电机系统节能技术讲解
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三、掌握重点
（一）电动机拖动风机及泵类负载的节能 1.选用节能型电动机、风机、泵。 2.按正常操作流量的1.1~1.15倍及风压余量不 超过10%的要求考虑选用风机。 3.选用泵时，在满足所需最大压力的情况下， 其额定流量为正常操作流量的1.1~1.5倍，扬程 余量不超过8%。 4.根据负载功率的大小，合理选择电动机的 额定功率，使电动机运行时的平均负载率在 0.7~1之间，确保电动机高效运行。
二、理解要点
（一）电动机的分类 1.根据工作电源的不同，可将电动机分为交 流电动机和直流电动机，其中交流电动机又分为 单相电动机和三相电动机，异步电动机和同步电 动机。 2.按转子结构分类，可将异步电动机分为笼 型感应电动机和绕线转子感应电动机。
（二）普通电动机的工作特性
1.异步电动机的工作特性，包括转速特性， 电流特性，转矩特性，功率因数特性，效率特性。 2.直流电动机的工作特性，包括转速特性， 电流特性，转矩特性，效率特性。 3.同步电动机的工作特性，包括电流特性， 转矩特性，功率因数特性，效率特性。特性曲线 图见《节能技术》（上）74 -76页。异步电动机 的工作特性图如下。
（四）空气压缩机的节能措施 1.选用节能型电动机。 2.合理配置电动机与压缩机之间的传动装置， 减少机械传动过程中的能量损失，提高传动效率。 3.空压机内部的活塞与缸套之间保持良好的 润滑，减少摩擦损耗。 4.减少气路系统压力损失和泄漏。 5.降低冷却水入口温度，提高冷却水流量， 及时清除冷却器沉积物，采用软化水等提高冷却 器的交换热性能。
（三）变频调速节能技术分析 通常配置风机、水泵、压缩机时，其额定流 量高于需要的实际流量。其次，生产状况改变时 对流量的需求也发生变化，因此，需要对流量进 行调节。若采用节流调节，会造成能量损失。若 采用变频调速来调节流量，可取得较好的节电效 果。例如某一风机运行时转速为n1，轴功率为 P1，通过变频调速，风机转速降低为n2，轴功 率降低为P2。风机轴功率与转速存在下列关 3 系， P2 P1 (n2 n1 ) ，即风机两种运行工况下的轴功率 之比是转速之比的立方，风机转速若下降10%， 轴功率则下降27.1%。
水泵类负载特性
H,N,η 3
1 2
Q
1—Q-H特性曲线 2—Q-N特性曲线 3—Q-η特性曲线
（四）根据泵及风机工作点要求 选择电动机容量 1.电动机负载率在0.7~1之间时效率和功 率因数比较高。对负荷基本不变的电动机， 若电动机输出功率为P，根据公式 Pe (1 ~ 1.45)P 选取电动机额定功率。 2.对负荷变化的电动机，先求出负荷变化 周期内电动机输出的平均功率P，然后按 Pe (1 ~ 1.45)P 选取电动机额定功率。
第九节 电机系统节能技术
一、了解内容
（一）电动机系统的组成及目前的运行状况： 1.电机系统包括电动机、被拖动装置、传动系统、 控制系统以及管网负荷等，电机系统首先是通过电动机 将电能转化为机械能，再通过被拖动装置做功，实现所 需的各种功能 。 2.电动机及拖动设备效率低。电机产品效率比国外 先进水平低2%～5%；风机、泵、压缩机产品效率比国 外先进水平低2%～4%。 3.系统运行效率低。系统匹配不合理，“大马拉小 车”现象严重，设备长期低负荷运行，大部分风机、泵 采用机械节流方式调节，系统运行效率比国外先进水平 低10%～20%。
（二）电动机软启动的特点及节能分析 1.电动机软启动时，起动电流从零线性上升至 设定值，无冲击电流。 2.软启动器可以引入电流闭环控制，使电动机 在起动过程中保持恒流，确保电动机的平稳起动。 3.可根据负载特性调节起动过程的各种参数， 保证电动机处于最佳的起动状态。 4.降低了电动机在空载或轻载时的输入电压， 减小了电动机的损耗，提高了功率因数，减少了 线路损耗。 5.具有过载、过流、缺相、过热等保护功能， 提高了设备的可靠性。
异步电动机的工作特性
1.转速特性 n f (P) 3.电流特性
I f ( P)
2.转矩特性
4.效率特性
T f ( P)
f ( P)
n
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
η
cosφ I T
P
