高效率电机及电动机能效标准解读

1、高 峰 2012年12月 n一、引言 n二 高效率电机及电动机能效标准 n三、中小型电机发展及现状 n四、高效电机产业政策及法律法规 n五、高效电机节能分析 一、引言一、引言 n 20122012年年1111月月2626日，联合国气候变化框架公约第日，联合国气候变化框架公约第1818次次 缔约方会议暨京都议定书第缔约方会议暨京都议定书第8 8次缔约方会议在卡塔尔次缔约方会议在卡塔尔 多哈开幕多哈开幕，1212月月8 8日日结束。结束。 n 中国政府提出，到中国政府提出，到20202020年单位国内生产总值二氧化年单位国内生产总值二氧化 碳排放比碳排放比20052005年下降年下降40%40%至

2、至45%45%。 一、引言一、引言 节能减排在节能减排在当今世界是一个无法回避的话题当今世界是一个无法回避的话题，影响着影响着 世界经济的发展。世界经济的发展。作为节能减排重点的工业领域。其中，作为节能减排重点的工业领域。其中， 电机系统节能潜力巨大，用电量约占全国用电量的电机系统节能潜力巨大，用电量约占全国用电量的60%60%， 引起各方关注。引起各方关注。 高效电机效率平均值为高效电机效率平均值为90.390.3% % 超超高效电机效率平均值为高效电机效率平均值为9 91 1. .7%7% Y系列系列电机效率平均值为电机效率平均值为8787.3.3% % n 20072007年年7 7月月

3、1 1日起正式实施日起正式实施 中小型三相异步电动中小型三相异步电动 机能效限定值及能效等级机能效限定值及能效等级(GB 18613-2006)(GB 18613-2006)国家标国家标 准的颁布实施，准的颁布实施，规定自规定自20112011年年7 7月月1 1日起日起，凡是能效，凡是能效 标准达不到国标强制要求的标准达不到国标强制要求的产品产品将不能继续生产将不能继续生产、 销售。销售。 n 一、引言一、引言 二、二、 高效率电机及电动机能效标准高效率电机及电动机能效标准 n1 何为高效率电机 n 高效率电机出现在上世纪70年代第一次能源危 机时,它与一般电动机相比其损耗下降损耗下降约20

4、%左右。 n 由于能源供应的持续紧张，近年又出现了所谓 超高效率电机，其损耗又比高效率电机下降15%20% 。 n 这些电机的功率等级与安装尺寸关系，以及 其他性能要求则与一般电动机相同。 二二 高效率电机及电动机能效标准高效率电机及电动机能效标准 n 2 2 电动机能效标准电动机能效标准 目前世界上己有十余个国家和地区颁发了电动机目前世界上己有十余个国家和地区颁发了电动机 能效标准，主要有美国、欧盟、澳大利亚和中国能效标准，主要有美国、欧盟、澳大利亚和中国的的 电动机能效标准。电动机能效标准。 2008 2008年年6 6月月1 1日，日，中国由发改委和质检总局颁布实质检总局颁布实 施能源效

5、率标识管理办法。电机必须标识能效施能源效率标识管理办法。电机必须标识能效 等级。等级。 n 1 1） 美国的电动机能效标准美国的电动机能效标准 美国1992年颁发能源政策法令（即EPAct）规定， 从1997年起在美国生产和从国外进口到美国的电动机必 须达到EPact规定最低效率指标（IE2高效电机）。 2002年，美国电机制造商协会(NEMA)在制订了超高 效率电机的能效标准，一般称为NEMA Premium标准， 2007年通过立法，2010年12月17日后执行IE3超高效能 效限定值。 n 2 2） 欧盟的电动机能效标准欧盟的电动机能效标准 1999年，欧盟交通能源局与欧洲电机及电力电子

6、 制造商协会达成自愿协议(简称EU-CEMEP协定)。该协 定将电动机的效率分为EFF1、EFF2、EFF3 三级。 2005年底，实施EFF2级（IE1)电动机。 2008年8月11日起，欧盟EuP指令正式转化为欧盟 成员国的法规。在2011年起实施EFF1(IE2高效）标准 n 3 3）中国的电动机能效标准）中国的电动机能效标准 中国对中小型三相感应电动机在2002年颁发了能效 标准，2005年修订GB18613-2006中小型三相异步电动 机能效限定值及能效等级。 规定自2011年7月1日起，中小型异步电机实施国家 二级能效标准（即IE2高效电机）。 2012年9月1日实施GB18613

