电机效率变化对变频改造节能效果的影响分析

变频器对电机影响及解决办法.txt小时候觉得父亲不简单，后来觉得自己不简单，再后来觉得自己孩子不简单。

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变频器对电机的影响及解决方法作者：发布时间：2008-12-14 16:30:30 阅读次数：2970一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的，不可能完全适应变频调速的要求。

以下为变频器对电机的影响1、电动机的效率和温升的问题不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。

拒资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2u+1（u为调制比）。

高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜（铝）耗。

因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。

除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。

这些损耗都会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%--20%。

2、电动机绝缘强度问题目前中小型变频器，不少是采用PWM的控制方式。

他的载波频率约为几千到十几千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。

另外，由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。

3、谐波电磁噪声与震动普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。

变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。

当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。

电机效率变化对变频改造节能效果的影响分析丁旭元1程林2刘耀年3(1.3．东北电力大学吉林省吉林市132021；2.清华大学北京市海淀区100084)摘要：对需要变速运行的风机实施变频调速节能改造是电机系统节能的重点，而准确的节能效果评估是节能工程投资决策的重要环节。

目前的风机变频改造节能效果评估方法没有考虑变频前后电动机效率变化的影响，论文对变频后电动机的效率进行了理论推导，指出在变频后电动机效率变化明显，应该计及该效率变化对节能效果的影响。

通过对某水泥厂实际风机的变频改造节能效果评估，说明电动机效率变化对节能效果影响较大，在变频改造工程的节能效果评估中有必要计及电动机效率变化对节能效果的影响。

关键字：风机变频改造节能效果评估电机效率Effect of Motor Efficiency on Energy saving Estimation ofFrequency Conversion retrofitsXu-yuan Ding1, Lin-Cheng2, Yao-nian Liu31、3.：Dept. of Electrical Engineering, Northeast Dianli University, Jilin, China;2：Dept. of Electrical Engineering, Tsinghua University, Beijing, China Abstract: Transformation of fan with frequency control is the key point of energy conservation project in motor system, and energy saving estimation is one of the most important parts of the transformation. The present estimation method did not consider the effect of motor efficiency varying with frequency control, but the derivation in the paper indicated the variation of motor efficiency is obvious. Therefore, the effect should be considered. The case study showed the effect taken on the results of the estimation demonstrating it is necessary to consider the motor efficiency in energy saving estimation.Keywords: fan; frequency control; energy saving estimation; motor efficiency引言：我国风机与泵的耗电量已占到全国总消费电能的40%以上[1]。

电厂锅炉一、二次风机电机变频改造节能分析【摘要】云南某火电厂（2×300MW）按带基本负荷运行方式设计，锅炉一、二次风机采用离心式风机，适应负荷调节能力较差。

当机组负荷变化时，离心风机采用挡板阀门调节方式，属于节流调节，是一种投资少、调节反应快的调节方式，但锅炉负荷较低时，风机运行效率低、节流能耗损失大、运行经济性差。

对该电厂锅炉一、二次风机电机进行变频节能改造，降低消耗在挡板阀门节流过程中的电能，大幅提高电厂经济效益。

【关键词】锅炉;风机电机;变频改造;节能分析1.风机电机变频改造的必要性该电厂一、二次风机设计选型余量偏大，因此在汽轮发电机组300MW负荷运行时，一次、二次风机挡板开度在70%多，节流损失较大。

机组运行在低负荷运时采用挡板阀门调节风量跟负荷相匹配时，大量的能量损耗在挡板阀门的节流上，能耗损失大。

风机电动机在直接起动时启动电流大，一般达到电机额定电流的6-8倍，对电网冲击较大，也会引起电机发热，强大的冲击转矩对电机和风机的机械寿命存在很多不利的影响。

而进行了风机电机变频改造后可以消除上述的不利影响，节约能耗。

由流体动力学公式，风量与转速一次方成正比，风压与转速二次方成正比，风机的功率与风量和风压乘积即转速的三次方成正比。

所以，当风量由100%降至70%时，转速降至70%，电机的功耗降到34.3%，也就是节约电能65.7%，扣除阀门调节时的功耗和转速下降引起电机效率下降的因素，随着流量变化，采用变频调速，节能效果也是很显著的;同时，扬程（压头）的下降，使其运行时噪音大大降低。

