论电动机及其工作系统节能技术研究的意义与前景

论电动机及其工作系统节能技术研究的意义与前景

摘要能源是国民经济发展的基础资源，节能应成为当今人类关注的大事，电动机及其工作系统电效能的提高应首当重视。明确提出：电动机及其工作系统节能技术的内涵是：按照本技术领域一个世纪来已为理论阐明的重大课题，实现与完成实用电动机及其工作系统经济运行达到最佳“整体电效能”的基本技术—信控技术。节电产品与节能技术，前者是“流”后者是“源”，二者是“牵引”与“推动”的关系。权衡节能技术及其产品的准则是“整体电效能”提高与否。任何一个装置介入系统中就成为系统的一个“元素”，该“元素”对系统的影响与作用量化为“权重值向量”。提出建立“评价模型”来评估产品的优劣。电动机节电技术的前景归纳为“深化技术”，“强化管理”。

关键词节电技术电动机及其工作系统整体电效能评价模型权重向量

能源是国民经济发展的基础资源，是制约生产力发展的重要因素。电能是一种广泛利用的优质能源，电力是工业动力之源，电动机是将电能转换成机械能的枢纽，当今世界上一切电力拖动基本上都是通过这一形式来实现的。电动机的广泛应用，近百年来使整个世界的生产力获得了迅猛发展，同时它的耗电（世界各国）一直占驻国家总电量的一半以上，现代社会随着生产力的发展，运行电动机的总量还在与日俱增，更加速了电力的生产，加速了一次能源（煤、石油）的开采，据有关文献的估计，还有一个世纪，这些有限的一次能源诸将开采殆尽。因此，提高现有能源的利用效益应成为当今人类关注的大事。对于占驻主要耗电量的电动机及其供配电系统的电效益的提高应首当重视。这方面有待国家统筹方略。

1．明析电动机及其工作系统节能技术的内涵，节能产品与节能技术的关系节能产品与节能技术其内涵相关，但二者寓于不同范畴。节能产品是一种装置，节能技术是创造与应用节能产品的技术基础。二者在内缘上，前者是“流”，后者是“源”；在外延关系上是“牵引”与“推动”的作用。

今天，许多人们对节能技术的内涵，仅仅从某一局部的具体技术实践来描述。如称“调频调速”是电动机节电技术；“可控硅电流通角控制用于控制电动机电流”是电动机节能技术，……，诸此种种，如同上世纪八十年代，有些人们竟把白炽灯回路里串入二极管的做法认为是发现了“电光源节电技术”，还有人把这一做法衍试到日光灯电路中串入一根电阻丝而制作的日光灯节电器一时甚嚣尘上。对这样的技术实践，如果只从某一角度来认识或许也是对的，但很不全面，尚不足以表达其实质内容。

数十年乃至电动机问世一个多世纪以来，本行技术界为进一步提高电动机及其工作系统的“整体电效能”的课题上不断深入探讨。为我们今天在关于电动机及其工作系统节电技术的研究与实践，阐明了理论依据，指明了技术方向。根据文献的论述，当今电动机及其工作系统节能技术的基本内涵，应该是：“按照本技术领域已为理论家所阐明的几大课题目标：1）动态Y/ △双向转换，2）就地无功补偿，3）清除电网谐波改善供电质量，实现完成实用电动机及其工作系统经济运行达到最佳“整体电效能”的基本技术——信息处理与智能全自动控制技术”。

这个电动机及其系统节能技术的内涵，明确了课题的既定内容，以及达标的整体效果和实现目标的技术途径。从课题的展开到归结，其权衡的准则只有一个，那就是电动机及其工作系统的“整体电效能”。整体电效能提高了就是节电，没提高就是不节电，降低了就是费电。这里还要着重指出的是“整体”而不是某一局部。

2．为什么要明析电动机及其工作系统节能技术内涵

只有明确了电动机及其系统节电技术的内涵，才可能全面地分析各种电动机节电技术与产品纳入系统中，对总体效能可以起到什么作用；以及域外技术是否可以拓宽到本领域应用，以及涉入的条件与界限；不同工况条件和不同负载特性，选择那种功能与性能的型号产品最为适宜。

