电动机基础知识和节电技术原理讲座稿

1电动机基础知识和节电技术原理讲座稿感谢各位领导、专家和朋友在百忙之中抽时间来参与本次讲座。本讲座的目的是为了全面、系统地讲解和阐述变频节电的原理、方法、手段和目标。我将根据由浅入深的原则，从电动机原理到工业变频器控制，逐步介绍我公司的节电产品，并将对该设备的技术特点和特殊做法做重点介绍，另外，还将介绍现场勘察相关表格的填写办法，以及了解这些数据目的，应用这些数据进行节电计算等等，使大家全面了解和掌握相关的知识。有关的基础原理和我们的做法，下面将分成五个部分进行阐述：（1）电动机原理及相关基础知识，（2）变频节能原理和相关做法，（3）我公司产品的特点和特殊做法，（4）应用范例，（5）现场勘察和调查表。一、电动机原理及相关基础知识1、电动机分类：电动机从机械结构上来看，是由转子和定子两部分组成的，其工作原理是通过电流经过转子线圈产生励磁磁场和定子线圈产生的磁场相互作用，从而推动转子按照左手定律旋转，进而带动负载进行运动，完成将电能转化为机械能的使命。1）按电流性质区分：有直流电动机、交流电动机；直流电动机如发电机，交流如轧钢机等。22）按用电相位区分：有二相电动机、三相电动机；二相电机如吹风机、电风扇等，三相如电梯、风机、水泵等。3）按转子工作性质区分：有同步电动机、异步电动机；同步如涡轮汽轮机等。4）按装配形式区分：有鼠笼式—小功率高功率因数、绕线式—大功率低功率因数。5）按转子电极对数区分：有2级-2950r/min.、4级-1470r/min.、6级-980r/min.、8级-720r/min.、10级-590r/min.。6）按使用电压区分：有220V、380V、440V、660V、1140V、3KV、6KV、10KV。7）按防护等级区分：有IP20、IP23、IP44、IP54、IP55。（第一位数表示：防止固体异物进入或防止人体触及内部带电或运动部分、第二位数表示：防止水进入内部达到有害程度的防护）在工业生产系统的动力装置中，三相交流异步电动机约占90%左右的份额，其原因在于它：体积小、造价低、使用维护简单、适应各种复杂工作环境等。为了更好地应用它，就需要让它精确地工作，换句话说，就是要对它进行精准调速。2、三相异步交流电动机的调速方法：3大致分五种：1）变极调速：适用于变极电机，即电机有多套绕组，在运行时通过外部开关控制绕组连接方式，从而改变极数，进而改变电机转速。2）串电阻调速：适用于绕线式异步电动机，在转子回路串入不同阻值的电阻，人为改变电动机机械特性。3）降压调速：适用于较大电阻的高转差率异步电动机，通过改变定子电压来调速。4）串极调速：适用于绕线式异步电动机，通过改变转子回路阻抗来调速。5）变频调速：普遍适用，通过改变供电电源频率来调速。3、电源三要素：电压、电流和频率改变电压的—变压器，改变电流的—整流器，改变频率的—变频器。4、变频器分类：1）按变频原理分：交流-直流-交流和交流-交流一般使用的是交流-直流-交流式，即将交流电通过整流滤波变成直流，然后经过逆变电路变回交流，在此过程中实现频率的转换。2）按变频控制方式分：A）U/f控制变频器。变频器同时对输出电压和频率进行控制。4B）SF控制变频器。即闭环控制的U/f变频器。C）VC变频器。即矢量控制变频器。3）按用途分：A）通用变频器。①平方转矩变频器。适用于风机、水泵类负载。②恒转矩变频器。适用于起重机、印刷机等。B）专用变频器。①高性能专用变频器。如可逆轧机控制。②高频变频器。输出频率3000HZ。③高压变频器。3KV、6KV、10KV系列。5、节电器：1）轻载节电器；2）无功功率补偿器；3）调速器恒转矩负载：起重机、卷扬机、造纸机、印刷机、空压机、球磨机变转矩负载：A）与转速成正比：直流发电机；B）与转速二次方成比例：离心式通风机、离心泵——重点；C）恒功率负载：轧钢机轧辊、切削机床主传动6、基本常识1）额定功率=3×额定电流×额定电压×功率因数例如：110KW=1.73×199A×380V×0.85功率因数越高的电机在变频使用当中，其被调节的能力越强，也就是说其节电空间的变化可以接近理论值。