Сколько электроэнергии действительно могут сэкономить энергоэффективные двигатели？

Введение:

Высокоэффективный двигатель (высокоэффективный двигатель) относится к двигателю с более высоким КПД, его значение эффективности может достигать второго уровня стандарта GB18613-2012. Высокоэффективный двигатель использует новую конструкцию двигателя, новые технологии и новые материалы для повышения выходной эффективности за счет уменьшения потерь электромагнитной энергии, тепловой энергии и механической энергии. По сравнению со стандартным двигателем его эффективность увеличена в среднем на 4%.

In May 2020, China announced the latest motor energy-efficiency standard "GB18613-2020 motor energy-efficiency limits and energy-efficiency levels", the standard was formally implemented on June 1, 2021, IE3 (international standards) below the energy-efficiency motors will be mandatory discontinued, and the domestic motor industry has fully entered the era of IE3 high-efficiency.

Новый национальный стандарт также предусматривает, что с даты внедрения стандарта эффективность IE3 станет самым низким предельным значением эффективности трехфазного асинхронного двигателя в Китае (трехуровневая энергоэффективность), что ниже предельного значения энергоэффективности IE3 трехфазного двигателя. асинхронный двигатель (например, двигатели серии IE2 и т. д.) не допускается к повторному производству и продаже, что указывает на то, что малый и средний уровень эффективности трехфазного асинхронного двигателя в Китае снова повышает уровень класса. В новом национальном стандарте эффективность IE4 также указана как вторичный показатель оценки энергосбережения.

Разница в маркировке энергоэффективности двигателя в соответствии с GB 18613-2020 после внедрения нового национального стандарта показана ниже:

Меры по энергосбережению для высокоэффективных двигателей

Мероприятия по повышению эффективности электродвигателей. Энергосбережение электродвигателя — это систематический проект, охватывающий весь жизненный цикл электродвигателя, от проектирования и производства электродвигателя до выбора, эксплуатации, регулирования, капитального ремонта и утилизации электродвигателя. меры по энергосбережению на протяжении всего жизненного цикла электродвигателя, а отечественные и зарубежные страны в основном рассматривают следующие аспекты для повышения эффективности электродвигателя в этом отношении.

Конструкция энергосберегающего двигателя относится к использованию технологии оптимизации конструкции, новой технологии материалов, технологии управления, технологии интеграции, технологии тестирования и проверки и других современных средств проектирования для снижения потерь мощности двигателя, повышения эффективности двигателя. , и разработать высокоэффективный двигатель.

Двигатель при преобразовании электрической энергии в механическую в то же время сам также теряет часть энергии, типичные потери двигателя переменного тока обычно можно разделить на фиксированные потери, переменные потери и паразитные потери на три части.

Переменные потери изменяются в зависимости от нагрузки, включая потери на сопротивление статора (потери в меди), потери на сопротивление ротора и потери на сопротивление щеток; фиксированные потери не имеют ничего общего с нагрузкой, включая потери в железном сердечнике и механические потери. Потери в железе состоят из потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи, которые пропорциональны квадрату напряжения, причем потери на гистерезис также обратно пропорциональны частоте; другие паразитные потери - это механические потери и другие потери, в том числе потери на трение подшипников и вентилятора, ротора и т. д. из-за вращения, потери на сопротивление ветру.

Высокоэффективные характеристики двигателя

1, энергосбережение, снижение долгосрочных эксплуатационных расходов, очень подходит для текстиля, вентиляторов, насосов, компрессоров, экономия энергии в течение одного года может окупить стоимость покупки двигателя;
2. Прямой пуск или регулирование скорости с помощью преобразователя частоты могут быть полностью заменены асинхронными двигателями;
3, энергосберегающий двигатель с редкоземельными постоянными магнитами сам по себе может экономить энергию, чем обычные двигатели, более чем на 15 ℅;
4, коэффициент мощности двигателя близок к 1, улучшает добротность сети без добавления компенсатора коэффициента мощности;
5. Ток двигателя небольшой, что позволяет экономить мощность при передаче и распределении, продлевает общий срок службы системы;
6, бюджет энергосбережения: 55 киловатт двигателя, например, высокоэффективные двигатели, чем обычный двигатель, чтобы сэкономить 15℅, затраты на электроэнергию за киловатт-час рассчитаны на 0,5 юаня, использование энергосберегающих двигателей в течение года экономия электроэнергии может быть возмещена за счет замены стоимости двигателя.

Преимущества высокоэффективных двигателей:
Прямой запуск, может полностью заменить асинхронный двигатель.
Энергоэффективный двигатель с редкоземельными постоянными магнитами сам по себе может сэкономить более 3℅ электроэнергии, чем обычный двигатель.
Коэффициент мощности двигателя обычно превышает 0,90, что улучшает добротность сети без добавления компенсатора коэффициента мощности.
Ток двигателя небольшой, что позволяет экономить мощность передачи и распределения, продлевая общий срок службы системы.
Кроме того, привод может осуществлять плавный пуск, плавный останов, бесступенчатое регулирование скорости, дополнительно улучшается эффект энергосбережения.

Пять главных потерь в двигателях

Потери статора

На практике уменьшите основные средства потерь статора двигателя I^2R, наиболее широко используемые методы:
1, увеличьте площадь поперечного сечения паза статора, в случае того же наружного диаметра статора увеличение площади поперечного сечения паза статора уменьшит площадь магнитной цепи, увеличит зубцы магнитной плотности;
2, увеличьте полную скорость прорези статора, что более эффективно для низковольтных небольших двигателей, применение лучшего размера обмотки и изоляции, большая площадь поперечного сечения провода может увеличить полную прорезь статора;
3, попробуйте сократить длину конца обмотки статора, потери на конце обмотки статора составляют общую потерю обмотки 1/4 ~ 1/2, уменьшите длину конца обмотки, это может повысить эффективность двигателя. Эксперименты показывают, что длина конца уменьшается на 20%, потери уменьшаются на 10%.

