電機(jī)能效提升基本知識(shí)0528

1、電機(jī)及系統(tǒng)電機(jī)及系統(tǒng)-能效及節(jié)能能效及節(jié)能 中國(guó)中國(guó). .東莞東莞 20142014年年5 5月月2626日日提綱電機(jī)，能效管理電機(jī)系統(tǒng)，效率提升與節(jié)能可視能效提升簡(jiǎn)捷的節(jié)能測(cè)試方法1 12 23 3推動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)能效提升有形之手4 41.1 電機(jī)1電機(jī)，電機(jī)Y Y型電機(jī)型電機(jī)伺服電機(jī)伺服電機(jī)高壓電機(jī)高壓電機(jī)1.1 電機(jī)1電機(jī)，電機(jī)電機(jī)的身份證電機(jī)的身份證電機(jī)型號(hào)：電機(jī)型號(hào)：YE3YE3-315M-4-315M-4；電壓：電壓：380380伏伏（低壓電機(jī)）（低壓電機(jī)）生產(chǎn)年限（或生產(chǎn)年限（或購置日期）：購置日期）：2013.122013.12功率：功率：132KW132KW電機(jī)，電機(jī)1.1 電機(jī)

2、1.1 電機(jī)1電機(jī)，電機(jī)Y 280 M 2 Y 280 M 2 -4 -4 -90KW-90KW異步異步 機(jī)座機(jī)座 中機(jī)座中機(jī)座 鐵芯長(zhǎng)鐵芯長(zhǎng) 電機(jī)級(jí)數(shù)電機(jī)級(jí)數(shù) 功率功率 中心高中心高T 132 S 2 T 132 S 2 -2 -2 -22KW-22KW同步同步 機(jī)座機(jī)座 短機(jī)座短機(jī)座 鐵芯長(zhǎng)鐵芯長(zhǎng) 電機(jī)級(jí)數(shù)電機(jī)級(jí)數(shù) 功率功率 中心高中心高1.3 電機(jī)1電機(jī)，種類變壓器變壓器旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)直線電機(jī)直線電機(jī)靜止的電機(jī)靜止的電機(jī)有限半徑的電機(jī)有限半徑的電機(jī)無限半徑的電機(jī)無限半徑的電機(jī)1.4 電機(jī)-分類 功率功率0.75kW0.75kW以下以下 一般為單相供電，一般為單相供電，用于家電用于家電

3、功率功率4000kW4000kW高精密機(jī)械或高精密機(jī)械或控制裝置控制裝置 功率功率0.753550kW0.753550kW中小型中小型電機(jī)電機(jī)微特微特電機(jī)電機(jī)分馬力分馬力電機(jī)電機(jī)大型大型電機(jī)電機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)、機(jī)床、電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)、機(jī)床、磨機(jī)、軋機(jī)、攪拌機(jī)等等磨機(jī)、軋機(jī)、攪拌機(jī)等等我國(guó)交流低壓異步電機(jī)發(fā)展歷史1.1 電機(jī)-歷史高品質(zhì)的生產(chǎn)流水線高品質(zhì)的生產(chǎn)流水線沖片流水線沖片流水線噴漆水線噴漆水線通電流水線通電流水線裝配流水線裝配流水線檢測(cè)流水線檢測(cè)流水線1.3 電機(jī)-生產(chǎn)GB 18613-2012 GB 18613-2012 中

