企业电动机选型与节能

序言

前言

1 概述

1.1 电动机节能系统概况

1.1.1 我国电机系统能效现状

1.1.2 各国电机系统节能推进措施和项目

1.1.3 电机系统节能潜力分析方法

1.1.4 电机系统节能技术

1.2 电动机的种类

1.2.1 按工作电源分类

1.2.2 按结构及工作原理分类

1.2.3 按起动与运行方式分类

1.2.4 按用途分类

1.2.5 按转子的结构分类

1.2.6 按运转速度分类

1.3 不同类别电动机综合特性的比较

2 常见电动机及其效率分析

2.1 感应电动机的工作原理、工作特性与效率分析

2.1.1 三相感应电动机的工作原理与工作特性

2.1.2 感应电动机的损耗分析

2.1.3 感应电动机的效率特性分析

2.1.4 最佳效率工作点分析

2.1.5 不同工况下经济运行点的分析

2.1.6 高效感应电动机

2.2 永磁同步电动机的工作原理、工作特性与效率分析

2.2.1 永磁同步电动机的工作原理与工作特性

2.2.2 永磁同步电动机的损耗分析

2.2.3 永磁同步电动机的效率特性分析

2.2.4 永磁同步电动机的最佳效率点分析

2.2.5 不同工况下经济运行点的分析

2.2.6 高效永磁同步电动机

2.3 无刷直流电动机的工作原理、工作特性与效率分析

2.3.1 无刷直流电动机的结构与工作原理

2.3.2 无刷直流电动机的损耗分析

2.3.3 无刷直流电动机的效率特性分析

2.3.4 无刷直流电动机最佳效率点分析

2.3.5 不同类别电动机的效率曲线对比分析

2.4 其他特种电动机简介

2.4.1 步进电动机

2.4.2 直线电机

2.4.3 开关磁阻电动机

2.4.4 爪极电机

2.4.5 超声波电动机

2.4.6 无刷双馈电动机

3 电动机的选型和节能

3.1 电动机的选型

3.1.1 选择电动机结构类型的基本要求

3.1.2 电动机结构形式的选择

3.1.3 电动机种类的选择

3.1.4 电动机转速的选择

3.1.5 电动机容量的选择

3.1.6 电动机额定电压的选择

3.1.7 交流电动机的选择

3.2 电动机的节能

3.2.1 感应电动机的节能

3.2.2 永磁电动机的节能

3.2.3 无刷直流电动机的节能

4 电动机的变频调速节能运行

4.1 变频交流调速技术简介

4.1.1 交流调速技术国内外发展概况

4.1.2 变频调速存在的主要问题

4.2 变频器的结构和原理

4.2.1 变频器的工作原理

4.2.2 几种变频器的系统构成

4.2.3 变频器的控制方式

4.2.4 变频器设计和使用中的注意事项

4.2.5 开关器件

4.3 风机(泵类)设备的节能分析

4.3.1 节能原理

4.3.2 节能效果分析

4.4 变频调速的应用领域

4.4.1 电厂风机、泵类负载

4.4.2 传送带等搬运机械

4.4.3 机床

4.4.4 制茶机

4.4.5 畜舍的换气

4.5 绕线型感应电动机的串级调速

4.5.1 串级调速的基本原理

4.5.2 串级调速系统主回路主要设备的参数计算与选择

5 案例分析

5.1 变频节能的分析与应用

5.1.1 发电厂变频节能概述

5.1.2 发电厂电动机节能

5.2 采用高效稀土永磁电动机的节能应用

5.3 感应电动机的“大马拉小车”改造应用

参考文献2100433B

《企业电动机选型与节能》为《企业用电与节能系列丛书》中的分册之一，《企业电动机选型与节能》共5章，主要内容包括概述、常见电动机及其效率分析、电动机的选型和节能、电动机的变频调建节能运行和案例分析。

《企业电动机选型与节能》可供企业用电管理人员和相关技术人员在日常工作中参考使用，便于推动企业节约用电、安全用电与合理用电工作的开展，有助于提高企业节能减排意识。

一、 选型基本原则

如今，市场上电动机保护产品没有统一标准，型号规格五花八门。制造厂商为了满足用户不同的使用需求派生出很多的系列产品，种类繁多给广大用户选型带来诸多不便，用户在选型时应充分考虑电动机保护实际需求，合理选择保护功能和保护方式，才能达到良好的保护效果，达到提高设备运行可靠性，减少非计划停车，减少事故损失的目的。

二、选型的基本方法

（一）与选型有关的条件：

电机保护的选型存在着电动机与保护器二者怎样合理配用关系，以下提供几个与保护有关的条件、因素，为用户选型时提供参考。

1、电机方面：要先了解的型号规格、电动机功能特性、防护型式、额定电压、额定电流、额定功率、电源频率、绝缘等级等。这些内容基本能给用户如何正确使用和维护及选型保护器提供了参考依据。