52）三相异步电动机转速公式：spfn160n：转速；f：频率；s：转差率；p：极对数3）根据泵与风机学的知识，在风机、水泵类负载变流量、变压力的运行状况中，流量、扬程和消耗的能量之间有下面的关系：2121nnQQ风机/水泵的流量和电机转速成正比；22121nnHH风机/水泵的全压/扬程和电机转速的平方成正比；32121nnPP风机/水泵消耗的轴功率跟电机转速的立方成正比；4）轴功率公式：N0/N=r/r1（n0/n）3N：功率；r：气体密度；n：转速二、变频节能原理和相关做法针对国内电网的实际情况，由于负载类型复杂，使用条件恶劣，通过整流滤波等手段节电的英福特公司和PEC美国能量公司等的产品也有一定的市场。针对电感性负载采用变频器调速来节电成为市场的主流。变频器是如何节电的呢？这里就要交代一下水泵转速、变频调速与节能率的关系，见下表：6转速下降%频率（HZ）扬程h%轴功率p%节电率%10458172.927.120406451.248.830354934.365.740303621.678.4上表说明，在三相异步电机中，100KW电机带90KW负荷，使用变频器后可节电10%；100KW电机带10KW负荷则可节电90%；依此类推，可以达到100%的节电率。那么实际使用时是个什么情况呢？当变频器将频率降到25HZ以下时，电机会产生很大的热量，将会因为电流太大，而将电机烧掉。所以必须进行控制，这就产生了变频器定频使用和简单控制的技术。那么，我们的技术是什么呢？具体来讲，就是依照可变流量控制理论，采用计算机模糊控制技术和变频技术相结合，根据电机末端负载的变化，和电机运行状况的改变，通过自主开发的专利软件，自动对运行设备进行适时调节和优化控制，使该系统流量跟随负荷的变化而同步变化，从而确保在原系统基本要求不变的前提下，大幅度的降低能耗，达到节电的目的。专利软件就是通过信号的采集反馈，由控制仪表进行自整定，使系统负荷的变化与变频器的频率变化同步，同时，由控制软件进行PID控制和PLC适时编程，运算出满足客户7要求数据的最佳运行值，对变频器进行优化控制，通过改变变频器的运行曲线，进一步提高变频器的工作性能，从而使节电率比单一使用变频器或进行一般控制时更高。根据流体变量运行理论，水泵流量与电机转速成正比，扬程与转速的二次方成正比，轴功率与转速的三次方成正比。因此，产生了理论上的节电值，即100KW电机带90KW负载，可以通过变频器降低10%的频率，也即降为45HZ频率，从而降低电机转速10%，使电机轴功率降为原来数据的72.9%，因此产生节电空间27.1%；100KW电机在带80KW负载时，可以通过变频调速降低转速20%，从而产生节电空间48.8%；依此类推，100KW电机带70KW负载，节电空间65.7%；100KW电机带60KW负载，节电空间78.4%。所谓专利，即指我们的软件计算方法和运算数据，已经可以使设备使用的实际节电率达到了，或逼近了理论节电的极限值。三、我公司产品的特点和特殊做法我们采取了综合几类产品的做法，以使产品性能达到最佳，即：1）采用稳压措施降低使用电压；2）采用滤波技术消除电网干扰；3）采用专用变频器进行调速；4）采用专利软件进行智能跟踪控制；5）采用谐波抑制器减低谐波浪费。由此，我们说我们的产品，在使用变频器进行节电的应用中是最好的。8随着科学技术的不断发展，将来可能会出现其他的节能技术和相应的理论，那么，我们就可能不是最先进的了，而这就不是我们今天主讲的课题了。问：你们的产品是怎样节电的？答：中央空调系统通常均按极端环境条件去计算空调负荷，即以其最大冷或热负荷的1.1—1.3倍去确定空调主机及外围设备的额定容量。然而由于气候条件，环境温度，使用时间，房间人数等因素的变化，实际出现最大冷热负荷的时间，每年不超过10天。