节能给电机行业带来的机遇

1、Word文档 节能给电机行业带来的机遇 温总理在政府工作报告中提出了今年单位国内生产总值能耗降低4左右的节能宏观调控目标，从而将节能提至前所未有高度。对电机行业来讲，量大而广的中小电机，其所消耗的电能约占全国发电量的6070，是最大的耗能大户，因此中小电机的节能是电机行业面临的严峻课题，也是电机行业进展的新机遇。 一、中小型异步电动机行业的现状和进展趋势 现状 （1）目前中小型电机产量较高的省市依次为山东、江苏、河北、上海、浙江、广东和辽宁，可见企业大多集中在沿海地区。 （2）由于新兴的民营企业以及合资、外资企业的进展，使中小型电机行业中，国有企业的比重下降，而且中小型电机的产量逐步向生产大户

2、集中。 （3）中小型电动机已完整地建立了三相异步电动机Y、Y2、Y3系列。 1985年快速推广了Y系列及其派生系列产品，其功率范围为0.55250KW，机座中心高为80315。 通过引进消化美国西屋公司和瑞士BBC公司的技术，自行研发的Y系列6KV、2202800KW中型高压三相异步电动机，采纳新奇的箱式结构，是目前国内中型高压电机的主导产品，以后又随着我国电网电压由6KV上升到10KV，又研发了10KV系列中小型高压异步电动机。 1996年以电科所为首组织有关厂家完成了Y2系列的开发，功率范围为0.12315KW，机座中心高为63355。该系列产品显著降低了空载噪声，有效抑制了负载噪声。 2

3、021年电科所组织有关厂家又完整地建立了全系列采纳冷轧硅钢片的Y3系列，其能耗达到国标GB181632021中能耗限定值的规定，同时也达到欧洲eff2效率标准，并且主要性能指标达到国际同类产品的先进水平。 进展趋势 a、进一步推广高效率异步电动机 1992年美国能源部发布了新的能源法规，提出了高效率三相异步电动机的效率标准（即EPACT指标），并规定从1997年10月24日开头，凡制造和进口一般用途电动机效率必需符合这一标准。以后又更进一步提出超高效率电机（NEMAPremium）。1999年欧洲电机和电力电子制造商协会（CEMEP）制定了eff1、eff2、eff3三个等级的效率标准，并打算

4、到2021年削减50低于eff3标准水平的电机生产，2021年以后不再生产。 我国也于2021年8月正式实施中小型三相异步电动机能效限定值及节能评定值的国标（GB18163-2021）。因此借着节能的规划和以冷代热的法令，应当大力推广Y3新系列，使之成为我国低压三相异步电动机的主导产品，且新一轮的派生系列产品也应在Y3新系列上绽开。 b、进一步推广变频器供电的三相异步电动机系列的研发与应用 近年来，国民经济各部门对风机和水泵需求不断增长，据有关部门统计，全国风机、水泵电动机装机总容量约35000MW，耗电量约占全国电能耗量的40左右。以火力发电厂为例，据统计全国火力发电厂的送风机、引风机、一次

5、风机、排粉风机、锅炉给水泵、循环水泵、凝聚水泵和灰浆泵等的配套高压电动机总容量约为15000MW，这些设备为长期连续运行但常处于低负荷及变负荷的运行状态，因此其节能潜力很大。据估量通过变频器调速提高风机、水泵系统运行效率的节能潜力每年可达300500亿度，相当于610座装机容量为1000MW级的大型火力发电厂的年发电总量。因此大力推广变频器特殊是高压变频器的应用是非常有意义的。目前国际上对高压电动机变频调速技术的讨论特别活跃，变频器种类繁多。我国高压电动机多为6KV和10KV等级，由于受到电力电子器件耐压限制，尚难以实现该等级变频器的直接高压输出。而单元串联式多电平变频器的输出电压可达到10K

