耗电设备经济运行

按调速系统效率来分： （调压调速，电磁转差离合器调速，绕线转子 异步电动机转子回路串电阻调速，绕线转子异步 电动机串级调速，变频调速，变极调速）。 1、 转差功率消耗型 2、转差功率回馈型 3、转差功率不变型 按调速技术来分：机械调速，电气调速，机电调 速。 按调速原理来分：改变频率，改变转差李，改变 极对数
节约用电

什么是节约用电 为什么要节约用电 怎样节约用电
什么是节约用电


节约用电是指在满足生产、生活所必需 的用电条件下，减少电源的消耗，提高用 户的电能利用率，减少供电网络的电能消 耗。 电能利用率=有效电能总量/消耗电能总 量 损耗：设备损耗 、管理损耗
为什么要节约用电




电能是由一次能源转换而来的二次能源， 是高品位的能源。电能的转换效率约35%。 电能需求量的快速增长 我国百分之八十以上的电来自燃煤发电， 而煤的蕴藏量十分有限 节约用电还可以使企业减少费用支出
变频调速节电



变频调速-----当代最先进、最高效的调速 方式 变频调速的理论依据-----电动机的转速 特性 n=no(1-s) = 60f1 / p * (1-s) 变频器的节电条件：有节电空间，负载 经常变化,电动机和设备机机械特性匹配
变频器的构造


变频器的主电路：也就是变频器的电力电 路：整流电路，中间电路（滤波）逆变器 变频器的控制电路：U/F控制，转差率控 制，矢量控制，直接转矩控制，单片机控 制
ΔP 变压器损耗曲线
ΔPo ΔPb %
变压器损耗率曲线
βJP
1
电能转换为机械能的合理化
主要关注电动机及其驱动 系统的节电


电动机是最大的电力消费用户，消耗了总 电量的60%以上，100kW及以下电动机 容量占总容量的80%-90% 电动机使用的面很广 电动机对生产率的影响很大 特别是三相异步电动机，占电动机总容量 的80%-90%
高效节能型电动机
1.
2
3 4 5
效率高 Y系列的电动机比JO2 的电动机效率高1%~3% YX系列的电动机比Y 的电动机效率高3% Y2-E系列的电动机比Y2的电动机效率高1.5%~2.0%。Y2-E系 列与欧洲的eff2系列效率水平基本相同，80~160号机座效率略低， 180~280号机座效率略高； YX系列电机效率特性曲线平坦，额定转差率SN小，减小了运行损 耗，负载在50~100%之间，效率曲线平坦，有利于电动机的经济 运行； 功率因素略有提高； YX系列由Y系列改进派生而来，互换性好，并符合国际IEC标准； 电动机的成本比Y系列略高，一般来说1~3年可回收投资差价； 如一台250KW电机，Y型η1=94% YX型η2=96.2% 电动机负载80%，年运行6000h，电费0.52， 节约电费E=250*80%*（1/0.94-1/0.962） *6000*0.52=1.5181万元
变频器的电力电路


一. 变频器的主电路—电力电路 1. 整流电路，就是把50HZ 的工频电流整流 为直流电流。 2. 中间电路， 包括滤波电路、 制动电路。 3. 逆变器，逆变电路，把 直流电变成一个能满足电动机 所要求的正弦波，只有正弦波 通过电动机的定子绕组，产生 一个圆形的旋转磁场，以产生 一个恒定的转矩。
节约用电的几个系统



