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高效电机的定义

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高效电机(high efficiency motor)是指通用标准型电动机具有高效率的电机。 

  高效电机从设计、材料和工艺上采取措施,例如采用合理的定、转子槽数、风扇参数和正弦绕组等措施,降低损耗,效率可提高2%——8%,平均提高4%。2002年,中国电动机总容量约400GW,其中近80%为中小型,年用电量660TW·h。中小型电动机平均效率87%,国际先进水平为92%.中国中小型电动机节电潜力约为12TW·h。 

  从节约能源、保护环境出发,高效率电动机是目前的国际发展趋势,美国、加拿大、欧洲相继颁布了有关法规。欧洲根据电动机的运行时间,制定的CEMEP标准将效率分为eff1(最高)、eff2、eff3(最低)三个等级,从2003-2006年间分步实施。最新出台的IEC 60034-30标准将电机效率分为IE1(对应eff2)、IE2(对应eff1)、IE3、IE4(最高)四个等级。我国承诺从2011年7月1日起执行IE2及以上标准。 

  随着我国加入WTO,我国电机行业所面临的国际社会的巨大竞争压力和挑战日益加剧。从国际和国内发展趋势来看,推广中国高效率电动机是非常有必要的,这也是产品发展的要求,使我国电动机产品跟上国际发展潮流,同时也有利于推进行业技术进步和产品出口的需要。据统计,2002年我国电机耗电占全国耗电量的60%以上,其中小型三项异步电机耗电约占35%,是耗电大户,所以开发中国高效电动机是提高能源利用率的重要措施之一,符合我国发展的需要,是非常必要的。 

  目前我国工业能耗约占总能耗的70%,其中电机能耗约占工业能耗的60%~70%,加上非工业电机能耗,电机实际能耗约占总能耗的50%以上。而目前高效节能电机应用比例低。根据国家中小电机质量监督检验中心对国内重点企业198台电机的抽样调查,其中达到2级以上的高效节能电机比例只有8%。这对整个社会资源产生了极大的浪费。 

  有机构做过计算,如果将所有电动机效率提高5%,则全年可节约电量达765亿千瓦时,这个数字接近三峡2008年全年发电量。所以说节能电机行业的发展空间大、需求性强。 政策方面,国家标准化管理委员会于2006年发布了强制性标准《中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价》,文件规定2011年7月1日以后将禁止销售3级能效电机。 

  2010年6月2日,财政部、国家发展改革委联合出台《关于印发节能产品惠民工程高效电机推广实施细则的通知》,将高效电机纳入节能产品惠民工程实施范围,采取财政补贴方式进行推广。 

高效电机的具体节能措失: 

  电动机提高效率的措施电机的节能是一项系统工程,涉及电动机的全寿命周期,从电动机的设计、制造到电动机的选型、运行、调节、检修、报废,要从电动机的整个寿命周期考虑其节能措施的效果,国内外在这方面主要考虑从以下几个方面提高电机的效率。 

  节能电动机的设计是指运用优化设计技术、新材料技术、控制技术、集成技术、试验检测技术等现代设计手段,减小电动机的功率损耗,提高电动机的效率,设计出高效的电动机。 

  电动机在将电能转换为机械能的同时,本身也损耗一部分能量,典型交流电动机损耗一般可分为固定损耗、可变损耗和杂散损耗三部分。可变损耗是随负荷变化的,包括定子电阻损耗(铜损)、转子电阻损耗和电刷电阻损耗;固定损耗与负荷无关,包括铁芯损耗和机械损耗。铁损又由磁滞损耗和涡流损耗所组成,与电压的平方成正比,其中磁滞损耗还与频率成反比;其他杂散损耗是机械损耗和其他损耗,包括轴承的摩擦损耗和风扇、转子等由于旋转引起的风阻损耗;其主要提高效率的措施有: 

电动机定子绕组电阻损失:降低电动机定子绕组的电阻是减少定子损失的主要手段,实践中采用较多的方法是:(1)增加定子槽截面积,在同样定子外径的情况下,增加定子槽截面积会减少磁路面积,增加齿部磁密;(2)增加定子槽满槽率,这对低压小电动机效果较好,应用最佳绕线和绝缘尺寸、大导线截面积可增加定子的满槽率;(3)尽量缩短定子绕组端部长度,定子绕组端部损耗占绕组总损耗的1/4~1/2,减少绕组端部长度,可提高电动机效率。实验表明,端部长度减少20%,损耗下降10%。 

电动机转子绕组电阻损失:电动机转子的损失主要与转子电流和转子电阻有关,相应的节能方法主要有:(1)减小转子电流,这可从提高电压和电机功率因素两方面考虑;(2)增加转子槽截面积;(3)减小转子绕组的电阻,如采用粗的导线和电阻低的材料,这对小电动机较有意义,因为小电动机一般为铸铝转子,若采用铸铜转子,电动机总损失可减少10%~15%,但目前铸铜转子所需制造温度高且技术尚未普及,其成本高于铸铝转子15%~20%. 

电动机铁耗损失:电动机铁耗损失可以由(1)减小磁密度,增加铁芯的长度以降低磁通密度,但电动机用铁量随之增加;(2)减少铁芯片的厚度来减少感应电流的损失,如用冷轧硅钢片代替热轧硅钢片可减小硅钢片的厚度,但薄铁芯片会增加