4、小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)效等級(jí)：節(jié)能電機(jī)節(jié)能電機(jī)為經(jīng)節(jié)能認(rèn)證的能效等級(jí)為為經(jīng)節(jié)能認(rèn)證的能效等級(jí)為2 2級(jí)以上級(jí)以上的電機(jī)。的電機(jī)。 （20122012年年9 9月執(zhí)行）月執(zhí)行）1.2 能效管理o又稱能源效率標(biāo)識(shí)，表示產(chǎn)品能源效率等級(jí)等性能指標(biāo)的一種信息標(biāo)簽，目的是為用戶和消費(fèi)者的購買決策提供必要的信息，以引導(dǎo)和幫助消費(fèi)者選擇高能效節(jié)能產(chǎn)品。o節(jié)能認(rèn)證，達(dá)到2級(jí)及以上能效才能申請(qǐng)節(jié)能證。o電動(dòng)機(jī)能效限定值在額定輸出功率的效率不低于三級(jí)的規(guī)定。1.2 能效管理1.2 能效管理功率功率級(jí)級(jí)-KW-KW新新1級(jí)級(jí)效率效率新新2級(jí)級(jí)效率效率舊舊3級(jí)效級(jí)效率

5、率新新2級(jí)級(jí)-舊舊3級(jí)級(jí)效率效率新新1級(jí)級(jí)-舊舊3級(jí)級(jí)效率效率4-1.14-1.187.487.484.184.176.276.27.9%7.9%11.2%11.2%4-1.54-1.588.188.185.385.378.378.37.0%7.0%9.8%9.8%6-1.16-1.184.184.1818172727.0%7.0%12.1%12.1%6-1.56-1.586.286.282.582.576766.5%6.5%10.2%10.2%4-2004-20096.696.6969694.994.91.1%1.1%1.7%1.7%1.2 能效管理YE3YE3高效電機(jī)的技術(shù)要點(diǎn)高效電機(jī)的技

6、術(shù)要點(diǎn)高效電機(jī)高效電機(jī)YE3YE3：1.1.效率指標(biāo)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)效率指標(biāo)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2012GB18613-2012中的中的2 2級(jí)能效符合國(guó)際級(jí)能效符合國(guó)際IEC60034-30IEC60034-30中的中的IE3IE3能效等級(jí)能效等級(jí)2.2.材料技術(shù)材料技術(shù)硅鋼，純鋁，銅（更純）硅鋼，純鋁，銅（更純）3.3.繞線技術(shù)（專利技術(shù)）繞線技術(shù)（專利技術(shù)）4.4.降溫技術(shù)（高效降技術(shù)）降溫技術(shù)（高效降技術(shù)）5.5.提高加工精度技術(shù)提高加工精度技術(shù)目的：降低鐵耗銅耗，減少雜散損耗，減少機(jī)械摩擦目的：降低鐵耗銅耗，減少雜散損耗，減少機(jī)械摩擦1.2 能效管理-高效電機(jī)提綱電機(jī)，能效管理電

7、機(jī)系統(tǒng)，效率提升與節(jié)能可視能效提升簡(jiǎn)捷的節(jié)能測(cè)試方法1 12 23 3推動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)能效提升有形之手4 42.1 電機(jī)系統(tǒng)1電機(jī)，系統(tǒng)水泵系統(tǒng)水泵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)制冷機(jī)系統(tǒng)制冷機(jī)系統(tǒng)2.1 電機(jī)系統(tǒng)1電機(jī)，系統(tǒng)紙機(jī)系統(tǒng)紙機(jī)系統(tǒng)2.2電機(jī)系統(tǒng)能效電機(jī)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于冶金、石化、化工、煤炭、建材、公用設(shè)施、電機(jī)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于冶金、石化、化工、煤炭、建材、公用設(shè)施、家用電器等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域家用電器等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域據(jù)統(tǒng)計(jì)測(cè)算據(jù)統(tǒng)計(jì)測(cè)算,2011,2011年我國(guó)電機(jī)保有量約年我國(guó)電機(jī)保有量約1717億千瓦，總耗電量約億千瓦，總耗電量約3 3萬億萬億kWhkWh，占全社會(huì)總用電量的，占全社會(huì)總用電量的64