2．1根据节电技术总体效能要求，针对节能技术内涵分析，对不同场合与对象的技术发展需求，研制对路的型号产品，这是节能技术纵深发展和节能技术产品开拓前景的必然。例如：机加工行业的机床设备电动机，通常负载率在5%（机床空载）到50%之间，并变化频繁，偶有重载。这是典型的“大马拉小车”，使得电动机及其工作系统的电效益严重降低，这需要单机配套Y/△转换与就地无功补偿的智能全自动控制技术产品，同时由于频繁的Y/△转换，于是还得发展转换触点消弧的控制技术；又如：矿业分选机械，纺织业机械，总是数台到上百台的小型电动机密集于生产线，它们的特点是群开群停，这种场合与工况，最适宜的是就地无功群补，但是偶尔有单台或一组电机停歇，这就需要发展群补多路单台特征信息控制技术。……总之要使电动机及其系统的节能技术，以及技术系列型号产品广泛适应电动机应用的各种场合和工况。这需要不断地深化技术，切实深入开展电动机及其工作系统节能技术与产品的应用技术研究，这也是节能技术发展迫切需要上一个新台阶，进入一个自律坦途的必然趋势。

2．2．1任何一种装置介入一个系统中，它就成为这一系统的一种“元素”，每一种“元素”都会对系统产生一定的影响，这种影响就是各自的“权重”。一种节能控制装置介入系统它对系统影响的“权重”值会是较高的。

由此可见，节电技术产品这个“元素”在电动机及其工作系统总体效能中不能仅以配套关系来考虑作用，还必须分析其“权重”和它在总体效能中到底发挥什么样的作用。即“权重”的性质，即指①既定目标功能的有益“权重”值，②非既定目标的有益“权重”值，③实现既定目标的同时它固有的负效“权重”值，④非目标范畴，技术原理固有的有害权重值。2．2．2实际中电动机及其工作系统的“总体电效能”，致意于仪器的测试是十分困难的，为判断节能产品的优劣，应该寻求一种可行的方法。本文提出建立一种“整体效能评价模型”。这一模型由4个方面的权重值向量描述在直角坐标上。

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非主体目标内有害权重值

如图所示：X轴正方向表示主体目标有益权重值，X轴负方向表示实现既定目标的同时，该

项技术产品固有的负效权重值，Y轴正方向表示非主体目标内有益权重值，Y轴负方向表示非主体目标范畴，该技术原理固有的有害权重值。坐标线上的等分线表示权重矢量的大小。

关于评价模型，仅供专家们探讨，此不多述。不过有了它，可以对技术管理部门提供评估的方法。

3．深化技术，强化管理

基于以上认识和当今节电、节能不可等闲的形势，电动机及其工作系统节电技术研究的前景可以归纳为“深化技术，强化管理”两个方面。

我国的节能技术研究以及节能事业的管理都还方兴未艾。本来市场经济，其本质是竞争，其核心是质量，这是它的正面特征。它的负面特性呢，如果管理不完善，那就会出现，什么商品“紧俏”，紧俏行档就会涌入假冒，什么商品“缺少”，缺少商位就会充入“粗制滥造”。节能技术与产品也一样。如电动机的调频调速技术，用于电梯，印刷机平稳调速其功能与性能可以说是得天独厚，是其它技术不可取代的。正由于电动机转速降低的同时，其耗电量随着也减少，利用这点就有人把它冠名为节电技术。其实现型电动机用调频的方法调节转速的同时，其转速、耗电量、出力三者与电源的频率下降的关系，○1从理论推导是一次方、二次方、三次方的关系：既频率下降2%，则转速下降2%，耗电量下降4%，出力下降8%。○2从调频调速产品用于电动机的实际测试结果倒更接近于1、2、3的倍率下降。具体来说，如将50Hz的电源供给电动机的电流的周波数截去1.5周，既48.5个周波，50-48.5/50×100%=3% 则电动机转速下降3%，耗电量减少2×3%=6%，出力衰减3×3%=9%，由此看来无论从理论推导以及实测结果表明它不是电动机节能技术，再则，截波时可控硅在ns级的通断,在电动机电感上产生的高峰脉冲电压，严重危害电网供电质量和其它用电设备。只要以电动机及其工作系统节电技术内涵来加以分析，以“整体效能”来衡量，调频调速移置于电动机节能，恰好是地道的费电器。对这一问题世人应众所周知，调频调速（俗称调频技术或冒充调压技术的）产品绝对不是电动机节能技术产品。因为它不但严重降低电效益而且还严重损害供电质量。

又如，可控硅电流通角控制技术，在整流，方波产生器，闸门信号时间控制，用于电焊机、火花电热炉……是它广阔的“用武之地”。由于它几乎可以从0~π的范围均匀的调节电流通角，调整平均电流，正是这点就自然会使人们企图移置给电动机节能技术。目的是好的，其效果应该说，比“调频调速”的移置效果更不理想。

通过以上实例，说明“深化技术”，“强化管理”尽快建立完善这方面的科研与管理机制，非常重要。

关于电动机及其电力系统电效能的提高无疑要在1）软件——管理，2）硬件——技术，这两方面结合起来都把功夫下到位，才能得方圆。否则，无翅不起飞，独翅飞不起，双翅不健全飞亦无久远。