供配电及输电系统的合理化 电能转换为机械能的合理化 电能转换为热能的合理化 电能转换为化学能的合理化 电能转换为光能的合理化
企业供电的合理化
几个原则性指标： 根据 标准是GB3485—评价企业合理用电技术导则
·
1 输、 配电损耗指标 在电压偏移不超过5%的前提下，不同变压级次允许的输电损耗： ① 一次变压的线损率≤3.5% ② 二次变压的线损率≤5.5% ③ 三次变压的线损率≤7% 2 用电负荷的，填充系数（α=平均负荷/最大负荷） 负荷应尽可能的均衡化 ① 连续生产的企业 α≥95% ② 三班制生产的企业 α≥85% ③ 二班制生产的企业 α≥60% ④ 一班制生产的企业 α≥30% 3 功率因素的要求 功率因素应达到0.9~0.95
空载损耗Po（W） 负载损耗Pk（W） 年平均负载率K（%） 年电能损耗D（kWh） 年节约电费元（以0.6元/kWh） 变压器价格 投资差价回收年限
变压器的经济运行
变压器的经济运行: βJP——变压器的经济负载 系数（有功功率经济负载系数） GB/T13462-92提出了变压器的 经济运行区和最佳运行区 βz——变压器的综合负载系数 变压器的最佳经济运行区 1.333βJz2≤β佳z ≤0.75 最劣运行区 0<β劣z<βJz2 单台、多台并列运行的变压器，计算略有不同。 单台变压器βjp＝√p0/pd时变压器效率最高。
U/F控制
U/F控制是电动机的机械特性
Φ=U/4.44fK1N1
变频器的控制方式
节电监测的技术标准依据
GB15316-94《节能监测技术通则》 GB/T15317-94 《工业锅炉节能监测方法》 GB/T15912-95《活塞式单级制冷机组及其制冷系统监测方法》 GB/T16664-96《企业供配电系统节能监测方法》 GB/T16665-96《空气压缩机组及供气系统节能监测方法》 GB/T16666-96《泵机组液体输送系统节能监测方法》 GB/T16667-96《电焊设备节能监测方法》 GB/T15318-94《工业热处理电炉节能监测方法》 GB/T15911-95《工业电热设备节能监测方法》 GB/T15913-95《风机机组与管网系统节能监测方法》 GB18613-2002 《中小型三相异步电电动机能效限定值及节能评价 值》
可见，电动机的功率因素与负载有关，它的空 载功率因素只有0.1-0.2，在满负荷时可达
0.8-0.9
电动机的效率特性
η
0.8
_
_
∣
0.5
∣
1.0
P
电动机及其驱动系统的节电

电动机的选择 电动机的经济运行 电动机的调速节电
电动机的选择
电动机的类型应在满足电动机安全、启动、制动、调速等方面要求的情 况下，以节能为原则来选择： 容量在250KW以上，负荷稳定，应选择同步电流，同等容量的异步 电机比同步电机效率低4～10%； 根据企业的电压等级条件，容量在200KW以上，应选择高压电动机， 电动机输入功率P=√3· V· I· coscp 除特殊需要以外，一般不选用直流电机，变频调速比直流调速节电 40%以上； 电动机负荷经常低于40%时，考虑更换电机； 负荷经常轻重载交替变化，而且常在额定值的33%以下，并持续一 定时间时，要考虑用△-Y的接线方式； 容量在100KW以上的交流异步电机，应尽量进行就地无功功率补偿； 按设备运行环境，选择合适的电动机，（如变极、防腐、防爆、增安 型……）； 选择节能型电动机。
节能监测的范围和基本方法


对重点耗能单位定期进行综合节能监测 对一般单位进行单项节能监测 由监测机构进行现场监测 由用能单位在监测机构监督指导下进行
节能监测内容和要求



用能单位主要耗能设备的技术性能和能源利用状况 用能单位能源管理基础情况 法律法规规定的其它内容 要求: 被监察单位的义务 积极配合、准备好相关资料、文件 根据通知将监测要求的书面资料收集整齐以备检查 安排相关负责人 安排专门人员配合监测机构的监测
节能监察


节能监察是各级人民政府节能主管部门及 其下属的节能监察机构依法对能源生产、 使用、经营单位以及其他相关单位执行节 能法律、法规、规章和标准的情况进行监 督检查 监察的法律、技术标准依据 监察的范围和基本方法 监察的内容及要求
节能监察的法律依据
中华人民共和国节约能源法 江苏省节约能源条例 江苏省节能监测办法 各级政府的相关文件
电动机的调速节电
电动机驱动设备的机械特性---转矩与转速之 间的关系，称为驱动设备的机械特性，分为：

n T=常数
恒转矩负载：如起动机，卷扬机， 造纸机 ， 转矩的大小取决于负载的轻重， 其负载功率与转速成正比 变转矩负载：
1，转矩与转速成正比-----直流发电机 2，恒功率负载，负载转矩负载转速成反比，其功 率保持基本不变-----卷绕机、轧机、车床 3，二次方律负载-----风机、水泵、螺旋桨、风 扇 等，负载转矩与速度的二次方成正比 P=PO+KPNL3
+
变压器的运行特性

