2025高效能马达节能效益

TOC\o"1-1"\h\z\u一、日益暖化的世界环 二、马达耗用电能比 三、高效率马达对节能减碳的贡 四、先进国家推行高效率马达的方 五、世界各国提高马达效率标准概 六、提高马达效率的方 七、马达耗电计 八、高效率马达回收效益年限计 九、正确使用马达可收节能效 十、绿色能源概 十一、马达搭配变频器之效 十二、搭配变频器应注意事 十三、正确使用马达有助系统效率提 其对运输部门具有明确规范，2007年5月完成温室气体减量法(草案)，明订于2025年至2030年间回归至2005年排放量(第四条)。(三)2008研订减碳目标，善用市场机制，全国CO2排放减量的目标为：国际协商共20082025200020502000量的50%。97%能源仰赖进口。根据国际能源总署(IEA)报告指出，千元，故能源使用效率有改善(降幅2.1%)928892成长分析表一，可知电力占66.5%，电灯占33.5%，若制造业用电中约有70%的电 CNS14400C4482效率输出

损失

PLPIN 美国之NEMA(NationalElectricalManufacturersAssociation)MG1之第12.59节规定额定电压600V以下的马达之满载特性的效率必须等于或高于MG1之值的最低效率(MinimumEfficiency)才可谓之高效率马达。 92 *NEMAMG10-199423.1MotorCNS14400200kW-4P-3-220V-60Hz-Fclass全闭型为例，则Pout200kW94.5%0.945

211.64(kW PL211.6420011.64(kW又，一般用之CNS2934(低压三相鼠笼型感应电动机)标准中之200kW-4P-3-220V-60Hz-FclassPout200kW91.50.915，代入(1)式中(如附件P24)

218.579(kW

218.579211.646.939(kWkW-4P-60Hz-220V-1800RPM-TEFC)之效率ηkW 由上例高效率马达200kW比一般用标准马达在单位时间内可节约能源PS=6.939kW，30024 10.69kgCO2，故如上述之运转时数可减碳量 2920万美元20005.22,490 1999DOEBestPracticeProgram；2004810元每年创造节能效率1.12亿美元，其中包含马达系统效率改善1999CEMEP 院93.12.22发布)之第2条二项省能公用设备之(五)效率较现行公告值高百分之971031NEMA本CNS美国EPAct/1997MEPS/2006CEMPJIS效率提升3%~5%15%~25%CNSCEMPMEPS—CNS29342010CEMEP效率输入损失PIN输 故，若能减少马达之损失PL以“马达于负载中效率之推测”方式，推定马达是在何种负载率之下的效20%或30TNT∝N2)，故可按照所需流量控制TN载设备之运转效率在内，将各部系统之效率皆提升之情形下，马达的效率自然可提高。IEEE112methodB(Dynamometer)，其广泛于工业界应用输出功率在(1~190)kW之多相绕线型或是鼠笼型电动机。经由测试步骤得知电动机之损CNS10919相对应国际标准：IEC34-1IEC34-12出功率(Outputpower)对电能的输入功率(Inputpower)之比率，电能的电功率或就发电机作用(Motoraction)时得以电功率减去损失求得之。除非另有规定，否则CNS1440电动机，有关效率计算系将高效率电动机于满载特性试验以额定频率之额定电压运效率()输出功率输入功率

kVA损失(TLOSS)

kWTLOSS

输入功率(kVA

负载点计6点。%或VIW1W2NG(Pi个单相瓦特计测量之，但Pi=2W1

P(WW)

pf50%Pi=W1-W2 3V pf3V T(Gg)

(kgm)

P 1(N．T)2.48NG104(kW)TN(kW)又PoTN

P0100

S%NSN100

Ns同步速度120f(频率P(极数

N电动机转速用以下之方式推测其效率(Energy-EfficientElectricMotorSeleotionHandbookRevision3,January1993Chapter4).(转差率法)N

其中，f=电源之频率 p=电动机之极数(pole)PAGEPAGE14 N(rpm)，Slip(%)NSN

NPMRNpNS

NPNS

NSNf(名牌上之满载转速马达效率

1)PokWMRPo100

2)Pi，可由效率计算之结线图方式，量测Pi=(W1+W2)×10-3或Pi

3VIpf

Pi=13.1(kW),求马达效率η是多少？

NPNSN

(rpm N

(p.u 1800 HPMRPo0.625

(hp(0.746HP)1000.746151001385注：若负载电压VVrMRMR

N)(V/

100NEMAMG1-12.47 P(WW)

33V

V=3V)I=3相之平均电流的均方根值(A)MR

I

(3VIPf3VIPf

100Pi

3VI

V=3相平均线间电压的均方根(RMS)值I=3相平均电流的均方根(RMS)值

hp

MR

或HP100

利用A项之下列各 同步速度

转差速度

NS

Ns

之0%、25%、50%、75%、100%、125%之相邻两点作直线段4P-1470RPM-Fclass-S1-D280 η1=94.175%负载率 η2=94.2

MRMR1 12MR1MR2 94.110.994.194.294.10.04 1 (东芝110kW-3-IM之特性试验如附件一)(150HP-EBDP-315M-8P-60HZ-220/380V-394A-880RPM) Nf=880RPM,Po=150hpN

