電氣節(jié)能技術(shù)_第章節(jié)能原則與節(jié)能方法ppt課件

.,11級(jí)電力電子與電力傳動(dòng)專業(yè),電氣節(jié)能技術(shù),學(xué)時(shí)20+10任課教師王世榮聯(lián)系電.,一、電動(dòng)設(shè)備節(jié)能原則二、電動(dòng)設(shè)備節(jié)能方法三、節(jié)能原理,第2章節(jié)能原則與節(jié)能方法,.,第2章節(jié)能原則與節(jié)能方法,一電動(dòng)設(shè)備節(jié)能原則,電是經(jīng)過精煉的二次能源。目前的電力，主要是由水力或煤、石油等資源轉(zhuǎn)化而成，轉(zhuǎn)化效率很低。即使現(xiàn)代化火力發(fā)電廠的轉(zhuǎn)化效率也只有40%，若把輸電損耗考慮在內(nèi)，則只有35%左右。與其他能源相比，可以說電是高價(jià)的貴重能源。,.,就應(yīng)用來說，與其他能源相比，電具有穩(wěn)定、無公害、高效率、便于輸送、便于控制、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)。因此，電的使用范圍很廣，從家庭到采光、動(dòng)力、產(chǎn)熱、化學(xué)、電子等工礦企業(yè)，需要電就如同需要空氣和水一樣重要。其中，在采光和動(dòng)力(汽車等除外)方面，電的應(yīng)用獨(dú)占鰲頭，其用電量占總用電量的7080；在基礎(chǔ)工業(yè)中，除電爐、電解用電外，在普通工廠的總用電量中，動(dòng)力用電占7080；以電燈為主的商店或辦公樓，因?yàn)橛秒姴膳评?，?dòng)力耗電也在50以上。因此，電動(dòng)設(shè)備的節(jié)能占電氣節(jié)能的一大半。,.,1全面改進(jìn)電動(dòng)設(shè)備,提起電動(dòng)設(shè)備，往往就會(huì)想到電動(dòng)機(jī)，但電動(dòng)設(shè)備不僅是電動(dòng)機(jī)本身，而是以電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力的全部機(jī)械設(shè)備，電動(dòng)機(jī)只是設(shè)備的動(dòng)力源。因此，改進(jìn)電動(dòng)設(shè)備，除改進(jìn)電動(dòng)機(jī)這重要的一項(xiàng)以外，還要改進(jìn)整個(gè)設(shè)備，使之合理化。,電動(dòng)設(shè)備包括的范圍非常廣泛，形式各種各樣，難以一一說明。因此，可根據(jù)工作性質(zhì)和目的不同進(jìn)行分類，如表2-1所示。,.,.,電動(dòng)設(shè)備的工作機(jī)理如圖2-1所示：,物質(zhì)由電動(dòng)設(shè)備做功，即輸送和加工。為了達(dá)到生產(chǎn)目的，投入的主要能量是動(dòng)力(電氣)和勞力，要盡可能地將勞力轉(zhuǎn)換成動(dòng)力(電氣)，以節(jié)省勞力。,在做功過程中，還可加入各種形式的自然能(包括熱、重力、氣體等)。由于加入能量的方法不同，所得效果也不同。例如，有的將促進(jìn)做功增加能的效率，也有的為達(dá)到做功目的還要加入能量而減低能的效率，此外，還有加入的能量沒有做功反而損耗掉的。,.,損耗有下列幾方面：電動(dòng)機(jī)損耗；動(dòng)力傳遞損耗(打滑、摩擦等)；多余做功損耗(過量、修正)；控制損耗。,因此，電動(dòng)設(shè)備的節(jié)能就是要減少損耗，而且要使包括自然能在內(nèi)的能量有效地做功。,.,（1）改進(jìn)電動(dòng)設(shè)備的重點(diǎn)以上述內(nèi)容為標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)電動(dòng)設(shè)備的重點(diǎn)可舉出下列幾方面：關(guān)于省力和節(jié)能方面的勞力和動(dòng)力的配置是否良好；設(shè)備容量是否適合所需的工作量；自然能是否有效地得到利用；主要能量的動(dòng)力源是否合適；控制損耗是否少；動(dòng)力傳遞方法是否合適。為了達(dá)到做功目的，要對(duì)以上各條進(jìn)行研究。,.,（2）性能分析（對(duì)上述各項(xiàng)的看法）,對(duì)節(jié)能的研究不是籠統(tǒng)的，而應(yīng)看其效果如何。為此，用數(shù)字表示節(jié)能的效果是很必要的。對(duì)于電動(dòng)設(shè)備來說，電力輸入是比較容易測(cè)定的，并可準(zhǔn)確地進(jìn)行計(jì)算，但還要把它轉(zhuǎn)換成機(jī)械功。這種情況，做功量可用W(瓦)或kW(千瓦)表示。