模具节能​简介

三相交流电机驱动设备，在机械工业、矿山开采、轻工业和各种制造业等国家重要基础产业领域中应用非常广泛，几乎涵盖了全部的制造及加工业，维系其运转的是巨大的电能消耗，占工业总用电量的70%-80%，年耗电量约为4000亿千瓦时，按机组平均75%的效率计算，无用功损耗的电量在1000亿千瓦时左右，按目前工业电价1.00元/度计算，企业每年要为无功电量损耗买单达1000亿元。

为了贯彻国务院、中国测试技术研究院和国家技术监督总局关于切实加强企业节能降耗工作和切实推进节能降耗新技术开发应用的号召和工作部署，中国国家测试技术研究院电子研究所和四川省技术监督局，充分利用国家级强大的电子产品研发技术平台、高精完善的电子产品测试技术设备和质量检测保证平台，并利用面向各类使用三相交流电机驱动设备的企业提供技术监督和技术服务而深入企业生产现场取得的监测统计数据和用电特性监测信息等第一手丰富翔实数据资料的优势，以专家和一线技术人员为核心力量联合组建三相交流电机驱动设备节电器攻关开发组，采用功能模块化集成设计，严格筛选、测试所采用的每个电子元气件、芯片、功能模块和电子电路等，并对样机进行了全天候耐力适应性、多环境条件适应性、多类型设备兼容性等的反复测试验证，经过一年多的努力，终于研制开发成功优质的ZC系列三相交流电机驱动设备数字式电子动态节电器产品，并通过了中国技术测试研究院和四川省技术监督局组织的专家组的审查鉴定，并已报四川省科技成果奖，同时通过四川省科技情报所对产品的技术查新证实，ZC系列三相交流电机驱动设备数字式电子动态节电器所采用的技术属国内创新技术，"还未见有报道"(技术查新鉴定结论)。

1.三相交流电机驱动设备应用原理

企业一般在确定三相交流电机驱动设备时，是按照设备工作时所需最大负载功率来确定设备所需功率的即确定设备的额定功率，而当设备达到最大负载(达到或接近额定功率)时，也就意味着设备的输出功率和电量消耗处于最大值，此时设备的使用效率和经济效益到了最大化。然而，现实的实际情况是:在设备开机后工作过程中的绝大多数时间内，全程满负荷均匀工作的情况是极少见的，设备在绝大多数工作时间内的负载波动跨度是非常大的，时轻时重，很多时候，设备轻载或空载的时间往往比满负荷工作的时间还长，这是因设备"工作准备"和"产品生产工艺顺序"共同决定的(流水生产线除外)，是很难改变的，因此，设备除在非满负荷工作时用够了最大电量的额定功率外，其余情况下，设备一边仍然以满负荷时的最大用电量输出额定功率，一边又在低负荷甚至空负荷下运转，设备此时的效率(投入/产出比)非常低，使用者此刻正在为轻负荷或空负荷运转所耗掉的多余电量买单!

2.ZC系列三相交流电机驱动设备数字式电子动态节电器应用原理

ZC系列三相交流电机驱动设备电子数字式动态节电器正是基于上述三相交流电机驱动设备工作时负载波动时"跨度"所造成的设备所需实际功率与额定功率之间浪费的差值电量的消除和电机软启动消除硬启动冲击峰值电流来实现节电的。明确地讲就是，设备在开机接通电源瞬间，ZC系列电子节电器延时几秒钟，实现电机软启动，消除不产生任何效益的冲击峰值电流(最大电流量);启动完成后，设备在额定功率内正常运行时，ZC系列电子节电器以数字自动取样、电子自动调节控制电机输出功率的方式，使电机以适时动态的方式输出与设备当时所需要的实际驱动功率相匹配的功率(最经济的电量)，设备负荷增大时，功率输出立即对应增大(用电量增大)、负荷减小时，功率输出立即对应减小(用电量减少)，此时电机功率输出是依设备该时刻所承实际负载的大小而动态调节自适应的，而不是未装ZC系列电子节电器前时一成不变的以额定功率(最大用电量)输出。ZC系列电子节电器让三相交流电机驱动设备自己动态控制自己不同工作阶段所需功率输出的大小，从而实现最经济的用电量，使设备效率和经济效益达到最大化，用电量和用电成本最小化。

