《电机拖动及控制》-第九章

第9章电动机的节能

由于电动机的能耗占发电总量的70%以上，电动机的节能具有重大意义。电动机的节能包括的内容有:(1)合理选型。电动机选型正确与否，决定了它能否发挥最高效率，避免大马拉小车的现象。(2)正确使用。应当使电动机在其额定指标下达到最高效率点运行。(3)保持较高的功率因数。一般电动机的额定功率因数在0.8~0.85，因此应当尽量在额定功率下运行，避免长时间轻载运行。并采取措施，使其功率因数保持在0.95以上。返回9.1提高供配电系统和电动机的功率因数

提高功率因数、减少无功损耗是电力系统节约电能的有效方法。因为绝大多数电动机属于感性负载，运行中需要无功电流，这些无功电流在线路上往复流动，必然在线路电阻上产生有功损耗。为限制电力用户在过低功率因数下运行，电力部门规定用户的平均功率因数不得低于0.9.1.提高变配电线路的功率因数因为电力系统的主要负载是感性的变压器和电动机，自然功率因数都是滞后的，架空线路和电缆线路具有一定阻抗，大量的无功电流在线路上必造成有功损耗。因此，可在各级配电母线上并联电容器组，提供容性电流抵消感性电流，理想状态下可以使功率因数提高到cosψ=1。由于负荷电流随时变动，电容量也必须变动，一般采取将电容器分组的措施，每组单设开关和熔断器，配置功率因数自动上一页下一页返回9.1提高供配电系统和电动机的功率因数

补偿控制器，自动增加或减少投入运行的电容量，保证功率因数达到控制指标(一般调整为0.95)。这种补偿方法称为集中补偿。但是它只能补偿所在母线以上的无功功率，后面的负荷(线路、变压器、电动机)的无功功率没有得到补偿。2.分散补偿提高电动机的功率因数对低压配电系统的功率因数补偿，可以在变压器低压母线上并联低压电容器组。对各台电动机采用并联电容器的方法，其具体方法是将电容器接在电动机开关的出线侧，使之和电动机同投同切，达到最大限度地补偿的目的。此方法称为分散补偿。上一页下一页返回9.1提高供配电系统和电动机的功率因数

注意事项如下。

(1)尽量减少电动机轻载运行的时间，有些机床主轴电动机的功率是按照加工最大机件选用的，可能在实际使用中大部分时间在加工小零件，可以将原来三角形接线的主电动机加装一套星形一二角变换装置，在加工小零件时，切换到星形运行，此时功率降到1/3左右，可保证功率因数仍在额定值(大于0.8)以上。

(2)对负载长期稳定的电动机，采取单机电容器补偿的方法。即对需要补偿功率因数的电动机，配备一定容量的电容器，电容器只设熔断器保护，和电动机并接在主接触器下方，即和电动机同投同切，可做到电动机的功率因数保持在0.95以上。上一页下一页返回9.1提高供配电系统和电动机的功率因数

(3)对正在修理的电动机，在定子和转子(绕线式电动机)的线槽上采用磁性槽泥(导磁性良好的胶体物)，填平槽口，减少漏磁，可以提高电动机的功率因数。

(4)对风机性负载的拖动电动机改阀门(风门)调节为电动机调速，生产工艺线上有许多风机性负载，如水泵、油泵、鼓风机、排风机、换气扇等，经常采用调节阀门和风门的方法调节流量，它们的拖动电动机恒速运转，消耗的电能不变。这类负载的功率和转速的立方成正比关系，如果用调节转速的方法改变流量，能节约大量的电能。根据原有的电动机具体情况(鼠笼式电动机、绕线式电动机、直流电动机、整流子电动机)选用不同的调速方法，可以节约能量消耗。上一页下一页返回9.1提高供配电系统和电动机的功率因数

【例9-1】一台210kW、380V的鼠笼式电动机拖动离心式风机，转速为986r/min，采用星形-三角形变换方式启动，启动后在额定转速下运行。需要调节风量时，采用调节入口处的百叶窗阀门开度实现，正常运转电流在420A左右。每小时用电约20okW"h。后改为用250kW晶闸管变频器调速，阀门一般开在最大，调节转速改变风量，在同样工艺条件下每小时耗电只有130kW.h，节电量达到35%。

