電機能效管理的必要性

節能減排在當今世界是一個(gè)無(wú)法回避的話(huà)題，影響著(zhù)世界經(jīng)濟的發(fā)展。作為節能減排重點(diǎn)工業(yè)領(lǐng)域的電機，用電量約占全國用電量的60%，節能潛力巨大。因此電機的能效管理引起了國內外各方的關(guān)注。2008年，IEC60034-30單速、三相機籠型感應電動(dòng)機能效分級，規定了全球統一的電動(dòng)機能效能級（分為IE1-4級，標準、高效、超高效、超超高效）。在我國也連續出臺了各種的電機的產(chǎn)業(yè)政策和法律規定，2012年9月1日實(shí)施的《GB18613-2012》規定2016年9月1日起，中小型異步電動(dòng)機實(shí)施新標國家二級能效（超過(guò)IE3）標準。但是采用了高能效電機的電機后，電機的能效的提升還和電機的負載率有著(zhù)重要的關(guān)系。

　　

 

電機負載率與能效的關(guān)系

電機負載率就是實(shí)際負載功率比額定功率，電動(dòng)機銘牌上的功率就是電機的額定功率。一直以來(lái)大家普遍認為，超大型電機尤其是電機負載率小于50%的超大型電機，能效不高，應該立即更換為負載與負載合適匹配的電機。標準電機和高效節能電機的效率通常在滿(mǎn)負載率的75%左右達到峰值，而在效率50%以下的負載點(diǎn)則相對較低。目前普遍運行的電機中，大功率電機具有較高的全負荷效率值和部分負荷效率值，小型的電機在50%負荷點(diǎn)以下的效率下降速度更快。下圖為電機的運行效率與負載率之間的關(guān)系。

　　

 

 

我們在選擇電機功率匹配選擇時(shí)，通常根據生產(chǎn)機械的功率來(lái)選擇。依據電機功率與轉矩的計算公式：T=9550P/n

式中：

P—功率，kW；

n—電機的額定轉速，r/min；

T—轉矩，Nm。

 

電機的輸出轉矩一定要大于工作機械所需要的轉矩，一般需要一個(gè)安全系數。如果電機功率選得過(guò)?。蜁?huì )出現“小馬拉大車(chē)”現象，造成電機長(cháng)期過(guò)載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞．甚至電機被燒毀。反之，如果電機功率選得過(guò)大．就會(huì )出現“大馬拉小車(chē)”現象．其輸出機械功率不能得到充分利用，功率因數和效率都不高，不但對用戶(hù)和電網(wǎng)不利。而且還會(huì )造成電能浪費。依據電機的工作制，選擇匹配新電動(dòng)機時(shí)：

 

1、恒定負載連續工作方式（S1工作制），如果知道負載的功率（即生產(chǎn)機械軸上的功率）P（kW）可按下式計算所需電機的功率P（kW）：

 

P=P1/n1n2

 

式中：n1為生產(chǎn)機械的效率；

n2為效率；即機械結構的傳動(dòng)效率。

 

按上式求出的功率不一定與產(chǎn)品功率相同。因此，所選電機的額定功率應等于或稍大于計算所得的功率。

 

2、短時(shí)工作額定的方式（S2工作制），在恒定負載下按給定的時(shí)間運行，該時(shí)間不足以使電機達到熱穩定，隨之即斷能停轉足夠時(shí)間，使電機再度冷卻到與冷卻介質(zhì)溫度之差在2K以?xún)?。這種方式下應選擇短時(shí)工作定額的電機，這種電機最大啟動(dòng)轉矩大，體積重量小，價(jià)格低。

 

3、斷續工作的方式（S3工作制），對于斷續工作定額的電機，其功率的選擇、要根據負載持續率的大小，選用專(zhuān)門(mén)用于斷續運行方式的電機。

 

智能電機負載率的計算方法

 

智能電機是工業(yè)驅動(dòng)控制領(lǐng)域與大數據平臺發(fā)展融合而產(chǎn)生的新型電機系統，它集成了電機的運動(dòng)、診斷、保護、控制、通訊等功能，可實(shí)現電機系統的自我診斷、自我保護、自我調速、遠程控制等功能。隨著(zhù)我國裝備制造業(yè)向高、精、尖方向發(fā)展及工業(yè)化、信息化兩化融合，智能電機的發(fā)展將成為必然的趨勢。智能電機通過(guò)數據采集終端采集電機實(shí)時(shí)的電流、電壓、功率因數等信號后，通過(guò)下面三部確定電機運行的負載率：

1、確定電機的實(shí)時(shí)輸入功率

 

 

 

2、確定額定輸入功率

 

 

 

3、確定負載率

 

 

　　

智能電機負載率能效匹配原則

 

1、電機實(shí)際工作的負載率長(cháng)期運行在75%左右，則表明所選電機的功率合適，能效匹配度好。

 

2、電機實(shí)際工作的負載率在小于70%長(cháng)期運行，則表明電機的功率選得過(guò)大（即大馬拉小車(chē)）應調換功率較小的電動(dòng)機。

 

3、電機實(shí)際工作的負載率長(cháng)期運行在100%以上．則表明電動(dòng)機的功率選得過(guò)?。葱●R拉大車(chē)），應調換功率較大的電機。

　　

 

 

智能電機負載率匹配意義

 

智能電機通過(guò)大數據平臺可以對電機運行的負載率進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示并存儲分析，通過(guò)表格、曲線(xiàn)等方式靈活便利的給出工廠(chǎng)內現有電機的負載率匹配情況，如圖所示，為某工廠(chǎng)水泵電機24小時(shí)電機運行負載率變化圖。同時(shí)智能電機后臺管理系統，通過(guò)大數據的手段，可以給出電機的負載率匹配報告，將運行電機中負載率過(guò)低和過(guò)高的電機甄別出來(lái)，以更換功率匹配的高效能電機，從而達到資源配置優(yōu)化，節能降耗的目的。