8、%64%，其中工業(yè)領(lǐng)域電機(jī)總用電量為，其中工業(yè)領(lǐng)域電機(jī)總用電量為2.62.6萬萬億億kWhkWh，占工業(yè)用電的，占工業(yè)用電的75%75%。東莞電機(jī)能效提升東莞電機(jī)能效提升180180萬萬KWKW，年耗電約年耗電約108108億億kw.hkw.h。控控制制裝裝置置電機(jī)及系統(tǒng)電機(jī)及系統(tǒng)其他電機(jī)其他電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電電機(jī)機(jī)水泵水泵風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)空壓機(jī)空壓機(jī)起重起重傳輸傳輸機(jī)床機(jī)床負(fù)負(fù)載載工業(yè)用電機(jī)工業(yè)用電機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)-絕對(duì)用電耗絕對(duì)用電耗能大戶！能大戶！系統(tǒng)提升電機(jī)系統(tǒng)效率系統(tǒng)提升電機(jī)系統(tǒng)效率5-10%5-10%，年可實(shí)現(xiàn)節(jié)電，年可實(shí)現(xiàn)節(jié)電1300-23001300-2300億度，相億度，相當(dāng)于當(dāng)于2-

9、32-3個(gè)三峽電站的發(fā)電量。按此計(jì)算東莞可節(jié)電個(gè)三峽電站的發(fā)電量。按此計(jì)算東莞可節(jié)電9 9億億kw.hkw.h以上。以上。2.2電機(jī)系統(tǒng)能效2.3 電機(jī)系統(tǒng)能效提升的基本概念u 電機(jī)系統(tǒng)電機(jī)系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、被拖動(dòng)裝包括電動(dòng)機(jī)、被拖動(dòng)裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制（調(diào)速）系統(tǒng)置、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制（調(diào)速）系統(tǒng)以及管網(wǎng)負(fù)荷等。以及管網(wǎng)負(fù)荷等。u 電機(jī)系統(tǒng)能效提升電機(jī)系統(tǒng)能效提升首先滿足首先滿足負(fù)載負(fù)載要求要求功能的前提下，設(shè)計(jì)、制造和功能的前提下，設(shè)計(jì)、制造和選用合適的部件，使它們選用合適的部件，使它們合理匹配合理匹配，以使系統(tǒng)綜合節(jié)能效果和性價(jià)比，以使系統(tǒng)綜合節(jié)能效果和性價(jià)比達(dá)到最佳或較佳，單一環(huán)節(jié)的效率達(dá)到

10、最佳或較佳，單一環(huán)節(jié)的效率提高效果并不理想提高效果并不理想2.4 淘汰及電機(jī)系統(tǒng)更換改造方法拖動(dòng)設(shè)備：水泵新增變頻系統(tǒng)拖動(dòng)設(shè)備：風(fēng)機(jī)更換老舊風(fēng)機(jī)，提高風(fēng)機(jī)能效按照負(fù)荷調(diào)節(jié)用能， 有效節(jié)約能源 更換老舊水泵提高水泵能效更換高效電機(jī)，根據(jù)工藝要求進(jìn)行匹配原控制系統(tǒng)改造淘汰電機(jī)改造原來老舊控制系統(tǒng)，達(dá)到最佳控制更換高效電機(jī)拖動(dòng)設(shè)備：轉(zhuǎn)軸更換老舊轉(zhuǎn)軸， 提高轉(zhuǎn)軸能效2.5 電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)高效電機(jī)置換系統(tǒng)匹配變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)應(yīng)用范圍廣節(jié)電率1050%適合流量調(diào)節(jié)范圍大、頻率高的場(chǎng)合解決大馬拉小車解決重載大慣量起動(dòng)效果直觀適用于長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)載電機(jī)使用密度大關(guān)聯(lián)度高產(chǎn)能上下游互相影響變極變速節(jié)能技術(shù)

