流。绝大部分的空载电流用来产生旋转磁场，称为空载激磁电流，是空载电流的无功分量。还有很小一部分空载电流用于产生电动机空载运行时的各种功率损耗（如摩擦、通风和铁芯损耗等），这一部分是空载电流的有功分量，因占的比例很小，可忽略不计。因此，空载电流可以认为都是无功电流。从这一观点来看，它越小越好，这样电动机的功率因数提高了，对电网供电是有好处的。如果空载电流大，因定子绕组的导线载面积是一定的，允许通过的电流是一定的，则允许流过导线的有功电流就只能减小，电动机所能带动的负载就要减小，电动机出力降低，带过大的负载时，绕组就容易发热。但是，空载电流也不能过小，否则又要影响到电动机的其他性能。一般小型电动机的空载电流约为额定电流的30%~70%，大中型电动机的空载电流约为额定电流的20%~40%。具体到某台电动机的空载电流是多少，在电动机的铭牌或产品说明书上，一般不标注。而作为电工需知道此数值是多少，以此数值来判断电动机修理的质量好坏，能否使用。2）.口诀是现场快速求算电动机空载电流具体数值的口诀，它是众多的测试数据而得。它符合“电动机的空载电流一般是其额定电流的1/3”。同时它符合实践经验：“电动机的空载电流，不超过容量千瓦数便可使用”的原则（指检修后的旧式、小容量电动机）。口诀“容量八折左右求”是指一般电动机的空载电流值是电动机额定容量千瓦数的0.8倍左右。中型、4或6极电动机的空载电流，就是电动机容量千瓦数的0.8倍；新系列，大容量，极数偏小的2级电动机，其空载电流计算按“新大极数少六折”；对旧的、老式系列、较小容量，极数偏大的8极以上电动机，其空载电流，按“是小极多千瓦数”计算，即空载电流值近似等于容量千瓦数，但一般是小于千瓦数。

二 电动机的负载损耗和节能措施

负载电流是指电机拖动负载时实际检测到的定子电流数值，此值随着负载的大小而变化。电动机带上负载运行时电动机就会产生两种损耗，分别是电动机的有功损耗和无功损耗 电动机的有功损耗分为不变损耗（铁耗）、可变损耗（铜耗）、机械和杂散损耗几部分。 铁耗的大小同磁场强度和铁芯特性有关，与所加电压U的平方成正比，与频率f的1.3次方成正比。 铜耗的大小与电动机的负载电流的平方成正比（即与负载率的平方成正比），与电动机定子、转子的电阻和成正比。 机械损耗与电动机转速有关，其中摩擦损耗与转速成正比 ，风扇、转子等由于旋转引起的风阻损耗与转速的三次方成正比。在高速电机中，风阻损耗可占到机械损耗的70～80%。 杂散损耗主要是高次谐波引起的损耗。若供电电源电压波形不好，谐波损耗会急剧增加。 绕线式电动机和直流电机还有电刷的电阻损耗和电刷机械损耗。 电动机负载率越小效率越低，负载过重铜耗加大，效率也下降。 异步电动机的无功损耗包括两部分：一部分是建立旋转磁场所需要的空载无功功率，约占电机额定无功功率的60％－70％，其大小主要与容量有关；另一部分是带负荷时的漏磁损耗，它与电动机负载率的平方成正比。电动机负载率越小，功率因数越低。

以上列举出了电动机损耗和个类数据的关系，那么为电动机的节能节能运行做好了良好的铺垫。下面我们分析一下电动机的节能措施。

电动机的节能运行，合理使用电动机是关键。目前，我国的中小型电动机。在普遍开展对电机通风、温升、噪声、电磁场进行优化设计的基础上，重点开发以下节能产品： ⑴风机、水泵专用多速异步电动机系列，满足不同工况要求，形成系列产品； ⑵开关磁阻电机系列，是高技术的机电一体化产品，其运行效率可达82%～91%，并可满足各种特性要求的任意形状的转距转速特性； ⑶中小型永磁同步电动机系列，使电机力能指标提高5%～7%，效率提高1.5%～2.5%； ⑷高效率三相异步电动机，效率比Y系列平均提高1%～2%，进一步完善系列，降低成本。 高效率ＹＸ系列电动机比Ｙ系列电动机效率提高３%左右,损耗可降低２０%-３０%，功率因数有所提高，起动力矩提高３０%,噪声小,振动小,温升低,寿命长，但电动机成本比标准电动机高３０%，一般情况下，增加的投资费用能在１－３年内收回。 J02、J03系列小型异步电动机及JD02、JD03系列变极、多速三相异步电动机已是国家明令限制和淘汰的产品。 另外，通风机、鼓风机类效率低于70%的、离心泵、轴流泵类效率低于60%的。 在电动机的使用上，大马拉小车、电动机特性与负载特性不匹配等是造成能源浪费的重要原因，应根据负荷特点选取和改进电动机的使用条件，避免电动机长时间轻载运行。 电动机运行过程中会发热，如果通风散热效果不好，过热将使绝缘破坏，导致电动机减寿甚至烧毁。为此，通风不良的电机被迫降容使用，不但浪费动力资源，而且电动机处于轻载运行状态，效率及功率因数低下，增加了有功和无功功率损耗。可见，做好运行维护、保持电机的清洁和通风散热良好，能够减少不必要的能源浪费。 我们还要采取以下几种措施进行节能运行：

1 长期稳定运行的恒转矩负荷，负载率较高 核实负荷后，选用高效节能型电机 2 长期稳定运行的恒转矩负荷，负载率低 核实负荷后，更换容量与负荷匹配的高效节能电机或轻载降压运行 3 呈季节性变化的长期运行负荷，如纺织空调风机 采用多级变速电动机或将原电动机改成－Y转换接线，轻载时降压运行 4 按平方关系递减转矩的随转速变化的负荷，如风机、水泵等 选用高转差率电机，采用调速方式运行 5 经常运行的周期负荷，如机床等 选用短期工作制电动机，采用串联自饱和电抗器或换用轻载节能电机 6 起动转矩大、运行转矩较低的负荷 核实负荷后，采用负荷跟随控制器 ，另外，还可以采取1．电动机降压节电， 2电动机调速节电等方法进行电动机的节电运行

【参考文献】：

[1]《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-91）；

[2]《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 （GB50169-92）；

[3]《建筑电气安装工程施工质量验收规范》（GB50303-2002）

【作者简介】：，男，河南博奥建设股份有限公司电气工程师，中级职称，从事于电气安装调试工作18年，有着丰富的电气理论和工作实践经验。