变频调速能节约原来消耗在挡板阀门节流过程中的大量能量，大幅提高了经济效益。

由于风机大都为平方降转矩负载，在阀门开度不变的条件下，轴功率与转速大致成立方关系，所以当风机转速下降时，消耗的功率大大下降。

这样就可以解决风机选型过大，及设备运行在低负荷下不经济的问题。

其次采用变频调速后，可实现软启动，对电网的冲击和机械负载的冲击都减小了。

高压变频技术在风机节能中的应用摘要：高压变频技术在风机节能改造中的有效应用，能够大幅度提升风机设备的节电率，这对于缓解我国资源供应与资源需求之间的矛盾有着非常重要的作用。

基于此，下文将对高压变频技术在风机节能中的应用展开一系列的分析，希望能够有效促进我国社会经济的可持续发展。

关键词：高压变频技术；风机节能；应用1 高压变频节能的特点分析利用高压变频技术对风机转速进行控制的原理为实现电机输入频率的改变，而在改变的过程中并不会额外地消耗电机功率，能够促进电机综合效率的提高。

电机变频节能的主要特点包括以下几个方面：第一，电机综合效率比较高，且发热量与能耗都比较低；第二，具有无极调速的特点，具有较为广泛与精准的调速功能；第三，启动时所需的电流比较小，节能效果突出，同时也不会对所在的电网造成冲击；第四，不存在转差率损耗；第五，能够促进电机功能因数的提高，不需要在另外加装无功补偿装置；第六，具有较高的自动化水平，具有自动限流、限压、减速等功能，同时能够对故障、运行及报警情况进行记录，对系统的安全运行奠定了基础；第七，依据电量成本对电机转速进行智能化的调节。

随着电力建设的不断发展，电力供需矛盾不断激化，只有对风机的流量进行调节才能够更好地满足生产的需要，通过这种方式提高企业效益，降低企业能耗。

2 风机运行中应用节能技术的实际意义改革开放以来，我国在电力行业上越来越多的使用高压电机，它的使用总量达到电厂电机驱动设备的百分之八十左右，它们都是耗电巨大的设备，而发电企业的机组负荷又长期不是运行在最高峰，常在中高负荷下运行，这样就使得电能被大量浪费，如果不对它们进行相应的改造，那么这个极大的浪费就会一直存在。

调整电动机速度的方式是很多的，目前使用得最多的就是变频器调节电动机的速度，在技术上已经非常成熟了，大部分是用于低压电动机上。

近年来，电力电子技术的飞速发展让高压变频器技术也越来越成熟，被越来越多的应用到火电厂的节能改造上。

变频技术对大功率电动机性能影响分析【摘要】本文结合变频调速的技术特点，通过对大功率电动机在变频控制下运行性能的改变进行阐述和分析，论证了变频技术在提升大功率电动机启动性能、降低损耗的同时，也对电动机绝缘及冷却性能降低、产生整体共振、增加系统轴电流等方面产生负面影响。

【关键词】变频技术电动机性能影响分析0 引言变频调速技术对于风机、泵类负载等工业电动机的节能改造具有重要的意义。

随着变频技术的日趋成熟，通过变频控制电动机转速调节风量或流量，使得每年风机、泵类电动机的节电率可达到30％～60％。

与此同时，变频调速技术的运用使得400kW 以上的大功率电动机的运行性能产生了改变。

本文基于变频技术的特点，就其对于大功率电动机的启动特性、功率损耗、绝缘性能、整体冷却、电动机共振、轴电流等多方面性能的影响进行分析。

1 变频技术对大功率电动机启动特性的影响当电动机以工频50 Hz直接启动时对电网和机械冲击很大，其最大启动电流约为电动机额定电流的7～8倍，这将大大增加电动机绕组的电应力，使电动机定转子受到电动力的冲击，启动能耗高，导致电动机发热严重，从而降低电动机的寿命。

