電機能效管理的必要性

節能減排在當今世界是一個無法回避的話題，影響著世界經濟的發展。作為節能減排重點工業領域的電機，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注。2008年，IEC60034-30單速、三相機籠型感應電動機能效分級，規定了全球統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）。在我國也連續出臺了各種的電機的產業政策和法律規定，2012年9月1日實施的《GB18613-2012》規定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，通常根據生產機械的功率來選擇。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，一般需要一個安全系數。如果電機功率選得過小．就會出現“小馬拉大車”現象，造成電機長期過載，使其絕緣因發熱而損壞．甚至電機被燒毀。反之，如果電機功率選得過大．就會出現“大馬拉小車”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，不但對用戶和電網不利。而且還會造成電能浪費。依據電機的工作制，選擇匹配新電動機時：

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為生產機械的效率；

n2為效率；即機械結構的傳動效率。

按上式求出的功率不一定與產品功率相同。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定，隨之即斷能停轉足夠時間，使電機再度冷卻到與冷卻介質溫度之差在2K以內。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矩大，體積重量小，價格低。

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，選用專門用于斷續運行方式的電機。

智能電機負載率的計算方法

智能電機是工業驅動控制領域與大數據平臺發展融合而產生的新型電機系統，它集成了電機的運動、診斷、保護、控制、通訊等功能，可實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。隨著我國裝備制造業向高、精、尖方向發展及工業化、信息化兩化融合，智能電機的發展將成為必然的趨勢。智能電機通過數據采集終端采集電機實時的電流、電壓、功率因數等信號后，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



智能電機通過大數據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現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，通過大數據的手段，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化，節能降耗的目的。