(5)对位势性负载如斜坡卷扬机、架空索道、带有大坡度的长皮带机等负载，如果它们主要是物料下运，则其电动机是工作在制动状态，有能耗制动和回馈制动两种方式。将能量消耗在电动机转子发热或外接电阻上。完全可以采用晶闸管逆变技术将此部分能量回馈电网。直流电动机、绕线式电动机都可直接采用逆变器实现回馈。对鼠笼式电动机则需更换电动机。上一页下一页返回9.1提高供配电系统和电动机的功率因数

3.采用补偿电容器提高功率因数应当注意的问题(1)高压集中补偿一般采用在变(配)电所母线上并联高压补偿的电容器组根据功率因数控制器的自动检测，分段投切电容器，可以达到满意的补偿效果。但由于频繁投切电容器，容易和机旁分散的电容器造成线路电压的谐振，因此，必须配置消谐电阻。

(2)电动机在运行时和电容器并联，停车时断开，此时由于惯性(特别是空载或轻载电动机)电动机继续运转，电容器对电动机定子绕组放电形成强励磁，电动机绕组感应出高电压(自励电压有可能达到电动机额定电压的1.4~1.6倍)，会击穿绝缘。上一页下一页返回9.1提高供配电系统和电动机的功率因数

(3)当电源中断时，电容中存储的能量经由定子绕组放电。如果放电的电流未降到零，电动机则被激磁成为发电运行。如果此时自动重合闸装置对电动机恢复供电，由于自激电压和线路电压相位不同，会产生暂态过电压烧坏绕组或因暂态的机械扭矩使电动机断轴。所以，对电动机补偿的电容量应受下式限制(中小型电动机可放宽到15%~25%):式中，I0为电动机的空载电流(A);Ue为电动机的额定线电压(V).上一页返回9.2电动机节电的技术措施

9.2..1绕线式异步电动机同步化运行

绕线式异步电动机是感性负荷，定子中呈现滞后的功率因数。在转子串入电阻启动以后，当转速平稳时(此时接近同步转速)将转子通入直流电流，使它变成与定子同极数的电磁铁。由磁极吸力将转子牵入同步转速并按同步电动机运转原理工作，此措施叫同步化运行。此时如转子电流变化，除影响转矩外也改变了定子功率因数。电流增大可使定子变成电容性负载，可向邻近感性负荷提供无功功率起到补偿作用。可见绕线式异步电动机同步化运行可以改善功率因数，降低线路和供电变压器损耗功能，但需要投入整流器等设备，增加了投资。从技术经济指标考虑，工厂的大中型异步电动机不要求调速，平均负荷转矩不超过额定值的80%，最大转矩不超过额定值的90%时，改成同步化运行具有明显的经济效益。下一页返回9.2电动机节电的技术措施

1.同步化运行参数

1)电动机铭牌参数同步化运行绕线式异步电动机的额定功率Pe(kW)，定子额定电压Ule(V),定子额定电流Ile(A)，转子开路电压E20(V)，转子额定电流I2e(A)，电动机同步转速ns(r/min)，转子额定转速n2(r/min)，额定转差率se=(ns一n2)/ns等为其主要技术参数。假设转子直流励磁电路如图9-1所示，如果额定异步工作状态与同步化运行时转子的铜损耗不变，则两种情况下转子平均温升相等，按此原则列出下式:上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

式中，lf为励磁电流;r为相电阻;Uf为励磁电压。解式(9一1)得由图9-1可得又因将式(9一3)代入式(9一2)得上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

式中，r为转子绕组的相电阻(Ω)。由算得的Uf和If可以确定励磁电源的整流器电路和容量。大中型异步机If较大，因此常选用三相桥式或带平衡电抗器的六相反星形整流电路。

