企业邮箱
全国服务热线:13954288362
异步电机的经济运行
来源: | 作者:青岛同泰永磁节能科技陕西西安分公司 | 发布时间: 2023-11-18 | 67 次浏览 | 分享到:
首先,用电企业应该具备以下能力:

1、取得电机的额定数据,包括额定功率PN、效率ηN、功率因数cosφN或功率因数角φN;

2、有符合一定精度的电度表、电压表、电流表、功率因数表等,可以测量空载或负载时的电压、电流、功率和功率因数。并已测得或计算求得空载功率P0和无功功率Q0;

异步电机的经济运行

本文是来砸自己饭碗的。虽说大家现在都在做变频+永磁(当然包括我们公司),可是实际上,在作为用电大户的冶金、石化、油气等生产制造企业,中大功率工频异步电机仍然在广泛使用,提高这些电机的使用效率对节能减排有非常重要的现实意义。所以这次我们讨论如何评价电机的运行是否高效、经济。

首先,用电企业应该具备以下能力:

1、取得电机的额定数据,包括额定功率PN、效率ηN、功率因数cosφN功率因数角φN

2、有符合一定精度的电度表、电压表、电流表、功率因数表等,可以测量空载或负载时的电压、电流、功率和功率因数。并已测得或计算求得空载功率P0无功功率Q0

3、了解与电机相连的电力线路情况,如与发电机母线有无变压器,经过了几次变压,是否采取了无功补偿等。

接下来介绍几个概念。

负载率β:也叫负载系数,严格来说是电机的输出功率P2与额定功率PN之比。但是电机在运行过程中不连接转矩仪,我们没有办法测出P2是多少,我们可以做的是读取电机的输入功率P1。这样,电机在运行过程中的负载率可用下式计算:

图片

式中ΔPN是额定功率时的有功损耗,ΔPN=PN/ηN-PN

无功经济当量KQ:电机运行时每1kvar无功功率所引起的电网有功功率损耗。也就是说电机因为功率因数不为1,使得电流增大从而引起电网有功功率增加产生的损耗。这个值是单位无功功率下的,所以与电机的效率无关,甚至与电机的功率因数本身也没有关系,只与用电企业的电力线路有关。当电机直连发电机母线或直边已进行无功补偿的母线时,KQ=0.02~0.04;二次变压KQ=0.05~0.07;三次变压KQ=0.08~0.1。当电网采取无功补偿时,应从补偿端计算电机电源变压次数。

现在进入重点,电机的综合功率消耗和损耗计算。

电机在进行过程中的总损耗,我们称之为综合损耗,一部分是电机本身产生的,与负载率和电机的效率有关;另一部分是由电机运行时的无功功率对电网的影响产生的,既与无功功率的大小有关,也与线路的无功经济当量有关。

电机的有功功率损耗ΔP=P02(ΔPN- P0),其中P0是电机的空载功率。

电机的无功功率Q=Q02(QN- Q0),其中Q0是电机空载时的无功功率,如果不能直接读出,可计算得出

图片

QN=(PN/ηN)*tgφN,tgφN可由电机的额定功率因数cosφN求出。

这样,电机的综合功率损耗ΔPe是有功功率损耗与无功功率使电网增加的有功功率损耗之和,

ΔPe=ΔP+Q=  P02(ΔPN-P0)+KQ[Q02(QN-Q0)]

电机额定运行时,ΔPeN=ΔPN+ KQQN

电机的综合消耗功率Pet是输出功率与综合功率损耗之和,Pet=βPN+ΔP

电机额定运行时的综合消耗功率PetN=PN+ΔPeN

电机的综合效率ηe是输出功率与综合消耗功率之比,ηe=βPN/(βPN+ΔPe)

电机额定运行时的综合效率ηeN=PN/(PN+ΔPeN)

比较电机的综合效率与额定综合效率:综合效率大于或等于额定综合效率:说明电机对电能的利用是经济的;小于额定但是大于额定的60%,是基本合理的;小于额定的60%则是不经济的。

有以下三点值得考虑:

1、若无功功率使电网增加的有功功率损耗较大,可使用功率补偿机,对无功功率就地补偿,也叫功率因数补偿。补偿后节约有功功率ΔP=P1(KQ1*tgφ1- KQ2*tgφ2),其中KQ1和KQ2是补偿前后供电线路的无功经济当量,φ1和φ2是补偿前后电机的功率因数角。(注:标准上是另外一种算法,个人认为此处算法是合理的。)

2、供电线路和电机确定后,电机综合效率最高时的负载率称为综合经济负载率βcm。学过电机的都知道,当电机的可变损耗等于不变损耗时,效率最高;所以对于综合效率也是这样,即

图片

我们当然希望电机能在综合经济负载率下运行。

3、当负载周期变化时,算出一个周期内各个负载的综合效率后,需要对不同负载的运行时间进行加权,计算电机的加权平均的综合效率ηc。即

图片

最后,简单说下电机的选型原则。

1、如负载对起动、制动、调速无特殊要求,应按选择符合GB18613的电机;若电机年运行时间大于3000小时,负载率在60%以上,应选择GB18613中较高能效等级的电机。

2、应根据负载类型和重要性确定电机容量。按作者的经验,电机在80%负载率时效率最高。

3、在满足传动系统要求的前提下,选择合适的电机转速,以减少机械传动级数为宜(这是有限度的)。

4、对多台并联使用的系统,应按照综合效率最高的原则分配、使用电机。

5、需要调速时,优先选择变频调速,且尽量选用较低的电压等级。至于变频调速系统能节约多少电量,看看以后有没有机会再讨论吧。