因此根据GB50170－2006《电气装置安装工程旋转电动机施工及验收规范》规定电动机在冷态时间隔不小于5 min可启动2次，热态时可启动1次[1]。

电动机启动能耗可根据式1计算得出：M LMT TTRR−W = 0.5J (1+ )22 1S ω(1)式中：W s 为电动机起动能耗，kJ；J 为转子转动惯量；ω为同频角速度2πf，rad/s；R1 为折算到转子侧的定子电阻，Ω；R2 为转子电阻，Ω；T M 为电动机转矩，N·m；T L 为负载转矩，N·m。

在电动机变频启动时，根据式1所示，电动机转子转动惯量J、折算到转子侧的定子电阻R1、转469子电阻R2、负载转矩T L等参数都与工频启动相同。

而变频装置是以恒磁通进行控制的，当转速变化时，转矩T M大致不变，能够实现恒转矩加速和减速。

电机变频节能改造的效果及案例研究摘要：当前，电机是我国主要的工业耗电设备。

实施电机变频节能改造，对提升电能使用效率、降低企业能耗成本、实现节能减排具有明显的效果。

同时，电机变频的软启动功能有助提高用电设备的功率因素，减轻对电网的冲击，是对供电企业、客户及社会多方共赢的有效措施，值得在全社会推广应用，并成为供电企业主动承担社会责任、服务客户节能增值的重要举措之一。

关键词：电机变频节能改造引言当前，电机是我国主要的工业耗电设备，据清华大学电机权威人士统计，我国电机的总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量达6000亿千瓦时，约占工业耗电量的80%。

另外据统计，对于塑胶行业的电费成本，约占整个生产成本的20%～50%。

在发达国家，变频器在电机投用的普及率已达到 80%，而我国变频器的运用还在起步阶段，普及率不到10%。

从以上可以看出，变频调速系统有利于我国的电能消耗的节约，同时在我国有着非常巨大的市场需求。

电机变频节能已成为各级政府节能降耗政策的覆盖对象，也是供电企业节能服务的重点关注领域之一。

1.电机变频节能技术适用领域从应用领域来说，国内变频调速技术在经过几年的应用推广下已得到了较快的发展，变频调速技术的领域已初步涉及到电子、机械、石化、冶炼、纺织、汽车等多种行业，应用范围已覆盖注塑机、空压机、空调、恒压供水、纺织机等各种交流电机设备。

从发展区域来说，变频调速技术的应用在我国沿海省份和南方城市发展较快，目前已有向内地快速渗透的趋势。

2.电机变频调速节能效果及特点变频控制传动调速对于负载性质和负载率的不同，节电率也是不同，低压变频控制设备，一般负载率在0.5左右时，节电率在20～47％左右。

比如定量泵注塑机、排污填水池电机、给氧风机等等，空调水泵基本上平均节电率都在25～60％左右。

低压设备变频调速改造投资少、见效快，投资回报期基本上在一年左右。

高压变频设备干扰性很小，控制技术较高，输出电压波形近似正弦波形，但设备体积较大，安装调试都比较复杂。

发电运维Power Operation电动给水泵液力耦合器调速改变频调速节能解析山西漳泽电力股份有限公司 赵红斌摘要：空冷机组配套给水泵为3台35%的电动给水泵，由液力耦合器调速。

该系统设计存在诸多问题，本文针对给水泵现有状况进行了分析和设备改造效果说明。

关键词：直接空冷机组；电动给水泵；液力耦合器；变频器；容量配置某电厂2×660MW超临界直接空冷机组设计每台机组配备3台35%容量的电动给水泵，由液力耦合器调速。