2)集电环的改进同步化运行时，If>I2e，往往会使电刷和集电环过热。为此，通过lf的点数应加宽50%~100%，并选配适当型号的电刷，如钢质集电环应采用TS-64型电刷，铜质集电环采用TS-1/4型电刷。2.控制电路及工作原理小容量电动机的同步化运行，可用手工操作小型开关实现，大中型电动机必须借助交流接触器组成的控制电路，图9-2为一种简单控制电路。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

该电路适用于中、轻负载的空压机、水泵、冷冻机和制氧机等均衡负载的拖动电动机使用。

1)异步启动转子启动变阻器电阻全值接入，接通电源开关Q1及整流变压器开关Q2，按下控制按钮1SB，使接触器1KM及2KM吸合，电动机开始异步启动。逐渐切除启动电阻，转速随之上升，当三相启动电阻R≈0时，限位开关S2动作，其触点接通，为接触器3KM通电做好准备。

2)同步运行当转速上升接近同步转速时，按下SI3使2KM断电、3KM吸合，转子接入直流励磁，电动机牵入同步运行。此时其工作特性与同步电动机的相同。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

3)手动恢复异步运行已处于同步运行的绕线式异步电动机，如欲仍恢复异步运行时，可按下4SB按钮，则3KM断电使2KM通电吸合，电动机恢复启动后的异步运行状态。

4)自动恢复异步运行当电动机遇到过大阻转矩而失步或励磁电流不足等原因引起定子电流迅速增大时，电流继电器KA1动作，其触点接通中间继电器KA2，从而断开3KM，其动断辅助触点接通2KM，电动机自动恢复到异步运行状态。

5)限位开关的作用为防止未接入启动电阻，电动机通电启动，引起过大电流冲击，或者转速尚未升到可以牵入同步运行水平即按下同步运行按钮，引起电动机振荡。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

在启动变阻器操作手柄上装设限位开关s1和S2。当电阻R全接入时，Sl动作使其动和触点接通，为异步启动做好准备。启动后，当电阻全切除使S2动作，为3KM通电做准备。

6)热继电器FT的作用为防止电动机长期超载，或缺相运行等非正常工作，致使定子电流过大引起温升超过允许数值，定子的两相线路装人热继电器FTl和FT8。除发生短路故障，需靠熔断器FUl保护外，其他故障皆可引起不少于两个端线上电流超载。所以，设两个热继电器完全可以满足防止电动机温升过高的保护要求。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

3.同步化运行的效益分析绕线式异步电动机同步化运行时，欲准确计算其所能起到的无功补偿作用，必须先做成“V形”曲线，然后根据曲线进行计算。其过程比较烦琐，一般可通过试验测得数据进行计算。用下述实例说明计算方法。

【例9-2】已知某130kW绕线式异步电动机，负载率80%，异步运行的功率因数0.79，已知其铭牌数据为:额定转速730r!min，转子开路电压285V,额定电流290A。问如改为同步化运行，整流器的电压和电流选多大合适?同步运行后如果功率因数变为以前的0.92(容线)，问此电动机相当于对电源提供多少容性无功功率?解(1)励磁电流、电压计算上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

(2)对电源提供的容性无功功率总值。①异步运行时，由电源取用的感性无功功率Q1②同步化运行后，对电源提供的容性无功功率Q2.上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

③同步化运行后，相当于总共对电源提供的无功功率Qc.

由例9-2可见，130kW电动机带动80%负载工作情况下，改为同步化运行后提供相当于125kvar电容的无功功率。如果按kvar电容购价36元计算，相当于节省4500元购置电容器费用。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

9.2.2电动机的经济运行1.电动机型号和容量的合理选择电动机类型应满足启动、制动、调速、安全运行和节约能源等多方面工作和经济要求。侧重于节能原则选择电动机时，应注意下述条件:(1)容量超过250kW，不要求调速的稳定负荷，应选择同步电动机。

(2)容量大于200kW的负荷，应尽可能选高压电动机。除特殊情况外，一般不选用直流电动机。

(3)电动机负荷小于其额定值的4000，应对其进行考核后更换容量合适的电动机。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

