2013能源管理师培训课件(电气-下) 第11章——电机系统节能技术.ppt

第十一章 电机系统节能技术 §11.1 电机系统 §11.2 常用机械负载的特性 §11.3 风机和泵类负载的节能 §11.4 电动机的经济运行及软启动技术 §11.5 变频调速节能技术 §11.6 空气压缩机节能技术 §11.7 制冷压缩机节能技术 一、概述 电机作为风机、水泵、空压机、机床、制冷等各种设备的动力，是一种将电能转换为机械能的转换装置。据业内有关专家估算，我国电机的总装机容量己达5亿多kW,年耗电量达1万亿kw h以上，约占全国用电量的10%，占全国工业用电量70%左右。在我国大、中、小各类在用的电机中，0.55~200 kW的中小型异步电动机约占80%。 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，电机系统一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。电机系统节能潜力大，主要表现为: （1）电机及拖动设备效率低 （2）系统运行效率低。系统匹配不合理，“大马拉小车”现象严重。 目前电机系统节能改造的技术途径主要有一下几个方面：一是加速更新淘汰落后设备；二是该是电机拖动系统调节方式，推广变频调速、永磁调速等先进电机调速技术，合理匹配电机系统，消除“大马拉小车”现象；三是优化电机系统的运行和控制，推广软启动装置和无功补偿装置，通过过程控制，合理配置能量，实现系统经济运行。 二、普通电机的工作特性 电机的分类方法很多，从行业应用的角度出发，可简单地将电机分成两类，及普通电机和专用特种电机。正确了解电机的特性曲线，保证运行在最佳的工作状态，是减少损耗的重要措施。 （一）感应电动机的工作特性 三相感应异步电动机的工作特性是指电动机在额定电压和频率下的转速、电流、电磁转矩、功率因数、效率等与电机的轴输出机械功率之间的关系，一般用曲线描述。 工作特性如左图所示。 1.转速特性n=f(P) 2.电流特性曲线I=f(P),空载电流约占额定电流的1/5~1/3。 3.转矩特性曲线T=f(P) 4.功率因数特性曲线cosφ=f(P) 电动机在空载时，定子电流主要用于产生旋转磁场，为感性无功分量，电机的功率因数很低，在0.2左右。随着输出功率的增加，功率因数在增加，额定负载时最高。超过额定负载再继续增加时，功率因数会减小。 5.效率特性η=f(P) 异步电动机的效率表达式： 选择电动机时应使电动机的容量与机械负载相匹配。如果电动机容量选的过小，电动机运行要过载，以至温升过高而影响使用寿命；但选的过大，不仅电动机的价格高，而且电动机长期处于低负荷下运行，此时效率和功率因数都很低，浪费能源，经济性差。 （二）直流电动机的工作特性 直流电动机轴上的机械负载发生变化时，电动机的工作状态也会发生短暂的过渡过程，是电机从一种稳定的状态进入另一个稳定的状态，直流电动机的转速、电磁转矩、电枢电流、效率都将会随输出功率的变化而变化。 并励直流电动机的工作特性曲线见右图。 1.转速特性n=f(P),轴输出功率增大，引起电枢电流增大，使电机转速略有降低，转速特性为一条向下斜的曲线。 2.转矩特性T=f(P), 当输出功率变化时，转速n变化不大，故输出转矩和P近似成正比。 3.电流特性I=f(P),电磁转矩 ，若忽略电枢反应的影响，磁通φ为常数，电枢电流与电磁转矩成正比，所以电流特性曲线与转矩特性曲线平行。 4.效率特性η=f(P) （三）同步电动机的工作特性 同步电机是交流旋转电机的一种，由于其转速哼等于同步转速，所以称为同步电机。同步电机应用非常广泛，它可以做电动机，也可以做发电机。同步电动机可以用来拖动功率较大，转速不要求调节的生产机械，或者要求恒定转速运行的负载。由于同步电机具有功率因数可以调节的特点，所以同步调相机可以对电网的无功功率进行调节，以改善电网的功率因数，提高电网的运行经济性及电压的稳定性。 同步电动机的工作特性是指在电源电压和励磁恒定的条件下，其电磁转矩、定子电流、效率、功率因数和输出功率之间的关系。如下图所示。 如左图所示。同步电动机正常运行时，从电网吸取的有功功率的大小基本上决定于转轴负载转矩的大小 在励磁电流不变时，有功功率的变化会引起功率角的变化，同时也会引起无功功率的变化。输出功率变化引起功率因数变化的情况如左图所示。从图中可见电网电压和轴上输出功率不变时，改变其励磁电流