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电动机的节能
作者:山东西子电机 发布日期:2019-08-07 05:58

  

  
  

  一、异步电动机能量损耗的组成
1、铜损耗:定子铜损;转子(rotor)铜损;杂散损耗。
2、铁芯损耗。
3、机械损耗:通风损耗;摩擦损耗。
从以上列出的异步电动机能量损耗看,铜损耗和铁损耗我们在检修中是不宜改变的,它们是由设计决定的,而机械损耗是可以改变的。高压电机指额定电压在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。高压电机分为: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、减少电动机机械损耗的主要方法
减少电动机机械损耗主要从以下几个方面入手解决:

  (1)采用高效率的风扇(如机翼型轴流风扇);
(2)调整风罩与扇叶外圆之间的间隙;
(3)轻载电动机适当缩小风扇外径;
(4)采用高质量的轴承;
(5)采用优质润滑油;
(6)提高电机装配(assemble)质量;

  三、减少电动机机械损耗的具体措施(指针对问题的解决办法)
(一)调整马达风扇以降低机械损耗
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。高压电动机梭型线圈绕制后,用收缩带,黄蜡绸带等绝缘材料包扎,目的是:保护线圈外绝缘、层间绝缘、匝间绝缘不至于损坏。在拉型机时免受模具夹具、鼻端销钉等摩擦,防止松动变形。定子绕组有电流流过后产生铜(化学式Cu)损耗,经槽绝缘材料把热传导给定子铁芯,再由定子铁芯传给电机外壳散发到空间。转子的热量(Heat)是由转子铝耗及其摩擦产生的,它传给转子铁芯和内风扇表面,靠内风扇搅拌使热量散发在电机内空间,再传给定子铁芯、端盖、机座,定、转子这两股热量均由外风扇吹散。因此,外风扇风量(定义:单位时间内空气的流通量)的大小是决定电动机的温度不能超过其绝缘材料等级所允许温度的关键。
国家标准规定了各种绝缘等级的电动机在额定运行条件下的允许温升,要求电动机中最热点温度不允许超过其绝缘等级的极限温度,而电机常用绝缘等级如下表:
其中:允许温升=允许温度极限—环境温度规定值—热点温差
绕组的热点温差是指当电动机带额定负载时,绕组热点的稳定温度与绕组平均温度之差。
当电动机处于空载或轻载时,电动机总损耗要比额定时小,而风量(定义:单位时间内空气的流通量)与电动机总损耗成正比关系,所以风扇处于“大马拉小车”(因为通风损耗与电动机转速恒定,故通风损耗不随负载变化,所以这时应降低风量来减少电动机的通风损耗)。改变风扇叶形状可以降低风量,但比较麻烦,不如直接减少外风扇叶直径来降低风量更简便些。我们知道风扇本身的机械损耗按扇叶直径的4—5次方成比例,而风量随扇叶直径的平方成正比,所以减小扇叶直径时,风量降低不多,而通风损耗却降低很多。
由于外风扇的冷却风量(定义:单位时间内空气的流通量)减少,使电动机温升上升,但仍能保持电动机温升在绝缘等级允许的范围内。同时,我们还要看到由于外扇叶直径缩小电动机机械损
耗降低,又会使电动机温升进一步降低。

尤其对于2,4级这样高转速的电动机,当风扇外径(外缘直径)缩小14%—16%时,通风损耗下降20%—40%。另外,改变扇叶直径的同时,要相应改变挡风板或风扇罩尺寸,使它们互相配合的尺寸符合规定。风扇叶与风扇罩的间隙不可过大,一般在10—15之间,过大会增大高压区回流到低压区的漏风损耗,同时要保持扇叶与风扇罩之间原有的角度,其作用是使进风的一部分动压力转变为静压力而减少损耗。当然,我们还可以在温升许可的范围内,为了降低风扇的风量亦可降低风扇的等级来使用。比如8号机座用的风扇经过调整和修整可使用在9号机座轻载的电动机上,这样就可使9号机座轻载的电动机降低机械损耗,并使温升提高些来提高电动机的效率和功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)因数。
(二)减少摩擦以降低(reduce)机械损耗
电动机轴承的正常运转、噪声、振动、过热、寿命等因素均与合理选择润滑脂有关,目前通常是选用3号锂基脂为好,可以降低机械损耗,不过当前随着科学技术的飞速发展又出现了许多性能优越的润滑脂,如:国产‘中小型电动机轴承润滑脂’其性能经有关部门测试达到日本JIS2220—80滚动轴承润滑脂的标准,接近瑞士SKF65C润滑脂的水平,含杂质极低,价格与3号锂基脂相当。再有当前在市场上出现的美国艾索润滑脂性能也不错。我们完全可以使用这些性能不错的润滑脂来改善电动机的运行状况以降低机械损耗。做为电动机专业检修人员我们还可以在合理选用轴承上下功夫,也可以节能降耗;既然我们以经知道级数少的电动机机械损耗大,级数多的电动机机械损耗校我们就可以在修理电动机时有选择地使用轴承。例如,在高转速的电动机上我们可以使用进口轴承或国产高级别的
  B、C级优质轴承使损耗降到最校而在低转速的电动机上我们可以使用国产中高级的轴承
  C、D级,这样在轴承(bearing)上我们就可以省下一笔资金,从而达到节能降耗的目的。
(三)提高功率因数以降低机械损耗
发电厂里的转机拖动设备95%是交流异步电动机,而交流异步电动机是低功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)因数的设备。如果提高其功率因数可以充分发挥供电设备潜力(指个人能力发展的可能性),同时又可降低生产(Produce)成本和节约电能。下面,就如何提高功率因数的问题我们进行讨论。
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如何实现电动机的高效节能?
电动机的节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,电动机的节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:
选用高效率节能系列电动机
推广高应用效率电动机,是贯彻国家标准《三相异步电动机经济行》(GB/T
12497—2006)的重要任务之一,也是提高电动机运行效率和功率因数的基础。高效率(efficiency)电动机的定义为:凡是总损耗比标准系列电动机降低20%以上的统称为高效率电动机。高效率电动机比标准电动机(指级数相同、功率相同—)的效率提高3%左右,但不以高于某个数值来定义高效率电动机,这是因为不同级数和不同功率的电动机效率是不同的缘故。目前我国相当多的企业用的的Y系列的电动机,虽然比JO2系列的电动机效率平均提高1%-3%,但Y系列电动机还是低于国外电动机的平均效率。

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