(4)负荷经常轻、重载交替变化，不是小于其额定值3300，并持续一定时间者，应采用可以△→Y变换的接线方式。

(5)容量大于100kW的交流异步电动机应考虑尽量就地进行无功功率补偿。

(6)电动机运转时不时出现5min以上空载，应及时停机。

(7)电动机多台并列运行时，应根据负荷性质和设备特性，按经济运行方式确定运行台数。

(8)电动机与被拖动的机械负荷，要合理配套使综合效率提高。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

(9)大力推广新型节能电动机。对于年运行时间在2000h以上者，应采用高效率三相异步电动机(如XY系列电动机)。

(10)要配合负荷工作工况，选择合适的电动机(如调速、变速、防腐、高滑差、傍磁制动、隔爆等)。我国每年电动机耗电量约占总电量的60%，做好电动机经济运行工作，对节能至关重要。表9-1列出了国家推荐的电动机节能新产品和明令淘汰的老产品型号，供选用时参考。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

选择电动机的内容还应包括电动机类型、外壳形式、额定电压、额定转速、额定功率等，其中以选择额定功率最为重要。如果功率选用得过大，将出现“大马拉小车”现象，设备投资加大，运行效率降低;反之，功率选得过小，电动机经常过载运行，使电动机温升高，绝缘易老化，缩短电动机寿命，同时还可能出现启动困难、经受不住突然过载等现象。选择高效率电动机，具有损耗低、效率高、电能消耗少等特点，但制造成本增加，因而价格高于一般电动机;而价格增加部分，在短时间内即可由所节省的电费得到补偿。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

高效率电动机每年节约电费FY及补偿期T可由下式计算:式中，N为电动机每年运行时间(h/年);C为电费(元/kW.h>;Pz为电动机输出功率(kW);ηA为高效率电动机效率值(%);ηB为一般电动机效率值(%);ZA为高效率电动机价格(元);ZB为一般电动机价格(元)。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

【例9-3】一台长期连续运行的水泵，原来拟选用Y系列电动机Y132S2-2,7.5kW，效率为86.2%，售价350元。后改用一台YX系列高效率电动机YX132S2-2,7.5kW，外形及安装尺寸完全相同，效率为89.7%，售价为525元。现计算改用高效率电动机以后的节电效果和补偿期。假定电动机运行4000h，电费按0.1元/kW·h计算。可见，配用YX型电动机后，增加投资175元在15.5月即可收回。其运行时间越长，效益越大。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

2.电动机重、轻载△一Y自动切换交流异步电动机空载或轻载运行时，功率因数很低，从而使电流较大。一般电动机空载电流在额定电流的30%左右，小型电动机有达50%者。在空载或轻载时，降低电动机相绕组的端电压，可使功率因数提高，起到降低定子电流作用。与电流平方成正比的供电线路损耗、变压器铜损耗和电动机绕组热损失将显著减少。端电压的降低又使电动机铁心损失大为下降，提高了电动机的效率。可见，空载或轻载运行的电动机，降低其端电压运行是有利的节电措施。重、轻载交替工作的电动机，最好采用自动控制绕组相电压的措施。此类方法很多，如果轻载时负荷率在33%以下时，采用电动机绕组接线△一Y自动切换，是简捷易行的方法。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

1)工作原理及控制电路正常工作在二角形接线的660/380V电动机，皆可接成△一Y自动切换电路。由三角形变成星形接线后，绕组相电压变为原来的1/3，线电流即为绕组的相电流。因此，电动机的额定功率也变为三角形接线时的1/3。如果三角形接线时的负荷率为33%，在电流、电压和负荷未变条件下，改为星形接线时，负荷率变成100%。功率因数和定子电流将明显改善。

2)图9-3为上海某厂注塑机的△一Y自动切换电路图。注塑机生产电话机壳的周期为125s，其中重载占周期的14%，轻载占86%。要达到在整个生产周期中，电动机的效率保持较高的水平，采用△一Y自动切换电路后，节电效果明显。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