变压器的负载率
b=
S I ´ 100% = ´ 100% SN IN


变压器的损耗： 有功损耗＝ΔＰ＝Ｐ0+β2×Pd 无功损耗＝ΔＱ＝Ｑ0+β2×Qd 变压器的运行效率
h =
P2 P1 ´ 100 % =
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
b ´ S ´ COS f b ´ S ´ COS f + P + b 0
·

主要耗电设备—变压器
变压器的发展——四个阶段 1. 热轧硅钢片——64标准生产 型号SJ、SJⅠ、SJⅡ，铁心材料是热轧硅钢片，工艺落后，损耗大，淘汰。 2. 冷轧硅钢片——74标准生产 型号SJ3~SJ5，铁心材料的第一次飞跃，大大降低了变压器的空载损耗。 3. 冷轧硅钢片节能型——86标准生产 型号S7、SL7、S9，工艺设计上的一次飞跃，变压器空载损耗下降率为 38%~46%。 4. 非晶态变压器——90年代末出现的，是九五重点推广的新型节能产品。 型号SH，铁心材料是非晶态合金，薄膜带卷绕而成。 特点：无晶体结构，是各向同性的软磁材料，磁化功率小。 无间隙，铁磁损失极小, 不存在阻碍磁畴壁移动的结构缺陷，磁滞损耗小 电阻率很高，是硅钢片的3~6倍，涡流损耗大大降低，单位损耗仅 为硅钢片的20%~30%。 材料经过退火处理时施加一定磁场强度，空载损耗比硅钢片铁心下降 2/3 价格贵
电动机的经济运行
1.电动机的经济运行，应根据GB12497-95 《三相异步电机经济运行》的有关规定： 其中对三相异步电机的选用、经济运行计 算公式、方法、调压措施、调压运行等许 多方面都有详细的规定； 2.电动机在使用过程中要求达到GB186132002的国家标准，标准中对中小型三相异 步电机能效限定值及节能评价有明确的要 求，这是个对电动机运行效率的强制性标 准。
o
T

x
②
③
①
T 变转矩负载特性
调速电动机的机械特性

η

电动机的机械特性 ： 是指电动机的转矩与转速关系 T=C1 Φm I2 COSψ η2 η
η1 η2 η3
0

T
0
TC
T
0
T
电动机改变电源电压时机械特性曲线 电动机改变电源频率时机械特性曲线 稳定运行的条件：有交点
三相异步电动机的调速分类
变频器的控制电路




为变频器的主电路提供通断信号的电路称 为控制电路。主要由下部分组成： 运算电路， 信号检测电路， 驱动电路， 保护电路，
变频器的控制方式



控制方式：U/f 控制 ，转差频率控制（SF控 制)，矢量控制(VC控制)，直接转矩控制，单片 机控制 U/f 控制：使U/f 为常数，变频器输出频率改 同时也改变电压。 特点：控制比较简单，多数用于通用变频器， 在风机、泵类及生产流水线工作台传动等。 SF控制：通过控制转差频率来控制转矩和电 流。 特点：有速度调节器，可进行速度闭环控制， 速度静态误差小。适用于自动控制系统。
电动机的能耗指标
电动机的效率 η＝Ｐ２／Ｐ１×１００％ 异步电动机的效率取决电动机的损耗， ①固定损 耗②负载损耗③杂散损耗 电动机的功率因素 3 cosφ=Ｐ１ ／( √3 ×U1 × I1)

电动机的功率因素
电动机的功率因素是指输入端有功功率 与视在功率之比 cosψ=P1/√3 U1 I1
2
´ P d
变压器节电
1. 2.
选择节能型变压器 变压器的经济运行
选择节能型变压器
1.
从变压器的损耗曲线上看
ΔP % 64标准 4.0 3.2 2.4 1.6 0.8 5 10 20 30 40 I % 73标准 86标准
100KVA配变不同负载时的耗电曲线
选择节能型变压器
2.
以节能效果为例
SH11-400/10 S9-400/10 800 4300 60% 20568.48 200 4300 60% 15312.48 3153.60 6.38万 3.39年 5.31万