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      低效率電機也有可能節電嗎?其實,這是偽命題

      發布時間:2020-12-08 責任編輯:wenwei

      【導讀】三相交流異步電動機的效率越高,其轉差率越小。也即在額定頻率與電壓下,相同負載的轉速越高。對于某些功率與轉速成正比,甚至成高次方比的負載來說,也就意味著電動機的輸出功率的提高。反過來說,低效率電動機因其轉差率的增大而使負載轉速下降,就可使電動機的輸出功率減少,從而達到節電目的。此類逆向思維結果產生的節電措施常為人所忽視。
       
      眾所周知,電動機的效率高低決定了電動機自身損耗的多少,也即產生了節電的效果。但是,在某些特定情況或條件下,低效率電動機也會產生節電效果。這是為什么呢?現就低效率電機“節能”機理及工程應用中的幾個實例作一簡略分析,以饗讀者。
       
      電機節能就是減少輸入功率
       
      電動機的核心價值是將電能轉化為機械能,在轉化過程中支付的代價就是電動機的自身損耗。電動機的效率越高,其自身的損耗就越低。
       
      電動機的輸入功率為輸出功率與自身損耗之和。降低電動機的損耗自然減少了電動機的輸入功率,但未必取得節能效果。因為在某種場合下,電動機輸出功率提升程度有可能超過損耗的降低,就達不到減少輸入功率的目的。
       
      電動機的負載分三種。一種是恒功率負載,一種是恒轉矩負載,還有一種就是風機、水泵類負載。這后一種負載的機械特性是轉矩與轉速的2次方成正比,功率與轉速的3次方成正比(見圖1)。也就是說,在額定電壓、額定頻率情況下只要能夠降低負載的轉速,即是多付出了一些電機損耗的代價,也有可能獲得系統的節能效果。
       
      低效率電機也有可能節電嗎?其實,這是偽命題
      圖1 不同負載的機械特性曲線
       
      電動機效率與轉差率的關系
       
      三相交流異步電動機的工作特性曲線(見圖1) 是一條描述在額定電壓、額定頻率條件下電動機工作狀態的特性曲線。A點表征電動機的空載轉速, 也即電動機的同步轉速n0;B點表征電動機的最大轉矩Mmax;C點表征電動機的起動轉矩。
       
      低效率電機也有可能節電嗎?其實,這是偽命題
      低效率電機也有可能節電嗎?其實,這是偽命題
      圖2 電機的工作特性曲線
       
      低效率電機也有可能節電嗎?其實,這是偽命題
       
      由此可見,負載轉速降低,電動機的輸出功率也就有所減少。雖然電動機對應的效率有所降低,但對應的輸入功率卻同時有所下降,也就達到了節能目的。
       
      低效率電動機節能實例分析
       
      電錠電動機屬紡織專用電動機(見圖3),年運行時間超過7000h,利用率較高。所以電機效率的高低對于節能效益影響較大。
       
      低效率電機也有可能節電嗎?其實,這是偽命題
      圖3 FYD型電錠電動機
       
      目前國內化纖企業普遍使用的幾款“節能”電錠電動機的功率都是140W,效率低于74%(甚至70%)。由于這幾款電錠電動機“重量輕,體積小”,制造成本低,售價低,加上所謂現場“實際應用”對比測試,似乎比起正規的FYD型電錠電動機來“節能”可達25~30%以上,所以深受用戶青睞。
       
      低效率電機也有可能節電嗎?其實,這是偽命題
      圖4 不同功率、效率電機的工作特性曲線
       
      事實上,這種電動機的負載是離心罐,電動機的輸出功率與離心罐轉速的2.7次方成正比。對于這類風機、水泵類特征的負載,轉速受電動機效率影響很大:電機效率越低,損耗越大,輸出轉速越慢,輸出功率就越少(見圖4)。
       
      從表面上看,電動機的輸入功率是減少了,但其實這是以犧牲電機的出力為代價的。因為低效率電機的自身損耗的增大才是真正的浪費。
       
      從一般意義上說,電動機輸出功率的降低,必然影響到產能的下降。但是,電動機的特點是轉速的下降,只影響到絲束的捻度而不會影響絲餅的產量。這給人造成的錯覺是,電錠電動機節能了,產出卻沒有減少,是十分有效的節能措施。
       
      但事實上,離心轉速下降過多,不僅是絲束捻度降低,還會造成操作工人“倒絲”困難,致使廢絲(即間接損耗)增加,由此可見,低效率電錠電動機之所以給人有驚人的“節能”效果,就是因為紡絲工藝上對于離心的轉速下降沒有限制,也就是電動機的輸出功率是可以隨之減少的。
       
      當在相同電壓、相同頻率、相同離心形狀尺寸的工況下,低效率電錠電動機因其自身損耗大反而使其運行轉速減少,取得了表面上的“節能”效果。這在節能產品的價值評估上是有違公平原則的。
       
      結論
       
      所以說,“低效率電動機也可以節能” 其實是個偽命題。要實現電動機的真正意義上的節能,就要選用高效率電動機。在上例中,為了保持離心的實際轉速不變,可以通過變頻器對電源電壓與頻率進行調節,降低電錠電動機的運行轉速。這樣既可以滿足紡絲工藝的捻度要求,又使電錠電動機自身的損耗維持最低。選用符合標準的高效電錠電動機,才能真正取得最具效果的綠色節能。
       
       
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