其控制方法是将中间继电器线圈与重载时工作的大泵电磁阀线圈并联。重载时通过中间继电器触点KA发送切换信号。对于其他设备的控制电路，可用由功率表和灵敏继电器改装成的功率检测元件控制中间继电器线圈，继电器触点仍按图9一3所示接法，完成切换任务。图9-3中的电路，按下1SB，电动机由于交流接触器1KM及3KM通电而将定子绕组接成星形启动运转。如果是重负载，则中间继电器触点KA动作使3KM断电，2KM启动，定子绕组接成三角形运转。负载减少到一定程度时，自动恢复星形接线。3.电动机△一Y切换点计算同一台电动机轻载时用星形接法损耗较小;但负载增加到某一数值以后，由于转子滑差率增大，使转子电流迅速增加，造成电动机损耗上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

与三角形接线时相等，此时应立即将定子改为三角形接线。否则，负载继续增加将使损耗超过三角形接线，造成“倒节电”现象。星形接线与三角形接线电动机损耗相同的负荷率β就是我们要找的切换点。根据有关资料介绍，一般情况下当负荷率低于40%时，由二角形接线切换为星形接线可以节电。不同型号的电动机也稍有不同。如绘出不同接法的损耗与负荷率关系曲线，找出其交点，即为切换点。也可用下列经验公式求出切换点的负荷率βK。式中，△PFe为电动机额定铁损耗(W);△Pt为电动机定额绕组损耗与杂散损耗(W);I0△为电动机三角形接线的空载线电流(A);Ile为电动机额定线电流(A).上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

某电力变压器厂生产的DJ-AV型电动机节能器，采用定子相绕组1/2额定电流作为切换点信号(△-Y切换方式，适用于4~60kW,380V三角形接线电动机)。4.节能器前述方式适应范围不广，理想的节能器是按照负荷大小自动变更电源电压以便在任何负荷率时，电动机皆运行在功率因数和效率较佳的工况下。

1)电动机轻载运行时自动调压的节能器根据统计资料，我国中小型电动机大部分平均负荷率都在20%~65%，特别是机械行业和纺织行业，轻载情况更为严重。负荷率下降将使功率因数及电动机效率更低。根据理论分析可以证实，上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

如果电动机端电压U随负荷率β改变而按式(9-5)变化，可使电动机效率接近额定值时的数值。式中，Ule为电动机额定电压。目前国内已有很多种随着负荷率变化而进行自动调压的节能器，此种装置使用方便，将上端3个端子接人电源，下部3个端子引向电动机即可使用。此种节能器原名为“电动机功率因数控制器”(powerfactorcontroller,PFC),它是在美国马歇尔宇航中心，由弗兰克·诺拉(FrankNola)电子工程师于1975年首先发明的。通过实验取得显著节能效果。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

我国对PFC的开发研制，开始于20世纪80年代，现已有产品问世(表9-2).此装置的电路示意框图如图9-4所示。电动机的端电压要经双向可控硅控制。可控硅开始导通时间由单片机控制电路送出的触发信号确定，电流过零时自动关断。由于导通时间不同，从而改变了电动机的端电压(基波电压)。一般是使电动机端压按式(9-5)关系改变。当线路电压高于电动机端额定电压时，节电器可将电压降到相应电动机使用功率所需电压，起到过电压保护作用。同样，PFC还具有缺相、三相不平衡、过电流保护作用。无节能器电动机满载运行时(外施额定电压)，功率因数角为30o左右，空载时大约为80o,轻载介乎二者之间。可见空、轻载时功率因数角增大很多，故电流很大，此时电动机端电压下运行，故铁心损失与满载相同。因此，额定电动机效率很低。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

使用节能器后，空、轻载时功率因数角可调到与满载时相近数值，故节能器有“电动机功率因数控制器”之名。由于空、轻载时，电动机端电压降低，功率因数几乎不变，所以电动机铜、铁损耗下降，起到显著节能作用。根据有关部门实测，在不同负荷率下的不同规格型号进口电动机与无节能器运行时相比，节电率如图9-5所示(由此曲线可供国产电动机参考)。由图9-4可见，节能器适用于那些经常处于轻载或空载运行的拖动电动机，如机床、工业缝纫机、运输机、起重机、电梯等设备。对于经常接近满载运行的电动机，上述节能器作用甚微。应从选择合适规格的节能电动机方面探求节电方案。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

