電動(dòng)機(jī)節(jié)約用電（上）

第八章第一節(jié)電動(dòng)機(jī)節(jié)約用電哈爾濱電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉偉一、電動(dòng)機(jī)功率損耗

電動(dòng)機(jī)在將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能做功的過(guò)程中，產(chǎn)生的功率損耗包括有功功率損耗和無(wú)功功率損耗兩部分，這種損耗將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)和效率的降低，功率消耗增加。(一)電動(dòng)機(jī)有功功率損耗

各種不同類(lèi)型電動(dòng)機(jī)的有功功率損耗包括定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的銅損耗、鐵芯損耗、雜散損耗和機(jī)械損耗。各種損耗所占的比例，視電動(dòng)機(jī)容量和結(jié)構(gòu)的不同而有所差異。一、電動(dòng)機(jī)功率損耗(一)電動(dòng)機(jī)有功功率損耗1.定子繞組的銅損耗?Pol當(dāng)電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)定子繞組時(shí)，在定子繞組的電阻r1上產(chǎn)生銅損耗，其大小與定子電流I1的平方成正比，計(jì)算公式為式中?Pol——定子繞組的銅損功率，kW;

I1——定子相電流，A;

r1——定子每相繞組的電阻（換算到基準(zhǔn)溫度時(shí)定子繞組的相電阻），?；

m2——定子繞組的相數(shù)。一、電動(dòng)機(jī)功率損耗式中?Po2——轉(zhuǎn)子繞組的銅損功率，kW;

I2——轉(zhuǎn)子相電流，A；

r2——轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻，?；

m2——轉(zhuǎn)子繞組的相數(shù)。(一)電動(dòng)機(jī)有功功率損耗2.轉(zhuǎn)子繞組銅損耗?Po2當(dāng)電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組時(shí)，在轉(zhuǎn)子繞組的電阻r2上產(chǎn)生銅損耗，其大小與轉(zhuǎn)子電流I2的平方成正比，計(jì)算公式為一、電動(dòng)機(jī)功率損耗(一)電動(dòng)機(jī)有功功率損耗

電動(dòng)機(jī)為建立交變磁場(chǎng)而在定子、轉(zhuǎn)子鐵芯中產(chǎn)生的鐵芯損耗包括渦流損耗和磁滯損耗。當(dāng)電動(dòng)機(jī)電壓恒定和頻率定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的磁通和磁通密度保持不變，即電動(dòng)機(jī)的鐵芯損耗與磁通密度成正比變化。因電動(dòng)機(jī)的鐵芯損耗不隨負(fù)荷電流的變化而變化，所以也稱(chēng)不變損耗或固定損耗。電動(dòng)機(jī)鐵損與電源電壓的平方成正比，當(dāng)電源電壓定時(shí)，鐵損與負(fù)荷變化無(wú)關(guān)，其計(jì)算公式為3.電動(dòng)機(jī)的鐵芯損耗?Po3一、電動(dòng)機(jī)功率損耗式中?Po3——電動(dòng)機(jī)的鐵芯損耗（?Po3也可通過(guò)空載實(shí)驗(yàn)求得），kW；

?Pz——電動(dòng)機(jī)的磁滯損耗,kW;

?Pw——電動(dòng)機(jī)的渦流損耗功率，kW;

K1,K2——比例常數(shù)；

U——電源電壓，kV;

m——電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的鐵芯質(zhì)量，kg。(一)電動(dòng)機(jī)有功功率損耗3.電動(dòng)機(jī)的鐵芯損耗?Po3一、電動(dòng)機(jī)功率損耗(一)電動(dòng)機(jī)有功功率損耗4.雜散損耗?Po4

電動(dòng)機(jī)的雜散損耗主要由繞組的雜散損耗和鐵芯的雜散損耗所組成。在一時(shí)，負(fù)荷雜散損耗值取其輸人功率的0.5%。5.機(jī)械損耗?Po5

電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損耗(又稱(chēng)風(fēng)摩耗)包括軸承傳動(dòng)產(chǎn)生的摩擦損耗和風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的風(fēng)阻損耗等。這些機(jī)械損耗雖然不隨電動(dòng)機(jī)負(fù)荷變化的直接影響而變化，但隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化，轉(zhuǎn)速越大，機(jī)械損耗越大。機(jī)械損耗的數(shù)值可由空載試驗(yàn)求得。一、電動(dòng)機(jī)功率損耗(一)電動(dòng)機(jī)有功功率損耗5.機(jī)械損耗?Po5電動(dòng)機(jī)的總功率損耗計(jì)算公式為中、小型電動(dòng)機(jī)的各種損耗在總損耗中所占的比例不同，如圖類(lèi)型定子銅損耗轉(zhuǎn)子銅損耗鐵芯損耗雜散損耗機(jī)械損耗類(lèi)型定子銅損耗轉(zhuǎn)子銅損耗鐵芯損耗雜散損耗機(jī)械損耗小型容量電動(dòng)機(jī)40%16%30%12%2%中型容量電動(dòng)機(jī)33%25%17%25%25%一、電動(dòng)機(jī)功率損耗

在電源電壓保持不變，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，若不計(jì)磁路飽和，電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流IQ保持不變，則無(wú)功功率Q為恒定值;當(dāng)電壓變化時(shí)，勵(lì)磁電流將隨著成正比變化，所需要的無(wú)功功率也按正比例變化。所以在滿足電動(dòng)機(jī)負(fù)載變化要求的條件下，適當(dāng)降低運(yùn)行電壓，有利于電動(dòng)機(jī)的節(jié)電（二）電動(dòng)機(jī)無(wú)功功率損耗

