電機能效管理的必要性

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



電機負載率與能效的關系

電機負載率就是實際負載功率比額定功率，電動機銘牌上的功率就是電機的額定功率。一直以來大家普遍認為，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(jié)能電機的效率通常在滿負載率的75%左右達到峰值，而在效率50%以下的負載點則相對較低。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系。



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

式中：

P—功率，kW；

n—電機的額定轉(zhuǎn)速，r/min；

T—轉(zhuǎn)矩，Nm。

電機的輸出轉(zhuǎn)矩一定要大于工作機械所需要的轉(zhuǎn)矩，一般需要一個安全系數(shù)。如果電機功率選得過?。蜁霈F(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電機長期過載，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大．就會出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象．其輸出機械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對用戶和電網(wǎng)不利。而且還會造成電能浪費。依據(jù)電機的工作制，選擇匹配新電動機時：

1、恒定負載連續(xù)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(jié)構(gòu)的傳動效率。

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

3、斷續(xù)工作的方式（S3工作制），對于斷續(xù)工作定額的電機，其功率的選擇、要根據(jù)負載持續(xù)率的大小，選用專門用于斷續(xù)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(qū)動控制領域與大數(shù)據(jù)平臺發(fā)展融合而產(chǎn)生的新型電機系統(tǒng)，它集成了電機的運動、診斷、保護、控制、通訊等功能，可實現(xiàn)電機系統(tǒng)的自我診斷、自我保護、自我調(diào)速、遠程控制等功能。隨著我國裝備制造業(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。智能電機通過數(shù)據(jù)采集終端采集電機實時的電流、電壓、功率因數(shù)等信號后，通過下面三部確定電機運行的負載率：

1、確定電機的實時輸入功率



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

2、電機實際工作的負載率在小于70%長期運行，則表明電機的功率選得過大(即大馬拉小車)應調(diào)換功率較小的電動機。

3、電機實際工作的負載率長期運行在100%以上．則表明電動機的功率選得過小(即小馬拉大車)，應調(diào)換功率較大的電機。

智能電機負載率匹配意義



智能電機通過大數(shù)據(jù)平臺可以對電機運行的負載率進行實時顯示并存儲分析，通過表格、曲線等方式靈活便利的給出工廠內(nèi)現(xiàn)有電機的負載率匹配情況，如圖所示，為某工廠水泵電機24小時電機運行負載率變化圖。同時智能電機后臺管理系統(tǒng)，通過大數(shù)據(jù)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低和過高的電機甄別出來，以更換功率匹配的高效電機，從而達到資源配置優(yōu)化，節(jié)能降耗的目的。