7、-2012规定2016年9月 1日起，中小型异步电机实施新标国家二级（IE3超高效 电机）。 4 4）IECIEC的电动机能效标准的电动机能效标准 2008年，IEC/TC2确定了IEC60034-30单速、三相、 笼型感应电动机效率分级。规定了全球统一的新电动机 效率等级。 其中IE1为标准效率等级； IE2为高效率等级； IE3为超高效等级； IE4为超超高效等级。 国际、国家国际、国家能效等级与其他能效指标的关系能效等级与其他能效指标的关系 三三、中国中小型中国中小型电机发展及现状：电机发展及现状： n J J、JOJO、JO2JO2系列系列： n 20世纪五、六十年代为效仿原苏联模式阶

8、段 ，开发的产品有J、JO 、J2、JO2系列等，该批电 机已经在国家产业调整目录明令淘汰。 三三、中国中小型中国中小型电机发展及现状：电机发展及现状： n 19821982年定型年定型Y Y系列电机：系列电机： n 1979年，全国组织具有80年代初国际先进 水平的Y（IP44）系列电动机的统一设计，采用国 际IEC标准规定的功率等级和安装尺寸，采用B级绝 缘，1982年定型生产。 19961996年定型年定型 Y2 Y2系列电机系列电机 n Y2系列电动机是Y系列电机的更新换代产品。Y2系 列电机的安装尺寸和功率等级符合IEC标准，防护等级 为IP54，冷却方法为IC41l。采用F级绝缘，

9、温升按B级 考核并要求考核负载噪声指标。 n 三三、中国中小型中国中小型电机发展及现状：电机发展及现状： 20032003年年 定型定型 Y3 Y3系列电机系列电机 n 1999年，国家发布淘汰落后生产力、工艺和产品的 目录（第二批），明确规定从2002年底起淘汰热叠轧 工艺、停止生产热轧硅钢片。2002年，设计“以冷带热 ”的Y3系列电动机。该系列电机采用冷轧硅钢，全系列 基本满足GB18163能效限值标准。 三三、中国中小型中国中小型电机发展及现状：电机发展及现状： 20052005年年 高效电机高效电机(IE2)-YX3(IE2)-YX3系列电机系列电机 电机能效限定值（电机能效限定值（

10、2011.7.12011.7.1） n 从能源形势、节能减排及世界电机行业发展出 发，2003年，中小型电机开始研制满足GB18163 中节能评价值即中国2级，IE2级的高效电机。从导 磁材料选择、冲片研究、通风改善等方面改进。 效率平均提高2.76%。长期连续负荷长期连续负荷可以节约大量 电费。 三三、中国中小型中国中小型电机发展及现状：电机发展及现状： 20102010年年 超高效电机超高效电机(IE3)-YE3(IE3)-YE3电机电机 电机能效限定值（电机能效限定值（2016.9.12016.9.1） n 针对美国2011年将在全球率先强制推行超高效 率标准电机，国内电科所牵头，研制超

11、高效电机 系列产品开发。该电机损耗值比高效电机降低20% 。对于年运行时间超过8000小时的电机，负荷率 超过60%，电费以0.7元/度计算，1.5年左右可收 回标准电机额外增加的成本。宝钢电机节能改造 采用该类型电机。 三三、中国中小型中国中小型电机发展及现状：电机发展及现状： 20122012年年 超超高效电机（超超高效电机（IE4IE4）-YE4-YE4电机电机 n 针对新国标GB18613-2012要求，国内个别厂家 开始试制。目前还未有成熟设计。 三三、中国中小型中国中小型电机发展及现状：电机发展及现状： 我国目前中小型异步电机市场现状我国目前中小型异步电机市场现状 截止目前，由于国

12、内中小型电机市场上Y系列电机 为主仍占据了近90%的市场份额。而目前我国高效电机 的市场份额仅为3%左右。由于价格因素，目前具有规 模的近300家中小型电机厂中，只有约82家取得YX3系 列高效电机认证。 三三、中国中小型中国中小型电机发展及现状：电机发展及现状： GB 18613-20GB 18613-201212中小型三相异步中小型三相异步 电动机能效限定值及能效等级电动机能效限定值及能效等级规规 定，定，20112011年年7 7月月1 1日日，凡是能效，凡是能效的产的产 品品将不能继续生产销售将不能继续生产销售。 GBGB/T/T 1 124972497-2006-2006三相异步电动

13、三相异步电动 机经济运行机经济运行规定，规定，2002006 6年年1212月月1 1日日 起，年运行时间超过起，年运行时间超过30003000小时，负小时，负 载率大于载率大于60%60%的电动机应优先选用能的电动机应优先选用能 效指标符合节能评价值的节能（高效指标符合节能评价值的节能（高 效）电机效）电机。 四四、高效电机产业政策及法律法规高效电机产业政策及法律法规： n国务院国务院200540200540号号产业结构调整指导目录产业结构调整指导目录(2005(2005年本年本) ) nJO2JO2、JO3JO3系列系列，JDO2JDO2、JDO3JDO3系列系列，YBYB隔爆型隔爆型（淘

