电机目前使用的几种主要节能方案及比较

1、12l1. 风机水泵的调节风机水泵的调节l2. 液力耦合器调速液力耦合器调速l3. 串级和双馈调速（转子侧）串级和双馈调速（转子侧）l4. 变频调速（定子侧）变频调速（定子侧）3l工作原理工作原理 风机和泵类负载一般称二次型负载，转矩与转速二次方成比例，功率与转速三次方成比例。当0.6nN时，转矩和功率已很小，再往下调已无意义，因此调速范围一般限制在40。在调速性能方面，对静态精度和动态响应无严格要求。4l工作原理工作原理 如采用液力耦合器调速，则电动机转轴连接到液力耦合器，而负载连接到液力耦合器，电动机由电网供电，电动机仍全速运行。 液力耦合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化，来传递电

2、动机能量并改变输出转速的。 电动机通过液力耦合器的输入轴拖动其主动工作轮，对工作油进行加速，被加速的工作油再带动液力耦合器的从动工作涡轮，把能量传递到输出轴和负载，这样，可以通过控制工作腔内参与能量传递的工作油多少来控制输出轴的力矩，达到控制负载的转速的目的。 液力耦合器也可以实现负载转速无级调节。5l工作原理工作原理 电动机采用变频调速后，电动机转轴与负载直接相连，但电动机不再由电网直接供电，而是由变频器供电，变频器通过改变电动机的供电频率改变电机转速，因此可以实现相当宽的频率范围内无级调速，而且在全范围内具有优异的效率和功率因数特性。 采用变频调速后，异步电动机转速n=60f(1-s)/p

3、，其中f 为变频器输出频率，s 为异步电动机转差率，p 为电动机极对数。6l功率损耗的原因功率损耗的原因 电动机本身功率损耗除外，无论是变频调速还是液力耦合器调速，均存在额外的功率损耗。 液力耦合器从电动机输出轴取得机械能，通过液力变速后送入负载，其效率不可能为1；变频器从电网取的电能，通过逆变后送入电动机电枢，其效率也不可能是1。而且在全转速范围内，两种方式的效率曲线也不一样。7 图1“两种调速方式效率曲线”为典型的液力耦合器和变频器（高高变频器）的效率转速曲线，随着输出转速的降低，液力耦合器的效率基本上正比降低（例如：额定转速时效率0.95，75%转速时效率约0.72，20%转速时效率约0

4、.19）；而变频器在输出转速下降时效率仍然较高（例如：额定转速时效率0.97，75%以上转速时效率大于0.95，20%以上转速时效率大于0.9）。8曲线分析： 从曲线数据看，当输出转速降低时，液力耦合器的效率比变频调速的效率下降快得多，因此变频调速的低速特性比液力耦合器要好。 当用于风机、泵类负载时，由于其轴功率与转速的三次方成正比，当转速下降时，虽然液力耦合器效率正比下降，但电动机综合轴功率还是随着转速的下降成二次方比例下降，因此也能起到节能作用。 变频调速通过电力电子整流和变频调速通过电力电子整流和PWM逆变技术改变电动机定子的电压和逆变技术改变电动机定子的电压和频率，除本身控制所需很少一

5、部分能量消耗保持不变外，电力电子器件频率，除本身控制所需很少一部分能量消耗保持不变外，电力电子器件的损耗基本上与输出功率成正比，因此变频调速可以在全转速范围内保的损耗基本上与输出功率成正比，因此变频调速可以在全转速范围内保持较高效率运行。持较高效率运行。 液力耦合器依靠泵和涡轮传递能量，在低速输出时，泵和涡轮的效率均液力耦合器依靠泵和涡轮传递能量，在低速输出时，泵和涡轮的效率均下降，因此综合效率随转速下降而下降。下降，因此综合效率随转速下降而下降。 9l 理论计算节能比较理论计算节能比较 1000kW 风机风量从100%降低到70%，由于流量与转速一次方成正比，因此转速可以降低70%，负载功率

