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　　1概述
　　三相異步電動機，在廠礦企業(yè)中得到廣泛應用。根據(jù)國家技術監(jiān)督局統(tǒng)計，我國中小型電動機耗電占全國總發(fā)電量的40～50，其中70年代以前生產(chǎn)的J系列三相異步電動機占總裝機容量的85左右，而80年代生產(chǎn)的Y型節(jié)能型三相異步電動機只占總裝機容量的15左右。因此，如何促進三相異步電動機經(jīng)濟運行，提高在線電機的能源利用率，是節(jié)約能源的一項重要研究課題。
　　2三相異步電動機經(jīng)濟運行的指標
　　三相異步電動機的經(jīng)濟運行，是指電機（電機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）在滿足被拖動機械的運行要求時，以節(jié)能和提高綜合經(jīng)濟效益為原則，合理選擇電機的類型、運行方式及功率匹配，使電動機在效率高、損耗低、經(jīng)濟效益好的狀態(tài)下進行。根據(jù)國家技術監(jiān)督局和國家電力部批準的GB-12497和DB-5102K22的規(guī)定，判斷三相異步電動機是否為經(jīng)濟運行，主要依據(jù)以下2個指標。
　　211電機負荷率
　　電機負荷率為電動機實際輸出功率與電動機額定功率之比，即：
　　β=P2PN×100（1）式中，P2為電動機實際輸出功率；PN為電動機額定功率。
　　根據(jù)規(guī)定：當β≥40，表明電機是處于經(jīng)濟運行狀態(tài)；當β<40，為非經(jīng)濟運行狀態(tài)。
　　212電機運行效率電機運行效率為電動機實際輸出功率與電動機輸入功率之比，即：
　　η=P2P1×100（2）式中，P1為電動機輸入功率。
　　設電機在實際負載時電機的總損耗為ΔP，則P1=P2 ΔP（3）將式（3）代入式（2）得η=1-ΔP2 ΔP（4）根據(jù)規(guī)定：當η≥019ηN時，電機處于經(jīng)濟運行狀態(tài)，ηN為電機額定效率；當η<019ηN時，電機處于非經(jīng)濟運行狀態(tài)。
　　3電動機非經(jīng)濟運行的原因分析
　　分析各類設備中的電機處于非經(jīng)濟運行狀態(tài)的原因，主要有以下幾個方面。
　　（1）舊式的J系列電機空載損耗大，使運行效率降低空載損耗：
　　PO=PFe Pm Pcuo Ps（5）式中，PFe為鐵耗；Pm為機械損耗；Pcuo為空載定子銅耗；Ps為附加損耗。
　　對于舊式電機，由于它的結(jié)構(gòu)所致PFe，Pm，Pcuo和Ps這4個損耗都比Y系列新型節(jié)能電機高，因此造成空載損耗大。當電機所帶負載不變時，即電機輸出功率P2不變時，電動機的空載損耗越大，則電動機所需的輸入功率P1越大，據(jù)式（2），則電動機效率越低，經(jīng)濟性越差。
　　（2）設備陳舊，造成電機運行效率低電機是否經(jīng)濟運行，雖然表現(xiàn)在電機，但實際上是電網(wǎng)設備2電機2負載整個系統(tǒng)所決定。因此，設備作為電機的負載，運行狀況也是重要原因之一。當設備本身的運行狀況不良時，會使電機實際用于生產(chǎn)的能力減弱。
　　電機的輸出功率轉(zhuǎn)換為機械能由2部分組成：
　　P2=K1Ec K2Ef（6）式中，Ec為設備運行機械耗能；Ef為設備生產(chǎn)耗能；K1，K2為轉(zhuǎn)換系數(shù)。
　　對于陳舊的機械設備，由于設備的機械設計性能較差，加之使用多年機械性能變差，使設備運行的機械耗能Ec加大，因此，造成損耗增大，生產(chǎn)能力減弱。
　�。�3）設備選用不當，造成電機運行負荷率低根據(jù)式（6），當負荷減小時，使設備的耗能Ef減少，輸出功率P2下降，從而使電機的負荷率降低。如選用大容量電動機拖動小負載，使設備未能發(fā)揮其應有的能力，是造成電機處于非經(jīng)濟運行的重要原因之一。
　�。�4）電機的電源電壓過高，也將造成能耗增大，效率降低對電機工作而言，電源電壓變化在95～105的范圍仍在正常工作，但電壓過高對節(jié)能是不利的。根據(jù)式（2）和電機運行時的功率因數(shù)，即：
　　COSψ=P1/3U1？
　　I1（7）式中，U1為電機的相電壓；I1為電機的相電流。
　　當電源電壓的增高超過規(guī)定范圍時，使電機的功率因數(shù)和效率均下降。因此造成無功損耗的增大，使能耗損失增加。
　　4促進三相異步電動機經(jīng)濟運行的措施
　　411減少電動機損耗
　�。�1）用Y系列新型節(jié)能型電動機逐步取代舊式J系列電機，提高電機自身性能，降低電能損耗。
　�。�2）采用磁性槽泥技術對舊式電機進行技術改造，此方法可降低高次諧波對電機產(chǎn)生損耗，改善電機的節(jié)能性能。
　　（3）應用電機調(diào)速運行方式，可降低變負載或者輕負載設備電機的電能損耗，使運行效率得以提高。此方法是根據(jù)電機運行負載的變化，調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，使其輸出功率能匹配負載的變化，從而使電機始終處于經(jīng)濟運行狀態(tài)。
　　現(xiàn)以煤礦中使用的風機為例，風機的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，若煤礦生產(chǎn)需要的風量減少時，用降低電動機轉(zhuǎn)速的方法就可實現(xiàn)，同時消耗的軸功率會顯著地減少。繪出風機在不同轉(zhuǎn)速下的典型輸出特性H（n1），H（n2），圖中曲線R1、R2分別表示由輸送氣體通路所決定的管路特征曲線。
　　風機調(diào)速節(jié)能原理當風機轉(zhuǎn)速為n1，管路阻力為R1時；輸送的流量Q1由點Ⅰ決定，此時風機輸出壓力為HⅠ，所需軸功率NⅠ=Q1HⅠ/η（η為風機效率）.