Потери ротора

Потери ротора двигателя I^2R в основном связаны с током ротора и сопротивлением ротора, соответствующие методы энергосбережения в основном:
1. Уменьшите ток ротора, что можно учитывать за счет улучшения напряжения и коэффициента мощности двигателя;
2. Увеличьте площадь поперечного сечения паза ротора;
3. Уменьшите сопротивление обмотки ротора, например, используя толстую проволоку и материалы с низким сопротивлением, что более значимо для небольших двигателей, поскольку небольшие двигатели обычно имеют ротор из литого алюминия, при использовании ротора из литой меди общие потери Стоимость двигателя может быть уменьшена на 10–15 %, но современный литой медный ротор, необходимый для производства высокотемпературных технологий, еще не популяризирован, а его стоимость выше, чем у литого алюминиевого ротора на 15–20 %.

Расход железа

Расход моторного железа можно снизить следующими мерами:
1. Уменьшите магнитную плотность, увеличьте длину железного сердечника, чтобы уменьшить плотность магнитного потока, но количество железа, используемого двигателем, увеличивается;
2, уменьшите толщину железной стружки, чтобы уменьшить потери наведенного тока, например, холоднокатаная кремниевая сталь вместо горячекатаной кремниевой стали может уменьшить толщину кремниевой стали, но тонкая железная стружка увеличит количество железной стружки и производство двигателей Чэньбэнь;
3. Использование холоднокатаного листа из кремнистой стали с хорошей магнитной проводимостью для уменьшения потерь на гистерезис;
4. Использование высокоэффективного изоляционного покрытия из железной стружки;
5, технология термообработки и производства, остаточное напряжение при обработке железной стружки серьезно повлияет на потери в двигателе, обработка листов из кремнистой стали, направление резки, напряжение штамповки и сдвига оказывают большее влияние на потерю железного сердечника. Резка в направлении фрезерования листа кремнистой стали и термообработка штамповки кремнистой стали могут снизить потери на 10–20% и достичь других методов.

Случайная потеря

Сегодняшнее понимание паразитных потерь в двигателе все еще находится на стадии исследования, и в настоящее время основными методами снижения паразитных потерь являются:
1. Использование термической обработки и отделки для уменьшения короткого замыкания на поверхности ротора;
2. Изоляционная обработка внутренней поверхности паза ротора;
3. Снижение гармоник за счет улучшения конструкции обмотки статора;
4, улучшить прорезь ротора с помощью конструкции и координации для уменьшения гармоник, увеличить статор, канавку зубьев ротора, форму прорези ротора, выполненную в виде наклонной прорези, использование последовательно соединенных синусоидальных обмоток, рассеянных обмоток и обмоток с коротким шагом может значительно уменьшить высокие гармоники; Использование магнитного раствора с прорезями или клина с магнитными пазами для замены традиционного клина с изоляционными пазами на магнитный раствор с пазами для заполнения паза в сердечнике статора двигателя позволяет уменьшить дополнительные паразитные потери эффективных методов.

Потери на трение ветра

На это следует обратить внимание людям, на долю которых приходится около 25% общих потерь двигателя. Потери на трение в основном вызваны подшипниками и уплотнениями, которые можно уменьшить следующими мерами:
1, минимизировать размер вала, но необходимо соответствовать требованиям выходного крутящего момента и динамики ротора;
2. Использование высокоэффективных подшипников;
3, использование высокоэффективной системы смазки и смазочных материалов;

Подвести итог

Автомобильная продукция как промышленная мощь, скорость развития страны и промышленная политика зависят от большого количества, поэтому, как воспользоваться рыночными возможностями, своевременной корректировкой структуры продукта, разработкой товарной продукции, выбрать хорошую дифференциацию энергосберегающей автомобильной продукции, следовать Национальная промышленная политика находится в центре внимания. С глобальной точки зрения автомобилестроение развивается в направлении высокой эффективности и энергосбережения, потенциал развития огромен. Все развитые страны последовательно сформулировали стандарты энергоэффективности двигателей. Европа, США и другие развитые страны продолжают совершенствовать стандарты доступа к энергоэффективности двигателей, в основном используются все энергоэффективные двигатели, а в некоторых регионах начали использовать энергосберегающие двигатели сверхвысокой эффективности.

Пример

Предприятие до серии Y с обычными двигателями мощностью 7,5 кВт, всего 10 единиц на заводе одновременно, работающее 8 часов в день, 300 дней в году. В этом году предприятие обновило оборудование, заменило 10 комплектов двигателей модели IE3-132M-4P-7,5 кВт, мощность осталась прежней, но экономится много электроэнергии.

7,5 кВт той же мощности, КПД обычного двигателя Y 87%, КПД энергоэффективного двигателя 90,1%, затем весь год:

◆ Y-132M-4P-7,5 кВт, годовая эксплуатация электроэнергии составляет: (7,5/0,87)8300=20689,6 градусов

◆ IE3-132M-4P-7,5 кВт, годовая электроэнергия для:
(7,5/0,901)8300 = 19 977,8 градусов

◆ Использование энергоэффективных двигателей после годовой экономии электроэнергии: 20 689,6 - 19 977,8 = 711,8 градусов.

На предприятии используется 10 комплектов энергоэффективных двигателей мощностью 7,5 кВт. годовая экономия электроэнергии 7118 градусов!