6、理论上降为34.3%，如果采用直接高高变频调速，其效率按0.95 算，再考虑电动机效率在低功率时有所下降、和管道系统效率有所下降， 电网总输入功率约34.3%/0.95/0.85/0.95=44.71%，即447.1kW，节能55.29%，全年按300 日计算，年节电398 万度。如果采用液力耦合器，其效率按0.665 计算，电网总输入功率约34.3%/0.665/0.85/0.95=63.87%，即638.7KW，节能36.13%，年节电260 万度。列表如下 。10l 功率因数功率因数 变频调速可以在很宽的转速范围内保持高功率因数运行（例如20%以上转速时功率因数大于0.95%）， 液力耦

7、合器低速运行时功率因数低于电动机额定功率因数，如果在70%以下转速时，功率因数将低于0.7。 采用液力耦合器如果需要提高功率因数，则需另加功率因数补偿装置。 起动性能起动性能 采用变频调速时，对于风机泵类负载，其起动电流小，对电网无冲击。 液力耦合器不能直接改善起动性能，起动电流达到额定电流的5-7 倍。起动对电动机和电网的冲击相当大，影响电网的稳定性 。 11l 运行可靠性、运行维护运行可靠性、运行维护 液力耦合器液力耦合器工作时是通过一导管调整工作腔的充液量，从而改变传递扭矩和输出转速来满足工况要求；因此，对工作腔及供油系统需经常维护及检修。 耦合器运行时间稍长，会漏油严重，对环境污染大，

8、地面被油污蚀严重。 如果液力耦合器出现故障，无法直接定速运行，必须停机检修。 电机和风机运行噪音大，会影响运行人员的身体健康。 运行振动大，电机和轴承温升高，会降低风机和电机的使用寿命。 后期使用、维护、维修费用大。 高压变频装置高压变频装置目前技术已趋成熟，尤其是单元串联多电平方式的高压变频装置具有单元自动切换和冗余运行特性，在单元故障时可不停机连续运行，可靠性得以保证，而且检修维护相当容易，只需定期更换进风滤网即可。 在加速期间大大减小了噪声，削弱了噪声污染。由于不用定期拆换轴承或者对液力耦合器进行维修，避免了机油对环境的污染，使风机房的现场环境有了极大改善。 由于电机降低速度运行以及工作

9、在高效率区，因此电机和轴承的温升都明显低于采用液力耦合器的系统，这样可以延长风机系统的使用寿命。 12l 调节及控制特性调节及控制特性 液力耦合器依靠调节工作腔油量大小改变输出转速，因此延迟性较明显，不能快速响应，可能跟不上控制的需要，同时这时候的电流较大，如整定不好会引起跳闸，影响系统稳定性。 液力耦合器本身控制精度差，调速范围窄，通常在4090之间；在高速运行时，液力耦合器有丢转现象，严重时会影响工作的正常进行。 变频调速的频率改变速度相当快，完全可以以系统允许的最高速度进行调节 变频调速属于数字式控制，其稳频精度达到0.1%以上。13l 投资及回报投资及回报 液力耦合器初期投资比变频调速

10、低； 变频调速节能效果及其它方面均明显优于液力耦合器，总体投资回报效果更佳。1415 转子侧调速适用于绕线异步机，定子接中压电网，转子接调速装置。 有2种调速方法:只从同步速下调的系统通常称串调;在同步速两侧都调节的系统称双馈。绝大多数风机和泵只需要下调。16 用低压设备控制高压电机； URSUR0 (1) 式中:S(n0-n)/n0滑差，UR0转子不转时(S1)的转子电压， 通常UR00.95含变频器和变压器)。 3)对电网和电机的谐波小。高压变频调速的不足 1) 电压高，在2002000kW范围内电流小(1000kW/10kV电机额定电流仅60A左右)，需要用许多小电流器件串联(桥串或器件串)，线路复杂，可靠性受影响; 2) 为安全