圖2-1中“達(dá)到目的”不是簡(jiǎn)單的機(jī)械做功量，而是要以各種不同的形式表現(xiàn)出來。因此，作為標(biāo)準(zhǔn)要求用單位用電量、電能成本進(jìn)行比較是合適的，即,標(biāo)準(zhǔn),.,關(guān)于省力和節(jié)能方面的動(dòng)力和勞力配置在機(jī)械工業(yè)發(fā)展以前，做功都以勞力為主。由于機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，不僅減輕了體力勞動(dòng)的強(qiáng)度，而且在某種程度上也減輕了腦力勞動(dòng)的強(qiáng)度，出現(xiàn)了勞力向動(dòng)力轉(zhuǎn)化的省力化局面。由于用動(dòng)力代替勞力可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，所以動(dòng)力用量隨之增加了。但適當(dāng)?shù)?、正確地管理機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)所需的勞力是必要的，管理的好壞，會(huì)使電動(dòng)設(shè)備的能力和效率大不相同。,設(shè)備容量是否適合于工作量設(shè)備容量不足，產(chǎn)量馬上會(huì)減?。辉O(shè)備容量過大，往往會(huì)造成意想不到的、巨大的浪費(fèi)。設(shè)備過大，效率低下；若一部分設(shè)備容量過大，總設(shè)備容量也要增大，還會(huì)增加電能成本。,.,自然能的有效利用自然能，即太陽(yáng)能、風(fēng)力、勢(shì)能(落差)等。其中，有的可以利用，達(dá)到節(jié)能的目的；但有的卻會(huì)起反作用，造成很大的能量損失。有效利用自然能與發(fā)生相反作用的自然能之間，效果相差二倍。例如，勢(shì)能(落差)mgh為9.8質(zhì)量高度。有效地利用勢(shì)能，即從高處向低處輸送物體時(shí)，幾乎不需要?jiǎng)恿?；相反，?dāng)從低處向高處輸送時(shí)，則所需動(dòng)力輸送動(dòng)力十勢(shì)能這是誰都明白的。但是，因?yàn)檫@是司空見慣的事，往往引不起注意，不難設(shè)想這可能是節(jié)能的一個(gè)方面。,.,動(dòng)力源的電動(dòng)機(jī)是否適當(dāng)電動(dòng)設(shè)備的主要?jiǎng)恿υ词请妱?dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)種類很多，各有各的特性。表2-2列出了電動(dòng)機(jī)的分類。,.,關(guān)于選擇的電動(dòng)機(jī)是否合適，可以從下列幾方面考慮：(i)對(duì)于特定機(jī)械和作業(yè)特性是否是最合適的；(ii)容量是否適合于60%100%負(fù)荷；(iii)轉(zhuǎn)速是否適當(dāng)；(iv)形式及安裝方法是否合適；(v)動(dòng)力傳遞方法、負(fù)載控制是否適當(dāng)。在最佳狀態(tài)下，使用對(duì)特定作業(yè)最合適的電動(dòng)機(jī)是很重要的。,.,適當(dāng)?shù)目刂迫f法電動(dòng)設(shè)備需要控制的情況有下列兩種：(i)負(fù)載性質(zhì)的變化，常常需要改變速度時(shí)的控制；(ii)平常以一定速度運(yùn)轉(zhuǎn)，由于負(fù)載狀態(tài)的變化為了調(diào)整輸出功率而進(jìn)行的控制。對(duì)于第(i)種情況，可根據(jù)調(diào)速范圍，采用各種控制方法；對(duì)于第(ii)種情況，一般使用應(yīng)用范圍最廣的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)速度一定，變速困難，所以常常在負(fù)載側(cè)對(duì)負(fù)載進(jìn)行調(diào)整，這樣往往把能量浪費(fèi)在進(jìn)行負(fù)載調(diào)整上。,.,在這種場(chǎng)合，如果進(jìn)行的是最佳設(shè)計(jì)，則第(ii)種控制就不需要了，但實(shí)際上因下述理由，一定要改變負(fù)載。(i)因生產(chǎn)變化使負(fù)載變化；(ii)因氣溫、季節(jié)變化使負(fù)載變化；(iii)因原材料變化使負(fù)載變化；(iv)因時(shí)間分段使負(fù)載變化。,因此，不改變負(fù)載是不可能的。從而，對(duì)于在這種負(fù)載變化時(shí)輸出功率的調(diào)整，需要由負(fù)載變化的頻度和變化量而定，要盡可能考慮經(jīng)濟(jì)的調(diào)整方法。