感应电动机变频调速节能效果研究

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1、感应电动机变频调速节能效果研究第1章绪论1.1课题研究背景与意义我国GDP占全球3.8%，但是消耗了全球11%的能源，说明我国处在一个高排放，低效益的粗放型经济增长方式。我国从2002年下半年开始全国有11个省市缺电，各地在不同的时间段出现不同程度的电荒、煤荒、油荒。电机是工业领域的主要能耗元素，由于电机系统工作存在效率不高、系统配置存在大量问题且采用落后的阀门调节等问题，对重点企业的电机系统进行控制方式的优化和变频改造[1]。逐步淘汰能耗高的用电设备，采用节能高效电机，淘汰落后的阀门调节方式，采用先进的变频调速技术，使电机系统的运行效率得以提高，从而带动电机系统

2、节能升级改造[2]。《2013年工业节能与绿色发展专项行动实施方案》提出实施电机能效提升计划，强调：推广高效电机，淘汰低效电机，实施电机系统节能技术改造。指导能耗大户制定合理的节能改造策略，明确系统效率提升目标;促使用电单位通过采用变频技术对电机系统的主要能耗环节进行技术升级，达到全年节电量3000万千瓦的目标[3]。《2014年工业绿色发展专项行动实施方案》继续实施电机能效提升计划，指导企业尽快制定系统的整体节能改造计划，加快低效电机的淘汰与高效再制造[4]。在能源荒的紧迫形势以及国家节能降耗的政策引导下，降低能耗已成为从设计到使用者追求的目标。据统计，感应电动

3、机是交流电机的主导产品，三相和单相感应电动机大约站到百分之九十，我国现阶段各种电机所占比重如图1-1所示。因此，针对感应电动机的节能研究更具现实意义。..1.2国内外感应电动机变频调速技术现状与节能效果综述以美国的EPACT标准（强制执行）、欧盟的EU-CEMEP标准（自愿执行）为代表，各国均针对电机出台了不同的能效标准，作为电动机系统节能的一个重要环节。在能源日益紧张的大环境下，推广高效节能电机已成为一项重要的能源政策。近年来，在各国政府的号召以及电机制造商的共同努力下，节能电机国际市场占有率有了很大的增长，详见下表：高效节能电机的性能优良，主要表现在：电机效率

4、提高，减少能耗；高效节能电机都能与变频器配套运行；高效节能电机通过变频器和总线可以很方便地接入自动化集成系统。除了优良的性能外，节能电机大大降低了运行费用，降低了功率损耗，延长了使用寿命。在电动机的生命周期内，设备和安装的投资费用仅仅占到3%左右，97%的费用消耗在能源上。德国在采用了高效节能电动机之后，电机系统的节能运行每年为社会节约了15亿欧元[5]。我国于1998年颁布了节约能源法，电动机于本世纪加入节能认证计划。2002我国正式实施《中小型的三相异步电动机能效限定值和节能评价值（GB18613-2002）》，规定了最低效率限值和节能效率评价值。近年来，企业

5、自主研发水平上升，大大提高了电机产品的质量，也为我国的电动机节能起到一定的推动作用。但是与国外先进技术相比,我国电动机及被拖动装置效率偏低。例如我国在生产广泛使用的Y系列电动机，其效率平均值为87.3%，与美国广泛使用的高效电动机效率平均值90.3%相比，相差约2%～5%[6]；而风机、泵等的产品效率与其相差2%～4%。虽然设计水平相距不大，但是制造技术和工艺落后，价格高、市场份额低，限制了我国高效节能电机的发展。..第2章感应电动机变频调速节能效果分析2.1感应电动机变频调速理想节能效果感应电动机变频调速技术通过改变电动机的供电电源频率，对电动机进行调速，不仅大

6、大减少电动机输出功率降低能耗,而且改善了所控制系统的运行品质。感应电动机变频调速技术特别适用于负荷波动较大、转速变化频繁的工况，尤其是应用于转矩随转速二次方变化的风机、水泵负载系统中，节能效果明显。在很多工程设计中，设备一般都是根据可能出现的最大负荷条件进行设计选择，如最大流量和扬程。而实际所需的流量和扬程往往比设计的最大数值小的多，如果所用的电动机是不能调速的，将造成大马拉小车，一般都是通过减小阀门或者挡板的开度来降低流量，使能量损失在阀门或者挡板上。如果不用阀门调节，而是让电机调速运行，那么，当需要的流量减少时，电动机的转数降低，消耗的能量将会明显减少。图2-

7、1为典型的泵类负荷的压力H一流量Q曲线特性图。.2.2感应电动机变频调速实际节能效果在社会对感应电动机变频调速技术的大力推广下,越来越多的工业与民用企业的电机系统已经或正在进行变频节能改造，在大多数情况下，电动机变频调速改造能取得相当的节能效果。例如，某厂配套高压引风机为400kW，平时通过调节进口风门控制风量，稳态运行时风门开度约为36%~40%，进行变频节能改造后，第一年节电率达到60%左右，节电量达到三百多万千瓦时[17]，一年内即收回设备成本。但是，由于各方面条件的制约，在进行变频改造过程中，有时会遇到实际节能效果达不到预期效果，甚至出现改造后不节能的问题

8、。比如某电