11、推廣應(yīng)用高壓電機(jī)改造流量調(diào)節(jié)定量的風(fēng)機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化控制相控調(diào)壓負(fù)荷率變化功率因數(shù)低伺服電機(jī)系統(tǒng) 無滑環(huán)繞線電機(jī) 多功率電機(jī)通過研究，提出根據(jù)電機(jī)負(fù)載特性、多種不同工況進(jìn)行詳細(xì)劃分，提出相應(yīng)匹配節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能源最優(yōu)利用率，主要節(jié)能匹配技術(shù)有： 2、永磁同步電動(dòng)機(jī)匹配節(jié)能技術(shù)適用負(fù)荷變化較頻繁、經(jīng)常運(yùn)行于空載、輕載狀態(tài)的負(fù)載，在車床、沖床、化纖、紡織、拉絲類設(shè)備上應(yīng)用，有較好節(jié)能效果，節(jié)電率超過10以上，注塑機(jī)和擠出機(jī)行業(yè)節(jié)電率在20%-70%2.5 電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)控制器控制器注塑機(jī)注塑機(jī)伺服電機(jī)伺服電機(jī)3、變極調(diào)速節(jié)能技術(shù)u主要用于大功率電機(jī)或者高壓電機(jī)系統(tǒng)改造。通過改變

12、定子繞組的接線方式，達(dá)到改變電機(jī)的極數(shù)，實(shí)現(xiàn)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。適用于需要定量調(diào)節(jié)、但不需要頻繁調(diào)節(jié)流量的場(chǎng)所，如某些風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載，由于環(huán)境條件（如季節(jié)、溫度等）發(fā)生變化要求對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，其調(diào)速精度要求不高。其綜合節(jié)電率可達(dá)到1030%。u針對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)等需要定量調(diào)節(jié)流量的場(chǎng)所，將單速電機(jī)再制造成變極雙速高壓電機(jī)，比采用變頻器調(diào)速具有投資少、成本低、節(jié)能效果好、對(duì)電網(wǎng)無污染、不受場(chǎng)地限制等優(yōu)點(diǎn)2.5 電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)4、變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)%可用于高壓、低壓電機(jī)系統(tǒng)改造。通過改變交流異步電動(dòng)機(jī)的供電電源頻率，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。主要適用于負(fù)荷變化較大、需頻繁調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的場(chǎng)所，對(duì)于轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速二

13、次方變化的風(fēng)機(jī)、水泵負(fù)載，有較好的節(jié)能效果。綜合節(jié)電率可達(dá)到1050%。5、調(diào)壓節(jié)能技術(shù)%可用于高壓、低壓電機(jī)系統(tǒng)改造。通過檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的電壓與電流相位差，并實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電壓，使電機(jī)輸出功率與實(shí)時(shí)負(fù)載精確匹配，以有效降低電機(jī)的損耗；主要適用于負(fù)荷率較低、功率因數(shù)較低、負(fù)載變化較大且速度恒定的場(chǎng)所，如機(jī)床、輸送帶等。綜合節(jié)電率可達(dá)到2 5%。6、功率因數(shù)補(bǔ)償技術(shù)%適用于負(fù)荷功率因數(shù)低、負(fù)載功率變化大，變化速度快、有諧波源且諧波污染大的電機(jī)集群，如鋼廠、化工廠、機(jī)械加工廠等。綜合節(jié)電率為4%左右。2.5 電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)提綱電機(jī)，能效管理電機(jī)系統(tǒng)，效率提升與節(jié)能可視能效提升簡(jiǎn)捷的節(jié)能測(cè)試方法1 12

14、 23 3推動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)能效提升有形之手補(bǔ)貼4 41、高效電機(jī)YE3節(jié)能量適用于負(fù)載率較高（50%以上）、年運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，運(yùn)行效率平均提高3%5%以11kW、4極電機(jī)為例，Y系列（低于3級(jí)能效）電機(jī)效率為88.4%，YE3（2級(jí)能效)電機(jī)效率為91.4%（3%/KW節(jié)能率），年運(yùn)行時(shí)間為4000h，負(fù)荷率為0.75，可得采用高效率電機(jī)每年的電能節(jié)約為：=(1/0.884-1/0.914)x11x6000 x0.75=1838kwh=(1/0.884-1/0.914)x11x6000 x0.75=1838kwh按每度電費(fèi)0.8元計(jì)，一年可節(jié)約電費(fèi)1470元。每千瓦年節(jié)電133元。平均1