,.,關(guān)于電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法，如表2-3所示:,.,動(dòng)力傳遞方法以電氣為動(dòng)力源的設(shè)備傳遞動(dòng)力的方法有以下幾種：(i)由皮帶傳遞：其特點(diǎn)是A皮帶因打滑、摩擦等損耗多，效率低；B改變皮帶輪直徑，容易改變速度；C負(fù)載急劇變化時(shí)，因轉(zhuǎn)差可緩和振動(dòng)。(ii)直接連接：電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)可直接傳遞出去，效率高。(iii)電磁耦聯(lián)：能控制速度，聯(lián)接器大，設(shè)備費(fèi)高。(iv)齒輪連接：其特點(diǎn)是,A電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩可不變地傳遞，沖擊??；,B改變齒輪可以改變速度。,.,(v)離合器連接：其特點(diǎn)是A有轉(zhuǎn)差損耗，效率低；B由于轉(zhuǎn)差可緩和沖擊；C動(dòng)力可自由接脫。(vi)油壓、氣壓傳遞：其特點(diǎn)是A因?yàn)榘褎?dòng)力變成油壓和氣壓傳遞，需要轉(zhuǎn)換裝置；B在細(xì)小復(fù)雜的部分，用軟管傳遞比較容易；C可用小型裝置輸出較大的轉(zhuǎn)矩；D有漏損，要認(rèn)真管理。,.,如上所述，傳遞方法種類繁多、各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要由最適合設(shè)備的方法傳遞。用油壓和氣壓傳遞動(dòng)力，其優(yōu)點(diǎn)很多，新開發(fā)的機(jī)種也多。但對(duì)改成油壓、氣壓的理由，以及其優(yōu)點(diǎn)和轉(zhuǎn)換損耗等要加以認(rèn)真考慮，這一點(diǎn)也很重要。,.,2制定改造設(shè)備的方針以上從節(jié)能觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)改進(jìn)電動(dòng)設(shè)備和存在問題分別作了說明。接著，應(yīng)制定改造方針，然后再進(jìn)行改造。在這種情況下，雖然找出了存在的問題，但還要考慮從哪方面、采用什么方法進(jìn)行改造等問題，如：由于需要設(shè)備投資，預(yù)算上的問題；改造后效果確實(shí)提高了，但還存在技術(shù)上的問題；不停產(chǎn)進(jìn)行改造，與何時(shí)進(jìn)行的問題等。,.,對(duì)于這些問題的決定要有自信和勇氣，因此，把存在的許多問題加以清理是必要的。(1)確定重點(diǎn)改造項(xiàng)目的方法檢修設(shè)備，可找出存在的許多問題，為了解決這些問題，應(yīng)考慮如何進(jìn)行改造。若要全部改造，就要考慮效果以及是否會(huì)半途而廢。對(duì)存在的問題中，要確定這次改什么、進(jìn)行到什么程度等問題，制定重點(diǎn)集中的目標(biāo)，需要做出改造計(jì)劃。,.,關(guān)于確定重點(diǎn)的方法，可考慮以下幾個(gè)方面：(a)要從現(xiàn)存問題最大的部分、生產(chǎn)上關(guān)鍵部分、認(rèn)為效果較大的部分進(jìn)行改造這種場(chǎng)合，要從企業(yè)整體的目的出發(fā)，不能有任何差錯(cuò)，如果弄錯(cuò)了，就成為不符合要求的改造，也就成為沒有效果的改造。(b)從容易著手的設(shè)備進(jìn)行改造雖然問題弄清楚了，但要進(jìn)行改造，還需要設(shè)備投資,其結(jié)果能否取得投資效果，還有各種擔(dān)心；另外，在技術(shù)上也要充分慎重的研究。因此，作出決定要有很大勇氣，而且，過分考慮結(jié)果也會(huì)什么都決定不下來。如果從容易著手的設(shè)備開始，循序漸進(jìn)地改造，再根據(jù)積累的經(jīng)驗(yàn)還可提出下一步的改造措施，最后往往能達(dá)到預(yù)期的目的。,.,(c)在研究經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，實(shí)施有效的改造計(jì)劃對(duì)于改造的效果，要研究需要多少改造資金以及能在幾年內(nèi)回收投資，一定要進(jìn)行有經(jīng)濟(jì)效益的改造。在這種情況下，計(jì)算投資效果是很重要的。如果得不到效果，可以停止改造；若計(jì)劃不能一次完成，就把目標(biāo)放低一點(diǎn)，再次研究經(jīng)濟(jì)效益，直到能得到效益的時(shí)候再修改計(jì)劃。因此在這個(gè)范圍實(shí)施計(jì)劃是很重要的。