3.ZC系列三相交流电机驱动设备数字式电子动态节电器技术原理

ZC系列三相交流电机驱动设备电子数字式动态节电器在技术上采用了数字式采样控制模块技术、电机软启动技术、移相电子控制技术和芯片动态控制技术等。

整体产品采用标准化功能模块设计技术，为产品的下一步升级和换代预留了空间。

主要技术指标:

☆输入电压:AC380V±10%

☆频率:50HZ

☆绝缘等级:耐压2.5KV

☆工作温度:-25℃~65℃

☆相对湿度:≤95%

☆微处理器数字采样控制电路

☆电子动态自适应控制电路

☆供电电源瞬流、偕波抑制

☆可调式初始启动电压，调压范围: 0~50%

☆启动电压时间:从0到12秒。

☆瞬时脉冲电压启动

☆0~70%可调最终供电电压(转矩)电压

☆过载和供电电压监测、保护

☆相序检查

☆应用范围:三相交流普通或低速电机驱动设备

☆节电率:>12%

☆规格尺寸:

4.ZC系列电子动态节电器与同类型产品的比较优势

目前，全国有很多企业开发出了大量的设备节电器类产品，但综合起来主要有三代(类)，即软启动节电器、变频技术节电器和电子动态节电器。

第一代(类) 软启动节电器

软启动节电器是最早一代的节电装置，它唯一实现节电的原理就是通过电机的平稳延时启动来消除电机硬启动时的峰值冲击电流(最大瞬时电流量)，从而实现节约设备用电。该类节电器技术简单、成本低廉、易推广、不对电网造成损害，但节电量太小，目前该类产品市场的平均售价为2500元/台~4700/台元之间。

第二代(类) 变频节电器

变频节电器是前几年开始出现的设备节电器，它的技术原理是通过对输入电源固有的电压和频率先整流为直流，再逆变为电压或频率可变的交流电输出，通过电压和频率与设备载荷的自适应变化调整，输出与设备所需负载相适应的驱动功率(适当的电量)来实现节约电量。该技术原理先进，节电量幅度较大，效果明显，产品成本依所用变频器产地的不同而差异甚大，但该技术有一个致命的弱点就是在它工作时，因为它不断整流和变频的过程，会对电网造成偕波、杂波和浪涌等明显影响，对一个地区来讲，当产品使用量不大时，对电网的影响不明显，但当达到一定量时，不仅会造成会供电系统线损、铜损和发热明显增大，甚至会造成整个电网系统的崩溃，因此该类节电器的使用一直受到供电部门的严密监控和很多苛刻条件的限制。除此之外，该类产品还有一个弱点就是当使用国产变频器时，由于技术原因，经常易坏，维护成本很高，当使用进口变频器时，产品成本又高居不下(产品平均价格在1.5万元以上)，正因为如此，变频节电技术开发应用几年以来，至今仍无法普及。

第三代(类) 电子动态自适应节电器

该类产品技术是目前最适合我国国情的新型节电技术产品，它不仅有软启动节电器的节电功能，还具有变频器所具有的全部节电功能，同时消除了变频器对电网影响的缺陷，此外该类产品还能够适应低速电机设备节电。该类产品技术先进、可靠性强、无须维护、不发热、环境适应性强、设备兼容性强，成本低廉，价格适中，其应用前景不可估量。

5.ZC系列三相交流电机驱动设备数字式电子动态节电器功能简介

(1)自适应动态调节功率输入，消除无用功率的电量损耗，降低用电量，节省用电成本;

(2)电机实现软启动，保护电机及设备机械传动机构不受启动瞬时冲击破坏，明显降低设备维修开支;

