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探讨电动机几种节能技术及其特点 张学霖 （惠州深能源丰达电力有限公司） 摘要：电动机的节能技术在工矿企业得到了较大的推广，通过变频技术、永磁技术及双速节能电机技 术等实现转速的降低，从而实现节能的目的。较为详细的介绍了上述三种技术的工作原理和主要特点， 总结了变频技术、永磁技术及电机更换绕线方法优劣势及应用范围的限制，最后指出了上述三种方法 的尚需深入研究的问题。 关键词：电动机节能，变频器，永磁调速，双速节能电机 1.引言 随着社会的进步和科技的发展，国内外对节能的需求越来越大，国家也大力提倡节能减排。节能 降耗、提高能效已成为高能耗企业提高国际竞争力的重要手段。发达国家十分重视以节能降耗为主的 技术开发和技术改造,并给予财政支持, 目的是鼓励企业在激烈市场竞争中通过节能降耗,降低生产成 本。节能成为各国政府保障能源安全的重要措施。1999 年以来的石油涨价对世界经济产生的负面影响, 给一些主要依靠进口石油的国家如何保障经济安全敲响了警钟。能源安全,特别是石油安全问题被提到 重要日程,节能也成为其重要的政策工具。节能已成为发达国家解决气候变化、减少温室气体排放的主 要途径。1997 年京都会议以后,不少发达国家围绕减排目标和要求,积极调整能源政策,在机构设置中 强化节能职能,修订政策法规,强化了节能管理的力度。 同时随着新工艺、新材料、信息技术及电子技术的长足发展和广泛应用，用户对节能的稳定性及 安全性越来越高。在冶金、矿山、化工、交通、农业、国防等国民经济和人民生活的各个领域，由其 是大功率风机、水泵类机械中，如果能实现调速控制，取代传统的挡风板，节流阀来控制风量和水量， 可以取得相当显著的节能效果。而实现电动的调速控制，变频技术、永磁技术及双速节能电机技术均 可以实现。 风机水泵调速节能原理： 1）Q /Q = n /n (流量变化与转速变化成正比) 1 2 1 2 2）H /H = (n /n )2 (压力变化与转速变化的平方成正比) 1 2 1 2 3）P1/P2 = (n1/n2)3 (负载功率变化与转速变化的立方成正比) 4）T1/T2 = (n1/n2)2 (负载扭矩变化与转速变化的立方成正比) 所以，根据泵的特性曲线，在转速降低后，就可以实现节能。 2.变频调速系统的特点 目前采用的变频调速系统可分为高压变频器和低压变频器两种，变频器进过数十年的发展，在控 制精度、控制曲线、转矩响应方面均有了极大的提高。 2.1 高压变频器的特点 高压变频调速系统主要有以下几个电压等级，3kV、6kV、10kV、11kV。一般由移相变压器、功率 单元和控制器组成。根据电压等级与功率的不同，每相由数量不等的功率单元组成。以6kV 高压变频 调速系统为例。 图1 高压变频调速系统结构图 通常来说，每个功率单元结构完全一致，可以互换，均为基本的交流—直流—交流单相逆变电流。 整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT 逆变桥进行正弦PWM 控制。由于存在移相变压器，以6kV 系 列变频器为例，可以构成30 或42 脉冲整流方式；这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的 电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近1。通过对每个功率单元的输出PWM 波形进行重新组合， 可以得到图2 所示的PWM 波形，dv/dt 小，总谐波量小于2%，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无需 输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用。同时，电机的谐波损耗大大减少，消 除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶片的机械应力。控制系统可采用直接转矩控制系列，实现 达到2ms 的转矩响应速度。另外，安全系数较高，由于采用了多功率模块串联方式，可以实现N+1 备 份功能，当有一个功率模块故障时，变频器仍然可以实现满额输出。 1) Ref A : 200 V olt 5 ms 图2 高压变频调速系统输出的相电压阶梯PWM 波形 优点： 1）使用移相变压器达到30 或42 脉冲整流方式，改善网侧谐波，输入侧功率因数较高； 2）输出波形dv/dt 小，对电缆及电机的绝缘损害小；3）有冗余功能，安全系数较高。 缺点： 1）体积