設(shè)備改造一旦完成，與新設(shè)備時(shí)相比，改造費(fèi)用總是比較高的，然而，按當(dāng)初想象的形式改造是相當(dāng)困難的。但如果完成第一階段后，再循序漸進(jìn)地研究第二階段的改造，最后往往能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)初的目標(biāo)。,.,(2)改造時(shí)間改造項(xiàng)目決定后，就要計(jì)劃何時(shí)進(jìn)行改造。關(guān)于改造時(shí)間可從長(zhǎng)期和短期兩方而考慮：(i)長(zhǎng)期考慮：損耗量和改造效果的大小；設(shè)備使用年限和折舊年限；生產(chǎn)情況；年投資預(yù)算的估算。(ii)短期考慮：工廠作業(yè)情況和改造停機(jī)時(shí)間；季節(jié)變化；機(jī)器交付期。,.,下面對(duì)上述各項(xiàng)作如下說明：(a)損耗量與改造效果的大小每天每小時(shí)都會(huì)發(fā)生損耗，其量很大。每天都有巨額資金的東西損耗掉，希望能早一天采取改變這種狀態(tài)取得巨大效果的措施。如果投資金額和利息能在一年內(nèi)回收，就應(yīng)該盡快進(jìn)行改造。,(b)設(shè)備使用年限和折舊年限設(shè)備都是有壽命的，使用一定時(shí)間后，效率也會(huì)下降，若用圖表示，就如圖2-2(a)所示。,.,圖2-2設(shè)備改造的時(shí)間（a）設(shè)備效率與折舊年限的關(guān)系；（b）損失的金額與折舊年限的關(guān)系,1-改造時(shí)間P；2-由于效率下降造成的損耗；3-改造時(shí)，一年的費(fèi)用,假定設(shè)備的使用壽命為10年，10年后當(dāng)然要更新，這10年是設(shè)備改造的最長(zhǎng)時(shí)期；此外，由于損耗，損失的金額隨效率降低而增大，如圖2-2(b)的曲線所示。,.,圖2-2設(shè)備改造的時(shí)間（a）設(shè)備效率與折舊年限的關(guān)系；（b）損失的金額與折舊年限的關(guān)系,1-改造時(shí)間P；2-由于效率下降造成的損耗；3-改造時(shí)，一年的費(fèi)用,另一方面，設(shè)備改造的每年費(fèi)用(設(shè)備投資金額的折舊費(fèi)十投資金額的利息-改造效果的效益)，如圖2-2(b)的虛線所示。因此，若現(xiàn)有設(shè)備效率下降的損耗金額，大于設(shè)備改造每年費(fèi)用，則在這時(shí)進(jìn)行改造設(shè)備費(fèi)用小，這是有利的；改造設(shè)備時(shí)間就是圖2-2(b)的損耗曲線和改造費(fèi)用曲線的交點(diǎn)，即圖中P點(diǎn)。只要改造效果大，設(shè)備改造費(fèi)用就小，其交點(diǎn)就越來越短,.,(c)生產(chǎn)情況從長(zhǎng)期生產(chǎn)設(shè)想來看，假定設(shè)備能力不足，就需要增加設(shè)備能力，增加設(shè)備的時(shí)刻就是改造時(shí)間。常有這樣的例子，由于改造設(shè)備，增大了設(shè)備能力，因此，就不需要增加設(shè)備了。(d)每年投資預(yù)算的估算任何企業(yè)設(shè)備投資所需的費(fèi)用，不是沒有限制的。因此，要根據(jù)企業(yè)年度預(yù)算的多少，估計(jì)能在哪些方面進(jìn)行改造，確定輕重緩急，有必要逐年依次按計(jì)劃進(jìn)行。以上是從長(zhǎng)期考慮的。其次，對(duì)于在年預(yù)定計(jì)劃中，應(yīng)確定今年哪些設(shè)備需要改造，以及什么時(shí)候進(jìn)行改造，并應(yīng)對(duì)一年的短期改造想法加以說明。,.,(e)工廠作業(yè)情況和停產(chǎn)改造時(shí)間工廠是靠經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)而提高生產(chǎn)的，停止作業(yè)，損失是非常大的。例如，每月產(chǎn)值為P的工廠，如果停產(chǎn)l天，就損失P30。此外，停產(chǎn)期間的耗費(fèi)加上勞務(wù)費(fèi)、日常經(jīng)費(fèi)等，損失就更大，這些就成為改造所需的費(fèi)用。因此，要盡可能減小損失，仔細(xì)研究年生產(chǎn)計(jì)劃，并進(jìn)行定期檢查。另外，還要調(diào)查作業(yè)區(qū)的停產(chǎn)時(shí)間，充分研究符合計(jì)劃步調(diào)的改造項(xiàng)目、交付日期和改造程序等。(f)季節(jié)變化例如對(duì)制冷設(shè)備的改造，如果在制冷期結(jié)束的9月進(jìn)行，此設(shè)備在來年7月使用。