电动机节能相关问题的探讨

卢建兵

(兰州资源环境职业技术学院，甘肃 兰州 730021)

和我国的原煤利用率一样，我国工业电动机的效率也很低下，多数处于轻载、低效、高能耗的运行状态，运行效率比国外发达国家低15%以上，这就造成严重的电能浪费，因此，积极推动电动机的节能，提高电动机的效率是当前迫切的问题。

1 电动机的效率分析

电动机的效率指电动机的有功输出功率与有功输入功率之比，一般情况下我们用公式η=P2/P1×100%来表示。其中，P2表示电动机有功输出功率，以kW为单位；P1表示电动机有功输入功率，以kW为单位；η表示电动机的效率，以百分数来表示。在实际运用的过程中，电动机效率有额定效率、最高效率和负载效率之分，一台电动机的额定功率和空载损耗为固定值，因此，电动机的负载率越高，其效率也就越高，在负载率达到70%的时候，电动机的负载率是最高的，接近70%的负载率被称之为有功经济负载率。

电动机还存在功率因数，所谓功率因数就是指电动机输入端的有功功率与视在功率比，一般我们用公式cosφ=P1/S来表示，其中，P1表示电动机有功输入功率，以kW为单位；S表示电动机的视在功率，以kVA为单位；cosφ就表示电动机的功率因数。电动机的功率因数大小同样和负载率有关，在电动机空载状态时，功率因数是最小的，一般在0.1到0.2之间，随着负载率的逐渐增加，电动机的功率因数也在逐渐升高，负载率在80%以上的时候，电动机的功率因数达到最优水平，为了提高功率因数，节约电能，一定要避免电动机轻载运行。

不同类型的电动机的效率和功率因数都不尽相同，一般情况下，相同容量的电动机鼠笼式的效率、功率因数均比绕线式电动机高，转速高的电动机其效率，功率因数比转速低的高，同一系列的电动机容量大的效率、功率因数比小容量的电动机高。

要使电动机处于最优的运行状态，就必须要首先合理选择电动机，使其类型、容量和负载机械特性像匹配，使其能够保持最高的运行效率，要尽量避免空载运行，减少轻载运行的实践，尽量提高负载率，减少损害，提高效率。

2 电动机节能的措施

(1)合理选用电动机类型。选型电动机的时候一定要选用节能电动机，选择是效率高、节能、起动性能好的三相异步电动机，要选择新的节能系列产品。选择的电动机类型除了要满足机械性能之外，还要满足济运行性能。比如，对每年运行3000小时以上，负载率在50%以上的电动机，要选择y系列的三相异步电动机，对于负载率要求更高的，可以选用效率更高和损耗更低的yx系列电动机。要合理选择电动机的额定容量，电动机在实际运行中普遍存在着轻载的情况，负载率过低，无功损耗过大的现象，人们在选择电动机的时候普遍选择大容量的电动机，导致了能量的损耗，电动机有很多工作制分类，如连续工作制、断续工作制、高启动转矩、双速等，日常很少根据机械工作特性选用。这些原因都导致了选择电动机的时候盲目选择大容量，针对这种情况，我国的电动机型号应该建立合理的制度，以保证合理选型，提高电动机的效率。

(2)采取正确的无功补偿方式。异步电动机的无功损耗一般包括两个部分，一个是建立磁场所需的空载无功功率，这部分损耗一般占到电动机额定无功损耗的70%左右，无功损耗的大小和容量呈正相关，一部分是带负荷时在绕组漏抗中消耗的无功功率，这部分损耗和电动机的负载电流的平方正相关，负载率越小，功率因数越小，损耗就越大。

我们可以采用就地无功补偿的方式，通过在电动机附近设置电容器一起运行的方法来进行无功补偿。具体可以：可以减小配电变压器、低压配电线路的负荷电流；可以减少配电线路的导线截面和配电变压器容量；可以减小企业配电变压器以及配电网功率损耗；可以使补偿点无功当量达到最大，提高降损效果；可以减小电动机起动电流。一般的接线方式可以直接接在电容器的开端或者是设备端。

(3)有效管理。我国是一个高能耗的国家，大量的高能耗设备还在使用，针对这种情况，政府部门应该制定相关的电动机行业标准，对电动机系统进行现场测试，采用正确的节能评估方法，对于高能耗的电动机禁止进入市场，并且逐渐淘汰高能耗的用电设备，企业工厂更应该重视电动机的节能运行，通过技术分析来改造现有的电动机，实现降低能耗的目的。

3 电动机节能技术

可以使用电动机节能器进行节能，电动机节能器的工作原理是由于空载和轻载导致电动机的效率和功率因数很低，导致大量热损耗产生，为了减少无用功，节能器能够起到有效控制降低电机输出功率，减少电损耗，使电动机达到最优运行效率的目的。比如可以采用KYD电动机节能器，这是一项新技术，将技能技术和传统的电气控制技术相结合，通过跟随负载的变化，调节输入功率，并且迅速检测系统需要的电能，准确调节输出功率，在节电同时保持正弦波电压输出。此外，其他节电装置还有变频器、可控硅等，但是相对而言，价格较高。

同时，还可以对电动机本身进行改造，以达到节能的目的，比如，对于普通电动机进行改造，将电动机的定子进行重复利用，具体操作为在转子中假如永磁材料，经过外界磁场与先充磁后,可以在很长的时间内保持很强的磁场，并对原定子的线圈进行重新处理。转子转速与定子旋转磁场完全同步，无转差损耗，同时转子不需要外加励磁电源，无励磁损耗，这样功率因数就很大，电动机的效率也大大提升，启动力矩增大，过载能力增强，实现了很好的节能效果。技术有段是实现降低电动机能耗和提高电动机效率的有效手段，因此，要做好技术上的攻坚，解决电动机节能的问题。

4 结语

现代社会有着巨大的能源消耗需求，降低能耗，节能减排是当前迫切的任务，电动机效率的提高关系到国计民生和可持续发展，我国是一个高能耗的国家，因此，要采用相关的节能措施来提高电动机的效率，实现节能的目的。

[1]王平彬.21世纪高等学校规划教材电机调速及节能技术[M].北京:中国电力出版社，2009.

[2]内田隆裕.图说电动机原理[M].北京:科学出版社，2003.

[3]李隆年.单相电机原理与设计[M].北京:清华大学出版社，2003.

[4]赵家礼.大中型电动机节能挖潜修理改造实践[M].北京:中国机械工业出版社，2006.