5.节能器的特点电动机轻载运行自动调压的节能器，一般具有下述特点。1)软启动特性采用电压渐升式措施，使电动机平稳加速，启动电流可降到2le。以下，使电动机减少冲击，延缓绝缘老化，从而增加电动机寿命。

2)减轻电源电压波动节能器大幅度降低启动电流，改善了功率因数，并可提供缺相保护，使启动瞬间线路上的电压损失减少，电压波动降低，起到稳定电源电压作用。

3)节电效果显著降低启动和轻载运行损耗，保持效率和功率因数接近额定运行数值，供电系统损耗也明显下降，从而收到显著节电效果。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

4)产生高次谐波此种节能器产生高次谐波，大量推广使用时要考虑高次谐波对电源的影响问题。如对电源污染严重，应采取抑制措施(如设置高频滤波器等)。

5)价格偏高与△一Y变换节能器对比，其价格偏高，影响其推广使用。对于经常处在轻载下工作的电动机，使用节能器后，往往可收到显著的经济效益和社会效益。对于轻载运行工况不是太多的电动机，最好经过技术经济分析后再确定采用与否。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

6.异步电动机最佳负荷率的计算异步电动机运行时，其铁心损耗△PFe、空载时定子绕组铜损耗△PCuo、转动的机械功率损耗△PFeC、，在额定电压、额定频率条件下运行时，接近某一恒定数值，与负载大小无关，被称作固定损耗，用△Pf表示。其数量约等于电动机在额定条件下空载运行时所测得的损耗值△P0。异步电动机任意负荷率月时，其损耗比空载时增多部分，称作可变损耗，以△Pβ表示，可用式(9一6)计算式中，Pe为异步电动机的额定功率(kW);ηe为异步电动机的额定效率。理论推导可以证实，当电动机的固定损耗和可变损耗相等时，其效率最高。此时的负荷率β'称作最佳负荷率，可用式(9-7)计算上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

式(9-7)中的参数，除空载损耗需用仪器测定外，其他皆可由手册的技术数据中查出。对于负荷比较稳定的电动机(如空压机、水泵等)，参考最佳负荷率确定容量，能收到较好的节能效果。表9-3列出了Y系列部分电动机的最佳负荷率。7.异步电动机节能更换选配电动机时，往往由于过分考虑运行而余量留得过大。在实际应用中常常出现负荷过轻的“大马拉小车”现象，造成人为的浪费。从节能观点出发，有必要进行分析比较，然后确定是否更换。确定现有负荷实需功率。

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当电动机带动全负荷运行时，测出其负载电流I1，再测出电动机空载电流I0,然后用下式估算拖动电动机带负荷时的实输出功率P2:式中，Ie为电动机额定电流(A).

如果算得P2比Pe小得多，则需要考虑有无更为合适的电动机规格，进行更换。对于J02系列和Y<IP44)系列电动机的空载电流I0，可从表9-4查取。

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【例9-4】带动稳定负荷运转的Y225S-4型电动机，Pe=37kW,cosψ=0.87,Ie=70A,n2=1480r/min。已测出空载电流为19A，最大负荷电流为31A。试计算出其带动的实际负荷功率、负荷率，并考虑有无更换电动机的必要。由上述计算可见负荷很低，为了节能和充分发挥电动机功能，确定更换合适的小型电动机。由表9-4查出，Y系列18.5kW4极电动机的最佳负荷率为0.74.对应的负荷率为18.5X0.74=13.6kW，与实际负荷接近。确定以此更换原来使用的电动机。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

8.异步电动机节能更换的效益计算异步电动机正常运行时的总损耗∑△P可用式(9一8)计算两台额定功率不同的异步电动机A和B，欲用电动机B替换电动机A时，为计算方便可在其各项参数的注脚处加“a和“b”以示区别。在不同负载时两台电动机的总耗损可用∑△Pa=f(P)与∑△Pb=f(P2).(1)若ηea<ηeb，△P0a>△P0b,则∑△Pa>∑△Pb，在任何负载率下，换用电动机B均比用电动机A节电。计算方法如下。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

