眾所周知，電動(dòng)機的效率高低決定了電動(dòng)機自身?yè)p耗的多少，也即產(chǎn)生了節電的效果。但是，在某些特定情況或條件下，低效率電動(dòng)機也會(huì )產(chǎn)生節電效果。這是為什么呢？現就低效率電機“節能”機理及工程應用中的幾個(gè)實(shí)例作一簡(jiǎn)略分析，以饗讀者。

 

電機節能就是減少輸入功率

 

電動(dòng)機的核心價(jià)值是將電能轉化為機械能，在轉化過(guò)程中支付的代價(jià)就是電動(dòng)機的自身?yè)p耗。電動(dòng)機的效率越高，其自身的損耗就越低。

 

電動(dòng)機的輸入功率為輸出功率與自身?yè)p耗之和。降低電動(dòng)機的損耗自然減少了電動(dòng)機的輸入功率，但未必取得節能效果。因為在某種場(chǎng)合下，電動(dòng)機輸出功率提升程度有可能超過(guò)損耗的降低，就達不到減少輸入功率的目的。

 

電動(dòng)機的負載分三種。一種是恒功率負載，一種是恒轉矩負載，還有一種就是風(fēng)機、水泵類(lèi)負載。這后一種負載的機械特性是轉矩與轉速的2次方成正比，功率與轉速的3次方成正比(見(jiàn)圖1)。也就是說(shuō)，在額定電壓、額定頻率情況下只要能夠降低負載的轉速，即是多付出了一些電機損耗的代價(jià)，也有可能獲得系統的節能效果。

 

圖1 不同負載的機械特性曲線(xiàn)

 

電動(dòng)機效率與轉差率的關(guān)系

 

三相交流異步電動(dòng)機的工作特性曲線(xiàn)（見(jiàn)圖1） 是一條描述在額定電壓、額定頻率條件下電動(dòng)機工作狀態(tài)的特性曲線(xiàn)。A點(diǎn)表征電動(dòng)機的空載轉速， 也即電動(dòng)機的同步轉速n0；B點(diǎn)表征電動(dòng)機的最大轉矩Mmax；C點(diǎn)表征電動(dòng)機的起動(dòng)轉矩。

 

圖2 電機的工作特性曲線(xiàn)

 

 

由此可見(jiàn)，負載轉速降低，電動(dòng)機的輸出功率也就有所減少。雖然電動(dòng)機對應的效率有所降低，但對應的輸入功率卻同時(shí)有所下降，也就達到了節能目的。

 

低效率電動(dòng)機節能實(shí)例分析

 

電錠電動(dòng)機屬紡織專(zhuān)用電動(dòng)機（見(jiàn)圖3），年運行時(shí)間超過(guò)7000h，利用率較高。所以電機效率的高低對于節能效益影響較大。

 

圖3 FYD型電錠電動(dòng)機

 

目前國內化纖企業(yè)普遍使用的幾款“節能”電錠電動(dòng)機的功率都是140W，效率低于74%（甚至70%）。由于這幾款電錠電動(dòng)機“重量輕，體積小”，制造成本低，售價(jià)低，加上所謂現場(chǎng)“實(shí)際應用”對比測試，似乎比起正規的FYD型電錠電動(dòng)機來(lái)“節能”可達25~30%以上，所以深受用戶(hù)青睞。

 

圖4 不同功率、效率電機的工作特性曲線(xiàn)

 

事實(shí)上，這種電動(dòng)機的負載是離心罐，電動(dòng)機的輸出功率與離心罐轉速的2.7次方成正比。對于這類(lèi)風(fēng)機、水泵類(lèi)特征的負載，轉速受電動(dòng)機效率影響很大：電機效率越低，損耗越大，輸出轉速越慢，輸出功率就越少(見(jiàn)圖4)。

 

從表面上看，電動(dòng)機的輸入功率是減少了，但其實(shí)這是以犧牲電機的出力為代價(jià)的。因為低效率電機的自身?yè)p耗的增大才是真正的浪費。

 

從一般意義上說(shuō)，電動(dòng)機輸出功率的降低，必然影響到產(chǎn)能的下降。但是，電動(dòng)機的特點(diǎn)是轉速的下降，只影響到絲束的捻度而不會(huì )影響絲餅的產(chǎn)量。這給人造成的錯覺(jué)是，電錠電動(dòng)機節能了，產(chǎn)出卻沒(méi)有減少，是十分有效的節能措施。

 

但事實(shí)上，離心轉速下降過(guò)多，不僅是絲束捻度降低，還會(huì )造成操作工人“倒絲”困難，致使廢絲（即間接損耗）增加，由此可見(jiàn)，低效率電錠電動(dòng)機之所以給人有驚人的“節能”效果，就是因為紡絲工藝上對于離心的轉速下降沒(méi)有限制，也就是電動(dòng)機的輸出功率是可以隨之減少的。

 

當在相同電壓、相同頻率、相同離心形狀尺寸的工況下，低效率電錠電動(dòng)機因其自身?yè)p耗大反而使其運行轉速減少，取得了表面上的“節能”效果。這在節能產(chǎn)品的價(jià)值評估上是有違公平原則的。

 

結論

 

所以說(shuō)，“低效率電動(dòng)機也可以節能” 其實(shí)是個(gè)偽命題。要實(shí)現電動(dòng)機的真正意義上的節能，就要選用高效率電動(dòng)機。在上例中，為了保持離心的實(shí)際轉速不變，可以通過(guò)變頻器對電源電壓與頻率進(jìn)行調節，降低電錠電動(dòng)機的運行轉速。這樣既可以滿(mǎn)足紡絲工藝的捻度要求，又使電錠電動(dòng)機自身的損耗維持最低。選用符合標準的高效電錠電動(dòng)機，才能真正取得最具效果的綠色節能。

 

 

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