　　若所需流量為Q2，在管路阻力不變的情況下，實際需要的壓力為HⅢ，比HⅠ下降。但如果此時的風機轉(zhuǎn)速沒有改變，那么風機的輸出壓力不但不能從HⅠ降到HⅢ，反而要增加到HⅡ，這個壓頭差值通常就是通過調(diào)節(jié)風門，從而增加管路阻力，使管路特性由R1變?yōu)镽2來實現(xiàn)。此時風門上的損耗Ns用公式來表示為：
　　Ns=Q2（HⅠ-HⅢ）/η=Q2HS/η（8）但如果此時不采用調(diào)節(jié)風門的辦法而是將風機的轉(zhuǎn)速調(diào)低到n2，使風機的輸出特性變成H（n2），那么顯而易見，隨著風機輸出風量的減少，在輸送同樣流量Q2的情況下，原來損耗在風門上的功率Ns就完全可以避免了，這樣既滿足了生產(chǎn)的需要，又達到了節(jié)能的目的。
　�。�4）采用電機無功功率就地補償，降低線路損耗。因為，電動機是電感性負載，它在運行時，須從供電線路中吸取無功功率，用于建立旋轉(zhuǎn)磁場，而無功電流在線路中的流動會造成線路損耗。另外，無功電流與功率因數(shù)成反比，因此對電機進行就地無功功率補償，則可提高其功率因數(shù)，減小無功電流，從而使線路損耗降低。
　　412降低設備的能耗
　　設備作為電機的負載，它包括設備自身的能耗和用于生產(chǎn)的機械能耗2部分。對于那些陳舊的設備，以及即將報廢的設備，其機械性能變差，使自身能耗增大。因此，必須逐步對此類設備進行更新改造，才能降低設備自身的能耗。我國企業(yè)中還有相當數(shù)量的40～50年代的老設備，這些設備普遍存在自身能耗高、效率低等問題，對其進行更新改造，可取得顯著的節(jié)能效益。
　　413提高設備的負荷率
　　電機是根據(jù)設備的使用能力而配置的，要使電機處于經(jīng)濟運行，就必須充分發(fā)揮設備的能力。從運行效率η與負荷率β的關系曲線可知：
　　η與β的關系只有當β≥40時，才能符合經(jīng)濟運行的標準η≥019ηN，因此，通過合理的組織生產(chǎn)，盡可能提高設備負荷率，是使電機處于經(jīng)濟運行的重要措施。
　　5三相異步電動機經(jīng)濟運行實例
　　511實例一
　　某礦一采區(qū)配置一臺離心式抽風機，風機主要參數(shù)如下：風量：38000m3/h風壓：4000Pa電動機型號：Y280S-4電動機轉(zhuǎn)速：1480r/min該風機設計風量為38000m3/h，而實際滿足生產(chǎn)需要的風量為14200～17100m3/h，這個區(qū)段，電能損耗較大。因此，該礦決定應用變頻調(diào)速技術對這臺風機進行節(jié)能技術改造。
　　該風機電機采用變頻調(diào)速技術控制運轉(zhuǎn)后，在正常生產(chǎn)時把風機進口風門全部打開，并根據(jù)生產(chǎn)需要，對風機電機的運轉(zhuǎn)速度進行調(diào)節(jié)，以滿足生產(chǎn)時的風量需要。經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)當滿足生產(chǎn)需要的風量為14200～17100m3/h時，變頻調(diào)速器只需向75kW電動機輸入頻率f為33～34Hz的電流即可達到要求，風機轉(zhuǎn)速降低，此時其軸功率為：當Q=14200m3/h時，N=1715kW，f=33Hz當Q=17100m3/h時，N=20kW，f=34Hz而采用風門擋板控制風量時，風機軸功率為：當Q=14200m3/h時，N=57kW當Q=17100m3/h時，N=59kW可見，應用電動機調(diào)速方式對風機進行控制時，比非調(diào)速狀態(tài)下用風門控制風量，其軸功率可降低66左右，節(jié)能效果十分顯著。
　　512實例二
　　某礦生活供水泵房裝用DF85-45×7型離心水泵2臺，用于供水水泵配用電動機功率為125kW/臺，另裝設6sh-6A型水泵2臺，用于排污，配用電動機功率為45kW/臺。正常情況下，供水和排污泵各運轉(zhuǎn)1臺。由于供電距離較長，電動機運行時，電壓降較大，線路電能損耗也較多。為此，該礦于1996年5月在該泵裝設了電動機無功就地補償裝置4臺，經(jīng)檢測，功率因數(shù)由補償前的017提高到補償后的0192，從而降低了電能損耗，促進了電動機的經(jīng)濟運行。
　　6結(jié)語
　　三相異步電動機經(jīng)濟運行，對工礦企業(yè)節(jié)能降耗，提高效益有積極意義�？赏ㄟ^選用Y系列新型節(jié)能型電機，逐步淘汰舊式J系列電機；對舊式J系列電機進行技術改造，采用電機調(diào)速運行方式，應用電動機無功就地補償技術降低電機負載能耗及提高設備負荷率等措施，來促進三相異步電動機經(jīng)濟運行。

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