14、汰类）（淘汰类） n国家发改委第国家发改委第9 9号产业结构调整指导目录（号产业结构调整指导目录（20112011年本）年本） nYBYB、YBFYBF、YBKYBK系列隔爆型三相异步电动机系列隔爆型三相异步电动机（淘汰类）（淘汰类） nY Y、Y2Y2系列电机（限制类）系列电机（限制类） 四四、高效电机产业政策及法律法规高效电机产业政策及法律法规： n工信部工信部2002009 9 6767号高耗能落后机电设备（产品）淘汰号高耗能落后机电设备（产品）淘汰 目录（第目录（第一一批）批） nJO2JO2、JO3JO3系列系列，JDO2JDO2、JDO3JDO3系列系列，J2J2、JZJZ系列系列

15、三相异步三相异步 电动机电动机（停止生产、尽快更换）（停止生产、尽快更换） n工信部工信部20201212 1414号高耗能落后机电设备（产品）淘汰号高耗能落后机电设备（产品）淘汰 目录（第目录（第二二批）批） nY Y、Y2Y2系列电机（停止生产，规定期限内停止使用）系列电机（停止生产，规定期限内停止使用） 四四、高效电机产业政策及法律法规高效电机产业政策及法律法规： n上海市经信委、发改委上海市经信委、发改委20201212 181181号号文件：文件：关于落实本关于落实本 市市20122012年高效电机推广任务的通知年高效电机推广任务的通知 n GB18613-2006 GB18613-

16、2006 能效三级（普通效率）禁止生产，在用逐能效三级（普通效率）禁止生产，在用逐 步淘汰步淘汰 n 新建、搬迁选用高效电机新建、搬迁选用高效电机 n 工信部工信部2002009 9 6767号号涉及电机（涉及电机（J J、JOJO、YB)2013YB)2013年底前淘年底前淘 汰汰 n JS/JSQ JS/JSQ电机电机20152015年底前淘汰年底前淘汰 四四、高效电机产业政策及法律法规高效电机产业政策及法律法规： GB18613 GB18613 标准应用解读标准应用解读 GB18613 GB18613 标准应用解读标准应用解读 电机适用范围： 电机类型、电压、转速、冷却方式、设计等 两个

17、日期： 2011年7月1日 2016年9月1日 收益收益/2.6kW x 0.7RMB x 8,760 hrs = 15943 RMB 75kW 6.4kW 3.8kW 92%(EFF3)81.4kW Input Output 95% (EFF1)78.8kW 普通电机损耗普通电机损耗 高效电机损耗高效电机损耗 五、高效电机节能分析五、高效电机节能分析 POutput load PInput L osses P POutput = h Inp ut P = h P Output SP Losses P Output + P Input = h S - - P Input PLosses n电机

18、的效率是指电机所输出的机械能机械能与电源 所提供的电能电能之比。用字母“”表示。 n高效率高效率意味着在从电能向机械能转化的过程 中伴随着更少的能量损失。更少的能量损失。 30 通风摩擦损耗通风摩擦损耗(10%) 转子损耗转子损耗 (24%) 定子铜耗定子铜耗 (34%) 杂散损耗杂散损耗 (14%) 电机的损耗： 定子铁耗定子铁耗(18%) 精密的制造精密的制造 31 n更高质量等级铜线 n紧凑的端部设计 n良好的槽满率 n优异的浸漆工艺 n适当增加铁心长度（降低电 流密度） n优化的电磁设计 n更高要求的制造工艺措施 降低杂散损耗降低杂散损耗 n不降低冷却效果的前提下，使用 更小尺寸的风扇

19、。 n更高品质的轴承 n更高等级的定转子同心度，降低 振动、摩擦。 降低转子铝耗降低转子铝耗 n优异的转子压铸工艺 n改进转子绝缘 n高压冲模铸铝转子 n高的转子动平衡 n选用高效片，确保材质的低损 耗、高磁感特性。 n先进合理的槽形设计。 更薄的硅钢片 降低定子铜耗降低定子铜耗 降低风摩损耗降低风摩损耗 降低铁耗降低铁耗 如何提高电机的效率？如何提高电机的效率？ 不同容量、不同转速下电机的 效率对比 4 4极电动机的能效等级极电动机的能效等级 4极 70 75 80 85 90 95 100 0.55 1.1 2.2 4 7.5 15 22 37 55 90 132 200 315 kW % 1级 2级 3级 我国目前广泛应用的系列电动机效率平均值为我国目前广泛应用的系列电动机效率平均值为87.387.3； 高效电动机的效率平均值为高效电动机的效率平均值为90.390.3，超高效电动机其效率平，超高效电动机其效率平 均值为均值为91.791.7。 高效电机投资、节能潜力分析高效电机投资、节能潜力分析 n国家积极鼓励高效电机推广使用，制