因此，在使用前9個(gè)月改造完了，改造效果要到來年7月才能表現(xiàn)出來。這樣，9個(gè)月的投資就白白浪費(fèi)掉了，設(shè)備投資償還費(fèi)和利息(即成本)提高了，改造的效果就減小了。所以，在即將使用之前，盡可能實(shí)施改造計(jì)劃也是很重要的。,.,(g)機(jī)器交付日期設(shè)備改造時(shí)，改造設(shè)備所需的機(jī)器，有的進(jìn)貨時(shí)間要花一年以上。為此，對(duì)何時(shí)進(jìn)行工程改造、在何時(shí)訂貨以及何時(shí)完成設(shè)計(jì)等，需要作出完成改造目標(biāo)的周密的進(jìn)度表，并使之符合改造進(jìn)度的計(jì)劃。以上是關(guān)于改造時(shí)間的說明，但改造最佳時(shí)間是新建或增加設(shè)備的時(shí)候。因?yàn)榕f設(shè)備改造花費(fèi)大，即使有相當(dāng)大的改造效果，經(jīng)濟(jì)上也不合算。而新建和增加設(shè)備是從零開始，怎么改造都行，只要不失去改造時(shí)機(jī)就能實(shí)現(xiàn)設(shè)備合理化。但若到了改造時(shí)機(jī)，再急急忙忙籌劃，即使好方案也不易實(shí)現(xiàn)，因此，要經(jīng)常掌握問題的發(fā)展，有意識(shí)地進(jìn)行研究是很重要的。,.,3設(shè)備改造的經(jīng)濟(jì)效益改選方案出來后，應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，作為決定改造意向的資料。其最簡(jiǎn)單的方法是計(jì)算幾年能回收改造的費(fèi)用，可用式子表示為,具體的經(jīng)濟(jì)效益研究如下：（1）改造效果,.,（2）改造的投資金額,（3）改造工程增加的年費(fèi)用,（4）改造效益,.,（5）改造工程實(shí)施的起點(diǎn)改造效果改造工程用經(jīng)費(fèi)增加額（6）計(jì)算改造效果用的電能和石油等單價(jià)的確定方法,由于石油和電能單價(jià)逐年上漲。在這種情況下，用現(xiàn)在的單價(jià)也行，但為了更精確的計(jì)算，可延長(zhǎng)過去單價(jià)上升曲線，算出估計(jì)單價(jià)，就比較精確(參見圖2-3)。,.,二、電動(dòng)設(shè)備節(jié)電方法作為動(dòng)力源的電動(dòng)機(jī)，從家用電器到鋼鐵、汽車、化學(xué)、造紙以及生產(chǎn)設(shè)備等工礦企業(yè)中使用得非常廣泛，將來會(huì)使用得更廣泛。電是由水力、石油、煤炭、鈾等一次能源轉(zhuǎn)變而成的二次能源，約占能源總需要量的30%。因此，合理用電是企業(yè)經(jīng)營(yíng)上對(duì)付電費(fèi)上漲及供電不穩(wěn)定局面的非常重要的措施。,.,電動(dòng)設(shè)備節(jié)電的具體做法有以下幾方面：(1)采用高效機(jī)器減小耗電量；(2)改進(jìn)控制方式，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率；(3)提高功率因數(shù)，節(jié)省電費(fèi)；(4)改變驅(qū)動(dòng)容量，達(dá)到最佳運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；(5)防止空轉(zhuǎn)，減小不必要的耗電量；(6)改善動(dòng)力傳遞方式，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率。,應(yīng)對(duì)以上這些方面進(jìn)行綜合分析研究，決定實(shí)施方法。關(guān)于(3)(5)項(xiàng)，往往要由各用戶充分研究后實(shí)施。在(1)項(xiàng)中，就電動(dòng)機(jī)來說，與標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)相比，效率高的電動(dòng)機(jī)就相當(dāng)于節(jié)電型電動(dòng)機(jī)。(2)項(xiàng)指電動(dòng)機(jī)變速運(yùn)轉(zhuǎn)，有改變定子頻率調(diào)速、調(diào)節(jié)定子電壓調(diào)速等等方法。,.,三、節(jié)電原理由于電力供需矛盾的日益突出，嚴(yán)重束縛和制約了經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家電監(jiān)會(huì)聯(lián)合下發(fā)了加強(qiáng)電力需求側(cè)管理工作的指導(dǎo)意見的通知，明確要求電力用戶增強(qiáng)節(jié)能意識(shí)，積極采用先進(jìn)的節(jié)電技術(shù)與產(chǎn)品，優(yōu)化用電方式，提高電源使用效率，減小電力消耗。