6、V甚至更高，且输入、输出波形好，对电网的谐波污染小，因此在我国得到广泛应用。国际上该技术比较成熟，输出电压可达14.4KV，变频器采纳水冷技术，单机最大容量可达15000KW。我国采纳空冷技术，变频器驱动的电动机功率在3500KW以下。国外变频器基本已做到开环、闭环以及无速度传感器掌握三位一体的掌握，而我国的产品大多仍是一般的V/F掌握方式。业内在变频器调速系统方面已开展了很多讨论，当务之急是如何将理论学问转化为工业产品，提高我国变频器的性能和质量。 变频器进展对与之配套的电动机提出了新的要求。以往对配套电动机的讨论，主要在减小变频器供电电源的谐波重量所引起的电动机损耗增加、温升上升、振动加大

7、、噪声增大以及谐波转矩增大等方面。近年来，随着IGBT在变频器中的应用，载波频率甚至高达20K，由此带来一系列负面影响，如高频的PWM脉冲波严峻影响电动机的绝缘和寿命，变频器输出的共模电压，形成轴电流，造成轴承点蚀，从而缩短电动机寿命。对此电科所及有关厂家已完成了YVF2系列变频专用电机的开发，并完成了使用纳米技术的新型耐高频脉冲电磁漆线的项目，该种漆包线耐受高频脉冲力量为一般线的51倍。 此外变频电动机的供电电源经高频调制，其性能测试方法不同于工频电机，急需研制适合变频电机性能测试的方法和检测仪器。 二、永磁同步电动机的典型应用与前景 永磁同步电动机进展的条件 （1）高性能低成本的钕铁硼永磁

8、材料具有剩余磁感应强度、矫顽力和磁能积均高的特点，自上世纪80年月以来，又胜利解决了钕铁硼材料的热稳定性和耐腐蚀问题，因此用于同步电动机可省去激磁绕组，因无激磁损耗，从而降低了功耗、发热，提高了电机效率和功率因数；由于无需集电环和炭刷，也简化了结构，提高了牢靠性。 （2）电力电子器件和技术的进步，进展了各种高性能变频器和专用变频器，解决了同步电动机无法自起动问题，使简单的阻尼导条和端环得以取消。 （3）易于实现磁场定向掌握的矢量变换掌握，使永磁同步电动机具有和直流电动机一样优良的线性转矩掌握特性。 （4）DSP快速数字信号处理器和各种高性能专用伺服驱动器为各种简单系统的实现供应了技术基础。 永

9、磁同步电动机进展的机遇 （1）更高的综合节能效果 永磁同步电动机由永磁体激磁，无需励磁电流，故可显著提高功率因数（可达1甚至容性）；定子电流小，定子铜耗显著减小；转子无铜耗（三相异步电动机转子绕组损耗约占总损耗的2030），因而发热低，可以取消风扇或减小风扇，从而无风摩耗或削减风摩耗，故永磁同步电动机一般比同规格异步电动机效率可提高28，并且在很宽的负载变动范围内始终保持高的效率和功率因数，尤其在轻载运行季节能效果更显著。 （2）可满意某些工业应用需大的起动转矩和最大转矩倍数的动态需求 常规异步电动机起动转矩倍数和最大转矩倍数都有限，为达要求?状态，异步电动机则又处于轻载运行状态，效率和功率因

10、数均较低。例如为油田抽油机设计的具有异步起动力量的永磁同步电动机，起动转矩倍数可达3.6倍以上，效率可达94，功率因数可达0.95，既满意了负载动态时大转矩的要求，还具有很高的节能效果。 （3）低速直接驱动的需求 为了提高掌握精度、减小振动噪声、杜绝油雾带来的担心全，也为了大转矩驱动的需求，近年来对低速电动机的需求也不断增长。如用于电梯拖动的永磁同步曳引机，转矩提高了十几倍，取消了浩大的齿轮箱，通过曳引轮直接拖动轿厢，明显减小了振动和噪声。又如船用吊舱式电力推动器，将低速大转矩的永磁同步电动机置于船舱外的吊舱，无需原来的传动系统，直接驱动螺旋桨，实现船舶的运行和掌握。这是船舶驱动技术的又一进展，国外自上世纪九十年月已胜利用于豪华邮轮、专用油轮等。西门子公司吊舱式推动器中PMSM容量已达30000KW。 （4）多极高功率因数的需求 近年来，永磁同步电动机朝着多极化进展，多极电机可显著减小定、转子铁心轭部高度，从而减小电机体积、削减铁心用量。多极电机还显著减小了定子端部长度，减小定子铜耗、从而削减发热、