12060900平均电压VV1V2II1I2I33Vr

223222223222.66(V302298317305.66(91.8pf

100%

3220(305.66

322091.83220

(Pi 3VIPf

3222.66305.660.7负载率 NP NsN900885 (

NsN

900(0.746P0MR1000.7461500.75100%当负载率 IV305.66222.660.78526 393.95(0.746150)0.78526100%PAGEPAGE24 CNS14400高效率马达4P与CNS2934标准马达4P其间效率之差异，即是高效率马达所节省之能源kWsaved，用下式计算： 则节省电费计算，以100HP－4P为例，年使用8,000小时(h)×2.5 Ps＝0.746×100×100100)×8,000×2.5=82,387( 若高效率马达100HP－4P之购入成本Qs新台币30万元时，则回收效益年限Ns＝Qs＝300,000＝3.641( 率对电价成本的影响，除非进一步采用现值的生命周期分析(PresentWorthLifeCycleAnalysis)方式。MRkWsaved＝0.746×HP×MR×(100－100 E3MRE4：标准马达在MR表三CNS2934起动输入输出kW之比马力(参考值起动输入输出kW之比马力(参考值备注：1.起动输入 2.kVA/kW (参考值效率启动电流满载电流(参考值效率启动电流满载电流备注：1.启动电流Is5dB(A)6ILV=220(V)，

kW

33VPAGEPAGE28 5~15但是过量无用之余裕容量采用时，仅使电动机体积变大，其对电动机之价格是不利CNS14400与CNS2934标准， CNS14400低压三相鼠笼型高效率感应电动机之供给电源，在下列电压、定值±5%范围内变动，且两变动百分比绝对值之和为10%之内。动电流Is、启动转矩Ts、、脱载转矩Tm等等，各别以下列公式表之。

2')22

2 3E2' 3E2' )2 ')2 9.84f()2

3E

3E9.88f[(9.88f[(()'

''=考虑集肤效应(skineffect)后，二次电阻之一次换算值'=二次泄漏电抗之一次换算值'=考虑集肤效应后，二次泄漏电抗之一次换算值例的变化，基于此，电源电压变动时其对Is，Ts，Tm之影响可由以下表示：I

(

Tm

(E)2则Is，Ts与Tm所受影响计算如下： 启动电流增减率αIsE12201

启动转矩增减率αTs(E)21220)21 脱载转矩增减率αTm(E)21220)21 15HP－4P(3.75kW－4P5075%以上时，83.5%8724300Q=Pout×α×hr×[100－100 =3.75×0.5×24×[100－100 =650.42(kWh)→650.42(3HP－4P5HP－4P，则可以使契约电力与基本设备费用降低及启动电流减 电压频率 -+-输出Pout 输入 Pout损失 3VIL-++--+-±±+-PfIW100%IW mE相数-+--+I0Im(磁化电流+ 3V--Ts(E--Is--Tm(E-N0=120f转差率-S=N0N(E)2 噪音+--+dB=dBe(电磁dBm(机械--+--+nd(E备注：1.NEMAMG1-1993section2.19862月号“电动机容量をチエツクすゐQ与转速N成正比；功率PwN3100%转速时Pw(100%)=(1.0)3=100%，在80%转速时Pw(80%)=(0.8)3=51.2%，故之技术计算电动机额定输出Pout。

4I2

P2P2t1P2t2P2t4P2t5 tm此处，tm为加减速时与停止时之冷却效果，考虑全速运转时之冷却效 可是为了一般电动机之输出计测困难，从测试负载电流以均方根电流Im其均方平均输出PmI2I2ttmPm=ImILPout(HP)TN的关系为TNT一定时，即HP速度N之立方成正比时，即THP石油自1973O2绿色能源。依据联合国环境规划署(UNEP)的定义，再生能源(eenegy)系热能、水力能、生质能、潮汐能等都是转化自然界的能量成为能源(且可用于发电)，并在短时间内(几年之内，相对于化石燃料需亿年以上才能形成而言)可以再生者称之。能源之分类如下：年4.55.42015系统组装生产基地，预计有1680亿元产值，及创造1.68万人之工作。PAGEPAGE38 等决定如图五之B所示，负载曲线B和送风机之特性A的交点决定了所送出之风量Q1。送风机是在A与C之交点运转，而风量则如图五之Q2。H0H1P1P2Q2为了防止H1-H2HN N11 N2QNN1Q1

H1(N1)2(Q1 Q2N1N2图六之C特性，可得P3P1(N1)3(Q1 Q依3次方之比例而减少。故当N=N2之动力曲线之D，于N=N1E依N2)3

之动力为P，而(P 風壓 風壓

与N正成比，全扬程H与N2P与N3Q1

H1(N1

P1(N1)3(Q1

由上式可知当转速N减少，则其驱动动力P也以三次方的比例减少，和送风机Q时，虽然把挡风板全部关闭后使风量Q为零，然轴动力P仍须维持至65%程度。 PN3次方成正比，且风量Q亦同，如公式(4)。 1 ()1

(%) 则变频式无段变速节能效果由(a)－(b)得知波电压所造成马达绝缘事故，发生率约0.013%，对绝缘损伤机率极低。220/440V440V级，除非马電壓突波符NEMAMG1-30規定：VTTER長電源線(≒20m380～600V宜合併調低INVERTER內之載波頻率(10KHZ典型之轉矩-HZ適用*宜採用F級絕緣，提NEMAMG130-110:12:1or种可用控速比再超速10%矩TsINVERTER内保护电流之设定(≒150%If)

速(7)高精度之自动控制…等目的。又，变频器约有2%左右之容量能源消耗。一般是选用未满5.5kW的电动机来组合。5.5kW11kW以上时，应查核电源容量及配线容量，考量采用Y-Δ起动之可行性。*资料来源〝CogenerationHandbook