电机能效管理的必要性

节能减排在当今世界是一个无法回避的话题，影响着世界经济的发展。作为节能减排重点工业领域的电机，用电量约占全国用电量的60%，节能潜力巨大。因此电机的能效管理引起了国内外各方的关注。2008年，IEC60034-30单速、三相机笼型感应电动机能效分级，规定了全球统一的电动机能效能级（分为IE1-4级，标准、高效、超高效、超超高效）。在我国也连续出台了各种的电机的产业政策和法律规定，2012年9月1日实施的《GB18613-2012》规定2016年9月1日起，中小型异步电动机实施新标国家二级能效（超过IE3）标准。但是采用了高能效电机的电机后，电机的能效的提升还和电机的负载率有着重要的关系。

　　

 

电机负载率与能效的关系

电机负载率就是实际负载功率比额定功率，电动机铭牌上的功率就是电机的额定功率。一直以来大家普遍认为，超大型电机尤其是电机负载率小于50%的超大型电机，能效不高，应该立即更换为负载与负载合适匹配的电机。标准电机和高效节能电机的效率通常在满负载率的75%左右达到峰值，而在效率50%以下的负载点则相对较低。目前普遍运行的电机中，大功率电机具有较高的全负荷效率值和部分负荷效率值，小型的电机在50%负荷点以下的效率下降速度更快。下图为电机的运行效率与负载率之间的关系。

　　

 

 

我们在选择电机功率匹配选择时，通常根据生产机械的功率来选择。依据电机功率与转矩的计算公式：T=9550P/n

式中：

P—功率，kW；

n—电机的额定转速，r/min；

T—转矩，Nm。

 

电机的输出转矩一定要大于工作机械所需要的转矩，一般需要一个安全系数。如果电机功率选得过小．就会出现“小马拉大车”现象，造成电机长期过载，使其绝缘因发热而损坏．甚至电机被烧毁。反之，如果电机功率选得过大．就会出现“大马拉小车”现象．其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。依据电机的工作制，选择匹配新电动机时：

 

1、恒定负载连续工作方式（S1工作制），如果知道负载的功率（即生产机械轴上的功率）P（kW）可按下式计算所需电机的功率P（kW）：

 

P=P1/n1n2

 

式中：n1为生产机械的效率；

n2为效率；即机械结构的传动效率。

 

按上式求出的功率不一定与产品功率相同。因此，所选电机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。

 

2、短时工作额定的方式（S2工作制），在恒定负载下按给定的时间运行，该时间不足以使电机达到热稳定，随之即断能停转足够时间，使电机再度冷却到与冷却介质温度之差在2K以内。这种方式下应选择短时工作定额的电机，这种电机最大启动转矩大，体积重量小，价格低。

 

3、断续工作的方式（S3工作制），对于断续工作定额的电机，其功率的选择、要根据负载持续率的大小，选用专门用于断续运行方式的电机。

 

智能电机负载率的计算方法

 

智能电机是工业驱动控制领域与大数据平台发展融合而产生的新型电机系统，它集成了电机的运动、诊断、保护、控制、通讯等功能，可实现电机系统的自我诊断、自我保护、自我调速、远程控制等功能。随着我国装备制造业向高、精、尖方向发展及工业化、信息化两化融合，智能电机的发展将成为必然的趋势。智能电机通过数据采集终端采集电机实时的电流、电压、功率因数等信号后，通过下面三部确定电机运行的负载率：

1、确定电机的实时输入功率

 

 

 

2、确定额定输入功率

 

 

 

3、确定负载率

 

 

　　

智能电机负载率能效匹配原则

 

1、电机实际工作的负载率长期运行在75%左右，则表明所选电机的功率合适，能效匹配度好。

 

2、电机实际工作的负载率在小于70%长期运行，则表明电机的功率选得过大（即大马拉小车）应调换功率较小的电动机。

 

3、电机实际工作的负载率长期运行在100%以上．则表明电动机的功率选得过小（即小马拉大车），应调换功率较大的电机。

　　

 

 

智能电机负载率匹配意义

 

智能电机通过大数据平台可以对电机运行的负载率进行实时显示并存储分析，通过表格、曲线等方式灵活便利的给出工厂内现有电机的负载率匹配情况，如图所示，为某工厂水泵电机24小时电机运行负载率变化图。同时智能电机后台管理系统，通过大数据的手段，可以给出电机的负载率匹配报告，将运行电机中负载率过低和过高的电机甄别出来，以更换功率匹配的高效能电机，从而达到资源配置优化，节能降耗的目的。