電價(jià)的不斷上漲，導(dǎo)致電費(fèi)開支占各企事業(yè)單位總費(fèi)用的比重越來越大，在有的單位甚至成了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也是困擾已久的管理難題。在這種形勢(shì)下，及時(shí)采用先進(jìn)的節(jié)電技術(shù)和產(chǎn)品，以降低費(fèi)用，獲取長(zhǎng)期收益便勢(shì)在必行，也是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，建立節(jié)約型和諧社會(huì)的必由之路。,.,1系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)概述隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在需求側(cè)電力系統(tǒng)中用電設(shè)備的多樣化，產(chǎn)生的浪涌、諧波導(dǎo)致了用電環(huán)境的惡化，這些浪涌、諧波不但危害用電設(shè)備本身的使用安全和使用壽命，同時(shí)也導(dǎo)致用電量上升，增加了用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。中國(guó)在很早以前就有了一些節(jié)電技術(shù)，但這些技術(shù)是基于當(dāng)時(shí)供電電壓不穩(wěn)的基礎(chǔ)上開發(fā)的，主要的功能局限在變頻、調(diào)整電壓以及無源濾波上，在中國(guó)的應(yīng)用已經(jīng)很多年，但一直沒有得到大面積的推廣，主要原因如下：,（1）變頻技術(shù)產(chǎn)生大量的奇次諧波，雖然在單臺(tái)設(shè)備上節(jié)約電能，但嚴(yán)重影響了其它設(shè)備的使用壽命和使用效率；,（2）變頻器只針對(duì)可調(diào)速電機(jī)，應(yīng)用環(huán)境有限；,（3）變頻器串聯(lián)接入客戶的低壓電力系統(tǒng)，對(duì)客戶的供電安全存在隱患。,.,由系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)和專用節(jié)電技術(shù)組成的新型節(jié)電技術(shù)以其安全、經(jīng)濟(jì)、有效的特點(diǎn)逐漸取代了變頻器等傳統(tǒng)節(jié)電產(chǎn)品，經(jīng)過幾年在全國(guó)的應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，得到了大量客戶的認(rèn)可，顯示出了系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)，其產(chǎn)品價(jià)格只有傳統(tǒng)節(jié)電產(chǎn)品的50，對(duì)于客戶來說有更好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，而且能適應(yīng)客戶電力系統(tǒng)的增容和負(fù)荷特點(diǎn)變化，主要來說，系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)具有以下特點(diǎn)：,（1）系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)的價(jià)值：節(jié)省10%以上的電費(fèi)開支；保護(hù)用電設(shè)備，降低維護(hù)費(fèi)用；延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。,（2）節(jié)電率高于10。,（3）安全性：系統(tǒng)節(jié)電器并聯(lián)接入，對(duì)原電力系統(tǒng)無任何負(fù)面影響；產(chǎn)品內(nèi)置高靈敏度電子保護(hù)器、外裝空氣開關(guān)雙保險(xiǎn)；專用串聯(lián)產(chǎn)品設(shè)有自動(dòng)旁路功能，安全性高。,.,（4）投資總額相當(dāng)于以下兩種表述方式之一：年用電總量(萬度)的1/8(萬元)；年平均實(shí)際運(yùn)行功率的1/25（萬元）。（5）二年左右收回全部投資。（6）產(chǎn)品使用壽命10年以上，投資回收比為15。