2、环境条件：主要指常温、高温、高寒、腐蚀度、震动度、风沙、海拔、电磁污染等。

3、电动机用途：主要指拖动机械设备要求特点，如风机、水泵、空压机、车床、油田抽油机等不同负载机械特性。

4、控制系统方面：控制模式有手动、自动、就地控制、远程控制、单机独立运行、生产线集中控制等情况。启动方式有直接、降压、星三角、频敏变阻器、变频器、软起动等启动方式。

5、其他方面：用户对现场生产监护管理是比较随意还是严谨，非正常性的停机对生产影响的严重程度等。

与保护器的选用有一定相关因素的还有很多，如安装位置、电源情况、与配电系统的配合等；还要考虑是对新购电动机保护配置，还是对电动机保护升级，还是对事故电动机保护的完善等；还要考虑电动机保护方式改变的难度和对生产影响程度；需根据现场实际工作条件综合考虑保护器的选型和调整。

（二）电动机保护器的常见类型

1、热继电器：普通小容量交流电机，良好工作条件，不存在频繁启动等恶劣工况，由于精度差，可靠性不能保证，不推荐使用。

2、电子型：检测三相电流值，整定电流值采用电位器旋钮或拔码开关操作，电路一般采用模拟式，采用反时限或定时限工作特性。保护功能包括过载、缺相、堵转等故障保护，故障类型采用指示灯显示，运行电量采用数码管显示。

3、智能型：检测三相电流值，保护器使用单片机，实现电动机智能化综合保护，集保护、测量、通讯、显示为一体。整定电流采用数字设定，通过操作面板按钮来操作，用户可以根据自己实际使用要求和保护情况在现场自行对各种参数修正设定，采用数码管作为显示窗口，或采用大屏幕液晶显示，能支持多种通讯协议，如ModBUS、ProfiBUS等，价格相对高些，用于较重要场合，如今高压电动机保护均采用智能型。

4、热保护型：在电动机中埋入热元件，根据电动机的温度进行保护，保护效果好，但电动机容量较大时，需与电流监测型配合使用，避免电动机堵转时温度急剧上升，由于测温元件的滞后性，导致电动机绕组受损。

5、磁场温度检测型：在电动机中埋入磁场检测线圈和温度探头，根据电动机内部旋转磁场的变化和温度的变化进行保护，主要功能包括过载、堵转、缺相、过热保护和磨损监测，保护功能完善，缺点是需在电动机内部安装磁场检测线圈和温度传感器。

（三） 保护器类型在电动机工作条件下的选择

1、对于工作条件要求不高、操作控制简单，监护、管理比较随意，停机对生产影响不大的单机独立运行电动机，可选用普通型保护器，因普通型保护器结构简单，在现场安装接线、替换、操作简单、方便，具有性价比高等特点。

2、对于工作条件要求很高，安全性和连续性又很关键的，而自动化程度高，且需要专人控制、监护、管理，需组网监控的MCC系统中，应选用中高档、功能较全的保护器。

3、对于防爆电机，由于轴承磨损造成偏心，可能导致防爆间隙处摩擦出现高温，产生爆炸危险，应选择磨损状态监测功能。对于大容量高压潜水泵，由于检查维护困难，也应选择磨损状态监测功能，避免发生扫膛事故造成重大经济损失。

4、应用于有防爆要求场所的保护器，要根据应用现场的具体要求，选用相应的防爆型保护器，避免安全事故发生。

要确定一个齿轮电动机的型号，需要做以下工作：

1、确定机械的运转速度，根据这个速度计算齿轮减速电动机的减速比；

2、计算负载的力矩，根据这个力矩选择齿轮减速电动机的出力（参考齿轮减速电动机厂家提供的“输出扭矩表”），确定齿轮减速电动机的型号；

3、确定齿轮减速电动机的附加功能，比如说断电刹车、通电刹车、变频、缩框、外壳材质等。

前言

目录

绪论

第一章 电动机效率和损耗分析

第二章 高效电机的优化设计

第三章 高速异步电动机通风损耗的降低与节能

第四章 异步电动机杂耗分析

第五章 异步电动机轻载调压节能

第六章 节能的永磁电机

第七章 异步电动机的功率因数及无功补偿

第八章 鼠笼交流电动机调速节能一般原理和方法

第九章 鼠笼电机变极、调压及耦合器调速

第十章 线绕异步机转子串电阻及串级调速

第十一章 变频调速及旋转矢量控制

第十二章 可控硅电动机调速

附录

参考文献 2100433B