该系统设计不仅检修无备用水泵且厂用电率高，综合厂用电率为8.91%，给水泵耗电率3.74%，占总厂用电消耗的42%。

1 研究或革新内容及创新点电动给水泵流量需要在不同负荷变化的情况下频繁调整，首先要求变频器与增速齿轮箱调节特性匹配，使变频器、电机、负载在最佳状态下运行，确保在满足系统需求的前提下，大幅度提高系统效率，最大限度的降低能耗；同时要求大容量高压变频器性能稳定，采用带有中心点漂移技术的功率单元模块，当某一模块故障时，电动给水泵只降低输出功率，不会造成电动给水泵停运，保证机组安全运行。

水泵/电机/变频器三者的效率最佳区间，让变频器始终在这最佳的效率区间运行从而使变频器发挥最大的效率点，并使得技改达到最佳的节电效果。

无论这三者在哪个频率做工，软件始终会命令在频率的最佳区间内工作。

图1中三条曲线的阴影部分为最佳工况。

创新点分析：现给水泵组为主泵+齿轮箱+电机以及变频器，其中变频调速和液力耦合器调速的系统差异技术差异如下。

变频调速是利用变频装置作为变频电源，通过改变异步电动机定子的供电电源频率，使同步转速变化，从而改变异步电动机转速、实现调速的目的。

其速度控制范围宽可在1~100%之间进行调节，调节精度可达到±0.5%（100%速度时），整机效率97%，功率因数0.95以上，具有工业网络及通讯接口，便于实现闭环自动控制，且保护功能完善。

使用寿命长，故障率低，维护量小。

永磁变频螺杆空压机节能效果随电机功率增加而显著下降！2020.2.12压缩空气是非常优质的动力源，在石油化工、冶金、矿山、电力、纺织、轻工、医药、电子、建筑、机械制造、交通运输及国防军工等各行业和经济部门中得到了广泛应用，未来市场长期仍将呈现增长态势。

近年进入了螺杆机飞速发展的时代，质量日趋稳定，能效水平逐步提高，近10 年能效水平提高了近10%。

由于产品设计和加工工艺更加成熟，单台螺杆机流量上限已达到近100m3/min ，已跨入离心机的市场领域。

而由于量产水平的提高，在5.5kW 以上的小机系列价格下降幅度很大，虽比活塞机价格仍然较高，但差距已经很小，已在很多消费者能够接受的范围，也因此开始逐步替代这一范围的活塞机产品。

在未来相当长的一段时间螺杆机仍将作为主要的空气压缩机产品，并逐步扩大在市场上的领先优势。

国产品牌技术水平已经达到国际先进水平，能效值接近甚至优于国外品牌，价格大幅下降近年来，产品不断创新，出现永磁一体变频、两级压缩、喷水螺杆、无油润滑等新技术、新产品。

尤其是永磁变频螺杆空压机在市场上获得了巨大成功，主要原因是其具有明显的节能优势，这从JB/T13345-2017 《一体式永磁变频螺杆空气压缩机》对比其它几个相关标准得到印证。

1、标准主要差异内容解析1.1 与相关产品的差异一体式永磁变频螺杆空气压缩机（以下简称“永磁空压机” ）是一般用喷油螺杆空气压缩机（以下简称“螺杆空压机”）和一般用变频喷油螺杆空气压缩机（以下简称“变频空压机”）的特殊形式，其工作原理、主要结构及产品功能等与螺杆空压机和变频螺杆空压机基本一致，只是驱动电动机采用永磁同步电动机。

由于永磁同步电动机与感应电动机相比，不需要无功励磁电流，可以显著提高功率因数（可达到1），减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有转子铜耗，进而可以减小风扇（小容量电机甚至可以去掉风扇）和相应的风摩损耗，效率比同规格感应电动机可提高2～8%。