,2系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)原理在討論系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)原理之前，我們先了解什么是瞬變、浪涌和諧波。（1）什么是瞬變？,.,（1）什么是瞬變？,瞬變是一種瞬間的高爆發(fā)的電能，無論是民用電還是工業(yè)用電，它們存在于幾乎所有的電力系統(tǒng)中。這些瞬變、浪涌從發(fā)生到消失的過程非常之快，屬于微秒到皮秒級(jí)，而其電壓幅值可以高出正常電壓的幾十、幾百甚至幾千倍。據(jù)實(shí)驗(yàn)證明：在120V的電路中，電流為15A/小時(shí)，瞬變、浪涌發(fā)生的頻率為40000個(gè)/小時(shí)，持續(xù)時(shí)間為100微秒。,.,（2）瞬變是如何產(chǎn)生的？瞬變產(chǎn)生的來源主要有兩個(gè)方面：一是環(huán)境的。雷電感應(yīng)電壓、輸變電站大型開關(guān)的閉合、鄰居大型負(fù)載的起停，都會(huì)伴隨有瞬變進(jìn)入到用電系統(tǒng)。環(huán)境因素產(chǎn)生的瞬變占一個(gè)系統(tǒng)瞬變總量的20%-30%；二是用電系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的，它占一個(gè)系統(tǒng)瞬變總量的70%-80%。任何負(fù)載的起停和運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生大量的瞬變，再反饋到本身的用電系統(tǒng)中。電弧放電也是瞬變的一個(gè)主要來源。它可能是由不良和松動(dòng)的電氣連接引起，或由老舊的不干凈的電刷引起。,隨著科技的迅速發(fā)展，與信息產(chǎn)業(yè)相關(guān)的電子設(shè)備如激光打印機(jī)、電腦工作站、各種服務(wù)器、調(diào)制解調(diào)器、路由器、掃描器、傳真機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接入商工作站等設(shè)備，由于體積越來越小的電子集成線路板及芯片對(duì)系統(tǒng)過電壓的防護(hù)非常脆弱，而整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生出的大量的、無時(shí)不在的瞬變，通過設(shè)備線路擴(kuò)散，反饋到電網(wǎng)中，影響到整個(gè)系統(tǒng)。,.,（3）瞬變與增加電耗的直接和間接的關(guān)系瞬變使一個(gè)用電系統(tǒng)的電耗增加的方式有三種：系統(tǒng)效率下降瞬變對(duì)所有的開關(guān)裝置、接觸元件、線包繞組、半導(dǎo)體元件等，都有沖擊作用，使電機(jī)、燈光及系統(tǒng)中所有的用電裝置的用電效率下降。研究發(fā)現(xiàn)，瞬變使線路電耗增加8.05%。由于經(jīng)年累月的沖擊，瞬變會(huì)在開關(guān)裝置及其它接觸性器件上造成氧化性碳膜層。在電機(jī)接觸器上，每1歐姆阻抗的氧化性碳膜層的生成和存在，可使電機(jī)的效率損失13%。對(duì)于變壓器而言，瞬變將使變壓器效率降低10%-30%。,.,電機(jī)溫度升高電機(jī)的溫升是由于瞬變使電感性負(fù)載電流損失增加和銅損提高而造成，由于瞬變高壓的沖擊，多余的電能轉(zhuǎn)換成熱能，因而使電機(jī)的溫度上升。電機(jī)溫度每上升1度，大約增加4%的電耗。電表轉(zhuǎn)速加快驅(qū)動(dòng)電度表表盤的同時(shí)性力矩的大小，取決于電路中同時(shí)性電壓與電流的大小。由于瞬變是突發(fā)式的過壓，因此會(huì)嚴(yán)重地影響感性電度表表盤的作用力矩和轉(zhuǎn)速，使表盤發(fā)生階躍式的轉(zhuǎn)快，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致電度表對(duì)一個(gè)系統(tǒng)總的用電量的過度計(jì)量，此種過度計(jì)量，最高幅度可達(dá)30%。,.,通過以上的闡述，可以得出以下結(jié)論：瞬變的危害不僅會(huì)使一個(gè)系統(tǒng)的電耗增加、用戶多付電費(fèi)，而且嚴(yán)重影響到設(shè)備的安全。赫氏菲爾得先生持續(xù)了7年的時(shí)間的一系列研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電機(jī)線包繞組的耐壓從2000V提高到6000V以上的耐壓水平時(shí)，電機(jī)被燒毀的機(jī)會(huì)減低80%。