椐調查資料表明,大馬拉小車與低負荷運行的情況相當普遍。電機消耗的電能中有相當部分是以發熱、鐵損、噪音與振動等形式浪費掉。設備上配置的電動機容量大,為設備配置電動機容量均按最大負載考慮。正常工作時,電動機帶動負載比較小,只是在偶然情況才帶動大負載進行工作。如果不配置大容量電動機,負載大時將無法工作。很多生產設備大半的時間都處于備料、等待等狀態,負載很輕,經常開、停機損傷設備或不方便停機,有的設備甚至不能停機,因而電機只有小半的時間或更少的時間才重載工作,產生巨大的浪費。在電力供電系統中,為避免送電過程中的線路損耗及用電高峰造成的末端電壓過低,都以較高電壓傳輸,電網電壓往往超出電動機的額定電壓,電動機磁通或磁通密度隨電壓升高而增大,鐵損耗和銅損耗增加,最終導致電動機運行溫度升高,壽命縮短,能耗增加。
電機功能及節電原理:
輕載降壓節電任何利用交流感應電動機作為電力傳動方式的生產
機械,電動機的功率是按最大負荷期額定負荷選擇的。而工作時絕大部分不能滿載運行,電動機工作于滿電壓、滿速度而負載很小,也會有很多時間空載運行,由電機設計和運行特性可以知道,電動機只有運行在滿載時才是效率最高、功率因數COS¢最佳狀況,輕載時降低,空載時甚至降到0.3以下,造成許多不必要的電能損耗?,F在采用檢測負載大小的方法,根據負載的減少,適當降低定子電壓可以提高效率,這是因為當輕載、空載時定子電流有功分量很小,而主要是勵磁的無功電流,因此COS¢很低,而空載損耗中占主要成份的是定子滿電壓的鐵損耗,一點沒有減少,所以效率很低。如果適當降低定子電壓,見電機定子感應電勢公式: U1≈E1=4.44F1N1KN1¢m
其中:U1—定子每相繞組串聯匝數;KN1由于輕載、空載時定子電流很小,可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降,所以U1≈E1,當其他條件不變時,降低定子電壓U1,則¢m比例下降,也即勵磁無功電流IM也成比例下降,這樣定子電流中的無功分量減少了,COS¢就提高了,適當控制可以接近最佳值。另外,其他條件不變,定子鐵耗:PFel=pFeIN×(U1/UIN)2
其中:PFel—定子鐵耗;pFeIN—定子額定鐵耗;
UIN—定子額定端電壓。
可以看出,隨著U1下降,PFel以平方比例迅速下降,這樣輕載、空載時占主要損耗的鐵耗大量減少,使電機的運行效率大大提高,這就是輕載降壓節電的道理。
調速節能根據風機及泵類機械的相似定理:Q∝n;M∝n2;P∝n3; 其中:Q—流體的流量;n—風機、水泵的軸轉速;
M—軸轉矩;P—軸功率。
通常需要改變負載流量時,是用檔板或閥門調節,這時輸入功率變化不大,大量能量以壓差的形式損耗在檔板、閥門上了,不僅能耗大而且檔板、閥門磨損易壞,噪聲也大。由上面公式可見,只要改變n,測流量Q成比例變化,達到調節Q的目的,而軸功率可大大減少,如Q'=1/2,則P'=1/8×P,軸上功率僅為額定時的12.5%,還能節能(節電)80%以上,當然這是理想的,考其他因素,節能率要小些。另外,即使對于許多“恒轉速”性質的機械,如活塞式空壓機等,用調速改變負載,也有明顯的節能效果,這是因為降速后(如用變頻調速)電機和生產機械的多種損耗都隨轉速風速下降,效率都比機械方法有很大提高。
采用變頻調速,由于變頻器中有直流電容器的隔離作用,使輸入的功率因數接近于電動機的勵磁無功電流由電容器提供,這樣可以節省很大的一塊電網容量,一般可節省30%左右,所以很多大型企業中大容量設備進行變頻調速改造后,可以增加不少新設備而不需擴容。 以上所述的這些節電功能利用微電腦技術全集于風機泵類節電控制器一身,即:
泛用型
=變頻器+動態調功器+動態COS¢補償器+軟起動
節電控制器
節電控制器以每秒5000次監測負載電流,并用脈寬調制調壓調頻技術,以最新IGBT高頻功率模塊組成,具有67條操作主程序,50多條子程序,24種故障報警,9種保護功能,能在0.1秒內,在20~100%范圍內迅速調節U值,以適應負載的快速變化,可以遠程操作,安裝和使用都很方便,根據不同負載及其變化量節能效果可達20~50%。
主要特點◇節電率達10%-30%◇改善功率因素◇瞬時態轉矩反映◇降低電機運行噪音與運行溫度?!鬅o觸點程序降壓啟動,既軟啟動、軟停車?!笥行Х乐箼C械磨損,延長電機使用的壽命◇采用最新微電腦數字控制技術,使繁雜的控制線路集成化、簡單化?!笕δ鼙Wo系統。對電動機控制系統設有失壓、過流、斷相、短路等保護。◇既提高了系統運行可靠性,又使維修工作量大大減少。同時能降低傳動系統的停車率,提高綜合生產效率。
電動機節電率受哪些因素影響? 電動機節電率受電動機的負荷率、負荷變化速率、功率因數、電網電壓等因素的影響?! ‰妱訖C在拖動一般的機械設備時,設備的負荷越輕(電動機的負荷率越低),電動機的功率因數也就越低。一般電動機所拖動的機械設備由于自身的重量都具有一定的慣性,機械設備的重量越大,慣性也就越大,啟動時需要較大的功率,而設備啟動之后的運轉只需要很小的維持力矩,這時電動機的負荷率會很低。電機負荷越低,說明電機“大馬拉小車”的情況越嚴重,節省電能的空間也越大,節約比率也就越高。電網電壓超出正常值越高,電動機的損耗也就越高,這時的節約電能空間越大,可以得到的節約比率也就越高。