（三）常用机械负载的特性 1.水泵类负载特性。 2.风机类负载特性。 3.恒功率负载特性。恒功率负载的特性是转 矩与转速大体成反比，其乘积（即功率）近似 保持不变。金属切削机床主轴、轧机、造纸机、 塑料薄膜生产线中的卷取机和开卷机等。 4.恒转矩负载特性。恒转矩负载的特性是指 在任何转速下负载转矩总保持恒定或基本恒定， 而与转速无关。例如传送带、搅拌机、挤压机、 摩擦机、吊车、起重机 。
（五）电动机变频调速的基本工作原理
根据电动机学理论，交流电动机的同步转速 60 f n 为： ， 式中：p—电动机定子绕组的磁 p 极对数；f—电源频率。 异步电动机的实际转速总是低于同步转速的， 且随着同步转速的变化而变化。当电源频率增加 时，同步转速增加，电动机的转速也增加；电源 频率下降，电动机的转速也下降。在p固定时， 电动机的转速正比于电源的频率f。这种通过变 频器来改变电源频率实现速度调节的过程称为变 频调速。
（二）变频调速控制方式及实例 1、频率在工频频率以下范围内调节 2、频率在高于工频频率范围内调节 3、转差频率控制 变频调速控制实例见P83
（三）电动机系统节能技术的发展趋势 目前的发展趋势是：电机要高效化和智能化，开 发研制高效电机，将变频器可控制系统集成到电机系 统中，可节能达20~30%；电机系统要变频化和信息 化，在智能电机的基础上，发展采用现场总线技术的 产品，从而简化结构，提高系统的可靠性；现有系统 和设备进行改造，以先进的电力电子技术传动方式改 造传统的机械传动方式，采用交流调速取代直流调速， 采用配有减速装置的电气传动系统，采用基于现场总 线的多功能可通讯智能电机等；优化电机系统的运行 和控制，推广软起动装置、无功补偿装置、计算机自 动控制系统等，这都将使电机系统取得可观的节能效 果。
（四）空气压缩机的节能措施
7.在满足生产要求的前提下，适当降低排 气压力可节约电能。 8.采用变频调速控制技术。
（五）制冷压缩机的节能措施 1.根据实际温度需要选取制冷机型号。 2.对运行参数合理控制，适当提高蒸发温度， 降低冷凝温度，可减少制冷机的能量损耗。 3.采用就地无功补偿技术，减少线路损耗。 4.采用变频控制技术调节制冷量，可极大地 提高制冷机的制冷系数，有效节约电能。
三、掌握重点
（一）电动机拖动风机及泵类负载的节能 1.选用节能型电动机、风机、泵。 2.按正常操作流量的1.1~1.15倍及风压余量不 超过10%的要求考虑选用风机。 3.选用泵时，在满足所需最大压力的情况下， 其额定流量为正常操作流量的1.1~1.5倍，扬程 余量不超过8%。 4.根据负载功率的大小，合理选择电动机的 额定功率，使电动机运行时的平均负载率在 0.7~1之间，确保电动机高效运行。
二、理解要点
（一）电动机的分类 1.根据工作电源的不同，可将电动机分为交 流电动机和直流电动机，其中交流电动机又分为 单相电动机和三相电动机，异步电动机和同步电 动机。 2.按转子结构分类，可将异步电动机分为笼 型感应电动机和绕线转子感应电动机。
（二）普通电动机的工作特性
1.异步电动机的工作特性，包括转速特性， 电流特性，转矩特性，功率因数特性，效率特性。 2.直流电动机的工作特性，包括转速特性， 电流特性，转矩特性，效率特性。 3.同步电动机的工作特性，包括电流特性， 转矩特性，功率因数特性，效率特性。特性曲线 图见《节能技术》（上）74 -76页。异步电动机 的工作特性图如下。
（四）空气压缩机的节能措施 1.选用节能型电动机。 2.合理配置电动机与压缩机之间的传动装置， 减少机械传动过程中的能量损失，提高传动效率。 3.空压机内部的活塞与缸套之间保持良好的 润滑，减少摩擦损耗。 4.减少气路系统压力损失和泄漏。 5.降低冷却水入口温度，提高冷却水流量， 及时清除冷却器沉积物，采用软化水等提高冷却 器的交换热性能。
（三）变频调速节能技术分析 通常配置风机、水泵、压缩机时，其额定流 量高于需要的实际流量。其次，生产状况改变时 对流量的需求也发生变化，因此，需要对流量进 行调节。若采用节流调节，会造成能量损失。若 采用变频调速来调节流量，可取得较好的节电效 果。例如某一风机运行时转速为n1，轴功率为 P1，通过变频调速，风机转速降低为n2，轴功 率降低为P2。风机轴功率与转速存在下列关 3 系， P2 P1 (n2 n1 ) ，即风机两种运行工况下的轴功率 之比是转速之比的立方，风机转速若下降10%， 轴功率则下降27.1%。