該項(xiàng)研究不但證明了瞬變對(duì)電機(jī)安全性的影響，還說明2000V6000V之間的瞬變對(duì)電機(jī)安全性的影響最大。但問題是提高了線包繞組的耐壓水平意味著電機(jī)的制造成本提高，故不是一個(gè)解決問題的切實(shí)可行的方法。除電機(jī)外，瞬變還影響到所有的電子設(shè)備、電腦系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、配電設(shè)備，使它們蕩機(jī)、損壞、壽命縮短、發(fā)生火災(zāi)等。,.,（4）節(jié)電原理系統(tǒng)節(jié)電器經(jīng)由緩沖、降溫、潔凈三大綜合作用，而最終達(dá)到節(jié)電的作用。緩沖節(jié)電系統(tǒng)節(jié)電器的應(yīng)用將從兩個(gè)方面切斷瞬變對(duì)電表的階躍式?jīng)_擊：一是堵截外部的來路；二是切斷內(nèi)部的回路。系統(tǒng)節(jié)電器可使電表的計(jì)量復(fù)歸正常，用多少電，電表就正常計(jì)量多少。,降溫節(jié)電前面已經(jīng)提到，由于瞬變的影響，鐵芯材料由于過度的磁滯而使電流損失增加，結(jié)果使感性負(fù)載，尤其是電機(jī)、變壓器的溫度上升，用電效率下降。系統(tǒng)節(jié)電器的箝位電壓在火線與零線間的箝位值為250V，所有高于250V的電壓均被迅速抑制，從而抑制了過壓，使其對(duì)末端負(fù)載和整個(gè)系統(tǒng)的影響減少到最輕的程度。,.,清潔節(jié)電系統(tǒng)節(jié)電器在正確安裝之后，會(huì)使接觸器及電路中的氧化性碳膜層不再生成，甚至使接觸器觸頭表面已形成的氧化性碳膜層逐步剝落，舒緩阻滯，提高系統(tǒng)的用電效率。,到目前為止，我們所說的其實(shí)只是涉及系統(tǒng)節(jié)電器的一般性節(jié)電原理。通過瞬變抑制而實(shí)現(xiàn)節(jié)電，系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)電器都對(duì)布控點(diǎn)的電壓、電流進(jìn)行監(jiān)控：高于箝位電壓的浪涌電壓箝位限制、整形處理后重新輸入原電路。從技術(shù)手段上講，還要滿足兩個(gè)基本的要求：,第一，系統(tǒng)節(jié)電器的反應(yīng)速度必須極快，要超過多數(shù)瞬變的速度。多數(shù)瞬變的發(fā)生速度都非常之快，快到數(shù)億分之一秒。為了保證抑制的效果，系統(tǒng)節(jié)電器采用高科技半導(dǎo)體元件，使得它的反應(yīng)速度超過1012秒，比電腦的速度都要快幾倍；,.,第二，箝位電壓要足夠低，保證那些電壓峰值不高的瞬變也能被捕捉到，以保證抑制的效果。,要做到這兩點(diǎn)，非常的不容易。它對(duì)產(chǎn)品的元器件的設(shè)計(jì)及性能要求極高。既要極快的速度，又要極低的箝位，對(duì)設(shè)計(jì)者和制造商的挑戰(zhàn)性都相當(dāng)大。,隨著不間斷電源（UPS）等電子及整流設(shè)備的日益廣泛的普及和應(yīng)用，工業(yè)用電環(huán)境中的瞬變污染也日益嚴(yán)重。通用節(jié)電器以其高科技的手段和優(yōu)異的性能，為我們開辟了一個(gè)通過清除電力污染而實(shí)現(xiàn)節(jié)電降耗和保護(hù)設(shè)備安全的新途徑。,.,3專用節(jié)電技術(shù)原理主要有燈光節(jié)電器、電機(jī)節(jié)電器、空調(diào)節(jié)電器等。這里只介紹電機(jī)節(jié)電器。工業(yè)和商業(yè)用于驅(qū)動(dòng)的電機(jī)絕大多數(shù)都是鼠籠式交流感應(yīng)電機(jī)。此類電機(jī)具有成本低、堅(jiān)固耐用、可靠性高、使用簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。,每臺(tái)電機(jī)都必須消耗一定的能量以提供磁場(chǎng)讓電機(jī)連續(xù)工作。當(dāng)供給籠形電機(jī)的電壓恒定時(shí)，由此產(chǎn)生的磁通也保持恒定，在額定轉(zhuǎn)速下，磁場(chǎng)消耗的能量保持恒定，與負(fù)載所需的轉(zhuǎn)矩?zé)o關(guān)。支持負(fù)載轉(zhuǎn)矩的能量取決于轉(zhuǎn)矩的大小。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速會(huì)稍微下降（轉(zhuǎn)差率增大），使得感應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流上升以