因此，中央空调的负荷，在大多数时间里都是远远小于其额定容量的，在正常情况下水泵和风机都是在50Hz电源频率下运行（也就是在满负荷状态下工作），从而造成整个系统的能源利用效率低，浪费现象严重。同时由于各泵组长期处于高速运转状态，机械磨损大，维护费用高，使用寿命相应缩短。智能化节电设备通过对空调负荷的动态跟踪，适时调节空调水系统流量和风机的风量，使其跟随负荷的变化而同步变化，最大限度地节省了电能消耗。经过国内近万名客户多年的实践，平均节电率达到55.8%。问：你们的售后服务都有哪些？答：我们的售后服务主要有以下几点：a、产品设计使用寿命为十五年。在正常使用条件下，本产品保修１８个月，保修期内免费更换零部件。b、产品保修期过后，由我公司同客户签订维保协议，负责该产品的终身维修。c、我公司保证在接到客户维修电话后，24小时内给予明确答复；48小时内维修人员到达现场。若设备维修期限超过七天，公司将提供备用机。问：你们的产品能给我们带来什么好处？答：我们的产品应用在中央空调系统上，一般是控制循环水泵的9电机，它通过信号反馈形式，自动控制电机的频率，适时调节电机转速；在正常使用的前提下，达到节电的目的；同时，不仅使水泵电机节电，中央空调主机也能节电10%左右，所以，安装智能化节电设备，节电量十分可观。问：你们的产品具体节电原理是什么？答：我们的产品采用计算机模糊控制理论和变频技术，根据空调末端负荷的变化和空调主机的运行状况，通过自主开发的专用软件，自动对冷冻（温）水泵、冷却水泵、风机等设备进行适时优化控制，使该系统流量跟随负荷的变化而同步变化，确保在中央空调舒适性的前提下大幅度降低能源消耗。问：你们的软件是怎样对变频器进行优化的？答：我们自主开发的专业软件通过改变变频器运行曲线，进一步提高变频器工作性能，使节电率更高。问：请具体谈一下你们的软件是如何工作的？答：首先，我们产品的大部分硬部件都采用国外原装进口件；其中变频器是西门子公司生产的，其功能达3000多项；而变频器要满足全部3000多项功能，其效率就会降低；我们和西门子公司已合作多年，通过进一步开发其原代码，使我们的软件根据需要自动筛选出有用的功能参数，而屏蔽掉暂时不用的功能参数；通俗地讲，变频器在满足10项功能参数和同时满足3000多项功能参数，其效率是不一样的。因此，我们的产品会是目前国内外同类产品中性能更好的，节电率最高的。四、应用范例已服务的部分客户及节电率安装单位服务对象节电率中央电视台热力泵54%10北京东方君悦大酒店冷暖水泵80%国务院循环泵62%中央军委大楼风机48.7%中国科技部热力泵西区50.1%热力泵中区50.6%北京中协宾馆冷暖水泵50%中国工商总局供暖泵45%国家行政学院热力泵50%北京左岸工社风机45%武警总医院热力泵75%唐山不锈钢有限责任公司循环泵41.6%河北滦河集团鸿达公司除尘风机58.88%海南人民医院水泵48.3%榆林市星原医院冷冻泵46%宝鸡商厦集团供暖泵52%北京大观园酒店冷冻水泵65%冷却水泵63%北京华普国际大厦冷冻水泵69.5%北京黄河京都大酒店冷暖水泵62.5%四川成都冠城广场冷却泵70%宁厦银川平罗秦达冶金有限公司除尘风机60%山东济南钢铁集团冷却水泵54%泰安市自来水公司水厂供水泵44%山东维坊昌乐世纪阳光纸业集团水泵44.7%山东青岛东晖国际大酒店冷却泵55%广州新天河宾馆冷冻泵50.36%湖北省兴县兴发化工集团二厂冷盐水泵66%郑州天泉大酒店冷冻（温）水泵63%郑州新郑机场供暖泵45%11郑州肿瘤医院冷冻(温)水泵45%河南新乡冷库冷冻压缩机48%河南漯河金港大酒店有限公司热力泵45.5%郑州金阳光大酒店热力循环泵54%山西太原北仓大厦冷暖水泵50%山西水龙盛大酒店冷暖水泵50%山西太原高新区政务大楼冷暖水泵53.7%山西煤乡大厦冷暖水泵44%山西国际贸易中心热水泵47%山西省日报社冷暖水泵68.3%山西田和商厦冷暖水泵57%唐山市盾石机械有限公司水泵45%唐山建设银