15、1KW計(jì)算，有10000KW，年節(jié)電量133萬元。10年1330萬元。3.1 電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量2、高效電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量大約估算電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量：按照節(jié)能率8%/KW計(jì)算，年節(jié)電量：8%/KW*20小時(shí)*300天*0.8元=384元/KW你有10000KW，年節(jié)電量384萬元，10年節(jié)電量3840萬元。3.1 電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量 電機(jī)效率的定義u電機(jī)的效率=P2/P1uP2=電機(jī)的輸出功率 P1=電機(jī)的輸入功率u電機(jī)能效提升（ 2- 1），這就是節(jié)能率輸入電功率輸入電功率輸出機(jī)械功率輸出機(jī)械功率3.2 電機(jī)效率 系統(tǒng)效率的定義u電機(jī)系統(tǒng)的效率=P2/P1uP2=電機(jī)系統(tǒng)的輸出功率 （比如水泵輸出功率等）

16、P1=電機(jī)的輸入功率輸入電功率輸入電功率輸出水機(jī)械功率輸出水機(jī)械功率（流量，壓力）（流量，壓力）3.3 電機(jī)系統(tǒng)效率3、高效電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量測(cè)算高效電機(jī)節(jié)電量=（耗電量/系統(tǒng)產(chǎn)量（高效電機(jī)系統(tǒng)）-耗電量/系統(tǒng)產(chǎn)量（低效電機(jī)系統(tǒng)）*系統(tǒng)產(chǎn)量。（相同測(cè)試條件：如時(shí)間，壓力等）節(jié)能率=節(jié)能量/耗電量（高效系統(tǒng)）3.4 電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量測(cè)算3、高效電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量測(cè)算電機(jī)型號(hào)相數(shù)有功電能無功電能視在電能累計(jì)有功電量（kwh)測(cè)試時(shí)間管道流速（m/s）管道流量（M3/s）累計(jì)流量（M3）測(cè)試時(shí)間備注YE3-1806-4L13.5982.3284.24810.751 30分鐘3.46156.845923分鐘東莞

17、電機(jī)(高效)L23.5762.4334.2843.57163.21L33.5772.6164.4023.39149.87合計(jì)10.7517.37712.934Y-1806-4L13.5882.1024.13710.8830分鐘3.53159.225923分鐘順德電機(jī)（舊）L23.6292.1384.1913.45157.71L33.6632.4224.3553.37146.52合計(jì)10.886.66212.683測(cè)試條件：泵不變化，更換電機(jī)，壓力統(tǒng)一按照1m計(jì)算（壓力小沒有顯示）測(cè)試時(shí)間：2014年5月10日17:00-21:003.4 電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量測(cè)算3、高效電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量測(cè)算高效電機(jī)節(jié)電量=（耗電量/系統(tǒng)產(chǎn)量（高效電機(jī)系統(tǒng)）-耗電量/系統(tǒng)產(chǎn)量（低效電機(jī)系統(tǒng)）*系統(tǒng)產(chǎn)量=(10.88/59-10.751/59)*59=0.129kw.h節(jié)能率=節(jié)能量/耗電量（改造前系統(tǒng)）=0.129/10.88=1.2%3.4 電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量測(cè)算3、高效電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量測(cè)算1. 簡(jiǎn)單系統(tǒng)：水量，風(fēng)量等作為產(chǎn)量2. 復(fù)雜系統(tǒng)：（1）生產(chǎn)線產(chǎn)品產(chǎn)量（2）車間產(chǎn)品產(chǎn)量3. 利用我們熟悉的節(jié)能考核中節(jié)能量的計(jì)算方法3.4 電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量測(cè)算提綱電機(jī)，能效管理電機(jī)系統(tǒng)