(3)抑制供电源电流、电压瞬流、偕波和浪涌等，保护设备电机、电路不受损害，提高设备运行平稳性;

(4)明显降低感性负载因温度升高而造成的铜损和线损，延长电机使用寿命;

(5)过载和供电电压波动过载监测、保护;

(6)电源接入相序错误检查;

(7)全天候多环境适应性;

(8)明显提高设备功率因素，减少对电网的影响和损害;

(9)无触点、无电弧、免维护、安全可靠;

(10)自耗电基本可以忽略不计。

三.ZC系列数字式电子动态节电器应用前景

1.普通三相交流电机驱动设备的几乎所有领域如注塑机、油压机、空压机、冲床、车床、铣床、磨床、冲压机、纺织机、液压机、炼胶机、碎石机、油田抽油机、扶手电梯、输送带、成型机、搅拌机等等均可适用;

2.低速、普通三相交流电机均可适用;

3.矿井内等特种生产场合除外。

1.企业直接经济效益

对以利用三相交流电机驱动设备为主要生产手段的企业，其生产成本中，电费一项的开支占很大比重。在设备数量一定时，企业生产任务量越大，该项费用也跟着增大，当企业为增加产品产量而增加设备数量时，电费开支也将跟着设备的增加而以更大比例增加。电费，实际上成了企业的刚性成本!当电费成本的增长率等于或超过产品利润增长率时，企业任何扩大生产规模的行为，只会带来企业效益的负增长结果，电费开支已经成为制约企业进一步提高效益的"瓶颈"。因此，该项成本的增减变动，将直接体现企业产品的竞争力进而直接影响企业的经济效益。

在当今因市场竞争而导致绝大部分企业产品利润率不断降低和产品价格日趋同一的条件下，当企业电费这一刚性成本能够直降12%以上时，不仅会直接减小企业每月的现金流支出压力，降低产品成本提高产品竞争力，同时还为企业省出了宝贵的用电容量增容指标，为企业扩大生产规模创造了难得的条件。

另外，随着能源紧张不断加剧，电价正以更密的频次和更大的费率调整上涨，而且这种上涨是刚性的，即只涨不跌，电费成本已越来越成为企业所必须主要关注的重要事项了。因此，为了维持住企业现有的效益水平或进一步提高企业的经济效益，消化掉电费的涨价因素，便成为事关企业生存与发展的重大问题。通过节电技改直降电费12%以上，是企业能够马上做到并能够立竿见影的举手之劳，早用早受益!

其次，企业电费开支的刚性约束显然超过了赋税对企业的刚性约束。企业所缴纳的全部税赋中的最大部分是企业的营业税和增值税，营业税和增值税是企业产生销售行为后才计税的，当没有销售时，企业是可以少交或不交上述税赋的，另外企业还可以通过申请或公关运作达到减免税赋的目的(当然这种方式获得的优惠极有可能是短暂的和非常有限的，何况还要为此付出数量不菲的公关成本)，而电费的交纳却与企业的产品产生销售与否完全无关，只要设备发生了生产行为，供电局不会理会你的产品是否销售了，反正你的电费必须按时足额交纳，否则停电没商量，更没有减免电费一说，因此，降低电费成本更比减免税赋对企业的意义重大!

最后，ZC节电器技改投入，按现行平均电价水平和现行设备平均功率计算，每台节电器的投入资金，可在一年内收回，而节电器的使用寿命至少8年以上，并且无须维护，因此，经济效益不言自明!

2.企业间接经济效益

从上述功能和技术指标阐述可知，因节电改造后，企业还可获得隐性效益:明显减少设备修理成本，可延长电机和设备的使用寿命，无须申请便可获得增容等。

3.社会效益

符合国家关于节能降耗政策导向，同时因采用节电措施达到政府规定的，还可享受政府的财政奖励，一举多得!

中国测试技术研究院 电磁电子检测所

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