在電動(dòng)機(jī)的鐵芯中，為建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)所需要的無(wú)功功率Q.與其勵(lì)磁電流IQ成正比，其計(jì)算公式為二、電動(dòng)機(jī)節(jié)點(diǎn)措施提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率，使電動(dòng)機(jī)能真正達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和節(jié)約用電的目的，可適當(dāng)采取以下各項(xiàng)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。（一）正確選擇電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)選擇的正確與否,直接關(guān)系到初次投資和運(yùn)行的安全可靠性經(jīng)濟(jì)性以及操作維護(hù)的方便性等。若選擇的不當(dāng),輕者造成電能浪費(fèi)，重者可能燒壞電動(dòng)機(jī)。因此，正確選擇電動(dòng)機(jī)是十分重要的，它也是電動(dòng)機(jī)節(jié)約用電的首要條件。在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)考慮以下幾方面:(1)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)速性能應(yīng)適合生產(chǎn)機(jī)械的要求。(2)電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)足于拖動(dòng)最大出力工作的生產(chǎn)機(jī)械而不致發(fā)熱。(3)電動(dòng)機(jī)應(yīng)有足夠的過(guò)負(fù)載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。(4)電動(dòng)機(jī)的冷卻方式和外形應(yīng)能適合工作環(huán)境的要求。(5)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性是節(jié)電的。二、電動(dòng)機(jī)節(jié)點(diǎn)措施（一）正確選擇電動(dòng)機(jī)根據(jù)機(jī)械負(fù)載對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速等方面的不同要求并者重節(jié)電的原則，可選用鼠籠式、繞組式或直流電動(dòng)機(jī)。1.合理選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型（機(jī)型）2.合理選擇電動(dòng)機(jī)額定容量電動(dòng)機(jī)額定容量的選擇以及它的啟動(dòng)和制動(dòng)等性能，容量選得過(guò)大，不但設(shè)備不能被充分利用，而且使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率降低，這對(duì)用戶(hù)企業(yè)和供電企業(yè)都不利:如果額定容量選得過(guò)小，電動(dòng)機(jī)將長(zhǎng)期過(guò)負(fù)載運(yùn)行，因而縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命或造成電動(dòng)機(jī)的燒殷。在電動(dòng)機(jī)的力能指標(biāo)中，電動(dòng)機(jī)的效率在負(fù)載率為75%~100%之間時(shí)最高，在選擇電動(dòng)機(jī)的容量時(shí)，只要比機(jī)械負(fù)載的功率稍大一些即可二、電動(dòng)機(jī)節(jié)點(diǎn)措施（一）正確選擇電動(dòng)機(jī)2.合理選擇電動(dòng)機(jī)額定容量(1)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)容量的選擇。當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式是長(zhǎng)期連續(xù)的，且負(fù)載隨時(shí)間的變化較小時(shí)，可據(jù)計(jì)算的最大負(fù)載功率Pmax來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的額定容量PN.即(2)長(zhǎng)時(shí)間變動(dòng)負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)容量的選擇。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式為連續(xù)的，且負(fù)載隨時(shí)間的變化較大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的額定容量決定于其本身占損耗中大部分的銅損引起的溫升發(fā)熱，此溫升發(fā)熱與負(fù)荷電流的平方成正比，當(dāng)功率因數(shù)為一定時(shí)，則損耗與輸出功率的平方成正比，所以，計(jì)算出負(fù)荷的均方根值，就可以決定包括銅損及負(fù)裁需要的電動(dòng)機(jī)輸出功負(fù)荷功率也即電動(dòng)機(jī)的容量，此時(shí)指負(fù)載是變化頻繁，電動(dòng)機(jī)輸出功率是周期變化的，其均方根負(fù)荷功率Peff為式中

P1、P2、...、Pn——某一工作時(shí)間的負(fù)荷功率，kW;

Peff——負(fù)荷功率的均方根值，kW;

t1、t2、...、tn——某一工作時(shí)間，min。(3)短時(shí)負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)容量的選擇。短時(shí)負(fù)載是措負(fù)載的工作時(shí)間很短，負(fù)載停歇的時(shí)間比較長(zhǎng)。目前，電動(dòng)機(jī)制造廠已有專(zhuān)門(mén)供短時(shí)工作的電動(dòng)機(jī)，并規(guī)定工作持續(xù)時(shí)間為15、380、60、90min四種類(lèi)型專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)容量以供企業(yè)選擇。4)重復(fù)短時(shí)負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)容量的選擇。對(duì)于重復(fù)短時(shí)負(fù)載，由于啟動(dòng)頻繁，必須考慮在啟動(dòng)、停止的過(guò)程中發(fā)熱的影響，因此應(yīng)計(jì)算其等效負(fù)載值。如將長(zhǎng)期工作制電動(dòng)機(jī)用于重復(fù)短時(shí)負(fù)載時(shí)，其均方根負(fù)載的計(jì)算公式為式中a——冷卻系數(shù)二、電動(dòng)機(jī)節(jié)點(diǎn)措施（一）正確選擇電動(dòng)機(jī)3.電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)選擇三相異步電動(dòng)機(jī)常用的電壓等級(jí)有220、380、