空载运行时节约量任意负荷率时节约量将βb=βa(Pea/Peb)及式（9-9）代入整理，得如果两台电动机额定容量相同，即Pea=Peb，则上式变为上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

【例9-5】若采用YX250M-4型55kW电动机更换JO2-91-4型55kW电动机。已知最大负荷时，轴上输出功率为44kW，全年最大负荷损耗时数τ=3500h,两台电动机技术数据如下。JO2-91-4型

ηa=0.915,△P0a=1.75kWYX250M-4型

ηb=0.945,△P0b=0.732kW试计算更换后全年节电多少?解将以上相关数值代入式(9-7)求出功率损耗△PEβ，已知负荷率为上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

所以全年节约电量

(2)若ηea≥ηeb，△P0a>△P0b则两台电动机的损耗曲线艺∑△P=f(P2)，在额定范围内有一个交点。且原电动机A对应此交点的上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

负荷率βL称为临界负荷率。对应此点，两台电动机损耗相等。低于临界负荷率时，B电动机省电;高于此临界负荷率时，A电动机省电。临界负荷率βL可用∑△Pa=∑△Pb关系式及式(9一10)推出

【例9-6】已安装电动机为J02-93-4型，Pea为100kW,ηea为0.92,△P0a为2.25kW。由于轻载工况较多，短时的尖峰负荷也不超过80kW。欲用另一台75kW(J02-92-4)的电动机更换，已知其ηea为0.92,△P0b为2.1kW。试探有无更换必要。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

解由于此功率范围已无前两小节所述的轻载节能器可用，故考虑更换问题。先求出其临界负载率。由计算可见，当负荷功率小于32.6kW时，用75kW的电动机节电;负荷大于此数值时，用原来的100kW电动机节电。为进一步详细分析比较，应按工况将不同负荷率工作时间标定出来，然后分别计算出两台电动机在各段时间的损耗电量，统计出两台电动机各自的全年电能损耗，再进行比较。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

如果拟换用的75kW电动机属于备用品，且全年电能损耗少，则确定更换。如此电动机尚需外购，则应考虑购置电动机费用的补偿期问题。可进行技术经济比较后再作出决策。(3)若ηea<ηeb，△P0a<△P0b此时式(9一11)应改为

【例9-7】原用电动机为JO2-93-4型，100kW，空载损耗2.25kW，效率为0.92。欲换用Y280M-4型，90kW，空载损耗2.65kW，效率0.935。求临界负荷率βL，并作出损耗曲线。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

解按上式，代入上述参数。按式(9-8)计算出不同负荷率时，各个电动机的总损耗∑△P并列于表9-5上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

由表9-6可见，原用JO2-93-4型电动机，当其负荷率βa>βL时，损耗多于Y280M-4型电动机，更换是必要的。如果βa<βL，更换反而造成浪费。可见，不是换用Y型电动机就可以节能。必须经过了解运行工况和进行详细计算，方可得出正确结论。9.应用CC材料降低旧式电动机损耗为了节约电能，国家明令老式电动机JO3型由1984年1月1日、JO2型由1985年1月1日起停止生产，并推荐使用Y系列电动机。对于大量在生产中应用的JO系列电动机如何进行节能改造，是广大的科技工作者普遍关心的问题。

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最简便、最廉价的措施是用一种磁性泥状的"CC材料"均匀地填充在电动机定子槽口处。待其固化后即成为与齿壁结合极其牢固的磁性槽楔。1)使用CC材料槽楔后的效率计算使用CC材料槽楔后，电动机空载电流及空载损耗明显下降。改进后的满载效率ηe‘(额定效率)可用式(9一12)计算式中，ηe为电动机改造前的额定效率;Pe为电动机的额定容量;△Pc。为电动机改造后的空载损耗下降值;△P0为电动机改造前的空载损耗;△P'为电动机改造后的空载损耗。上一页下一页返回9.2电动机节电的技术措施

式(9-12)中，△P0