水泵类负载特性
H,N,η 3
1 2
Q
1—Q-H特性曲线 2—Q-N特性曲线 3—Q-η特性曲线
（四）根据泵及风机工作点要求 选择电动机容量 1.电动机负载率在0.7~1之间时效率和功 率因数比较高。对负荷基本不变的电动机， 若电动机输出功率为P，根据公式 Pe (1 ~ 1.45)P 选取电动机额定功率。 2.对负荷变化的电动机，先求出负荷变化 周期内电动机输出的平均功率P，然后按 Pe (1 ~ 1.45)P 选取电动机额定功率。
第九节 电机系统节能技术
一、了解内容
（一）电动机系统的组成及目前的运行状况： 1.电机系统包括电动机、被拖动装置、传动系统、 控制系统以及管网负荷等，电机系统首先是通过电动机 将电能转化为机械能，再通过被拖动装置做功，实现所 需的各种功能 。 2.电动机及拖动设备效率低。电机产品效率比国外 先进水平低2%～5%；风机、泵、压缩机产品效率比国 外先进水平低2%～4%。 3.系统运行效率低。系统匹配不合理，“大马拉小 车”现象严重，设备长期低负荷运行，大部分风机、泵 采用机械节流方式调节，系统运行效率比国外先进水平 低10%～20%。
（二）电动机软启动的特点及节能分析 1.电动机软启动时，起动电流从零线性上升至 设定值，无冲击电流。 2.软启动器可以引入电流闭环控制，使电动机 在起动过程中保持恒流，确保电动机的平稳起动。 3.可根据负载特性调节起动过程的各种参数， 保证电动机处于最佳的起动状态。 4.降低了电动机在空载或轻载时的输入电压， 减小了电动机的损耗，提高了功率因数，减少了 线路损耗。 5.具有过载、过流、缺相、过热等保护功能， 提高了设备的可靠性。
异步电动机的工作特性
1.转速特性 n f (P) 3.电流特性
I f ( P)
2.转矩特性
4.效率特性
T f ( P)
f ( P)
n
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
η
cosφ I T
P
（三）常用机械负载的特性 1.水泵类负载特性。 2.风机类负载特性。 3.恒功率负载特性。恒功率负载的特性是转 矩与转速大体成反比，其乘积（即功率）近似 保持不变。金属切削机床主轴、轧机、造纸机、 塑料薄膜生产线中的卷取机和开卷机等。 4.恒转矩负载特性。恒转矩负载的特性是指 在任何转速下负载转矩总保持恒定或基本恒定， 而与转速无关。例如传送带、搅拌机、挤压机、 摩擦机、吊车、起重机 。
（五）电动机变频调速的基本工作原理
根据电动机学理论，交流电动机的同步转速 60 f n 为： ， 式中：p—电动机定子绕组的磁 p 极对数；f—电源频率。 异步电动机的实际转速总是低于同步转速的， 且随着同步转速的变化而变化。当电源频率增加 时，同步转速增加，电动机的转速也增加；电源 频率下降，电动机的转速也下降。在p固定时， 电动机的转速正比于电源的频率f。这种通过变 频器来改变电源频率实现速度调节的过程称为变 频调速。
（二）变频调速控制方式及实例 1、频率在工频频率以下范围内调节 2、频率在高于工频频率范围内调节 3、转差频率控制 变频调速控制实例见P83
（三）电动机系统节能技术的发展趋势 目前的发展趋势是：电机要高效化和智能化，开 发研制高效电机，将变频器可控制系统集成到电机系 统中，可节能达20~30%；电机系统要变频化和信息 化，在智能电机的基础上，发展采用现场总线技术的 产品，从而简化结构，提高系统的可靠性；现有系统 和设备进行改造，以先进的电力电子技术传动方式改 造传统的机械传动方式，采用交流调速取代直流调速， 采用配有减速装置的电气传动系统，采用基于现场总 线的多功能可通讯智能电机等；优化电机系统的运行 和控制，推广软起动装置、无功补偿装置、计算机自 动控制系统等，这都将使电机系统取得可观的节能效 果。
（四）空气压缩机的节能措施
7.在满足生产要求的前提下，适当降低排 气压力可节约电能。 8.采用变频调速控制技术。
（五）制冷压缩机的节能措施 1.根据实际温度需要选取制冷机型号。 2.对运行参数合理控制，适当提高蒸发温度， 降低冷凝温度，可减少制冷机的能量损耗。 3.采用就地无功补偿技术，减少线路损耗。 4.采用变频控制技术调节制冷量，可极大地 提高制冷机的制冷系数，有效节约电能。