啟動(dòng)平穩(wěn)運(yùn)行穩(wěn)定性能可靠

江德元 楊詠

“雞西德元電器有限公司自主研發(fā)的自勵(lì)三相異步電動(dòng)機(jī)，在濮耐昆鋼電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，節(jié)電率高達(dá)36.63%，創(chuàng)造了電機(jī)節(jié)能奇跡?！眹?guó)電科學(xué)技術(shù)研究院首席專(zhuān)家、教授邢德山評(píng)價(jià)道，首創(chuàng)獨(dú)特的自勵(lì)技術(shù)，突破設(shè)計(jì)原理的桎梏，使產(chǎn)品具有寬闊的高效區(qū)間，在不同工況負(fù)載下應(yīng)用均保持高效運(yùn)行，目前尚無(wú)同類(lèi)技術(shù)與之相媲美。其電機(jī)主體節(jié)能，是提升電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行能效的最佳途徑。該技術(shù)被國(guó)家節(jié)能中心評(píng)選為“重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用典型案例（2017）”。

一、技術(shù)原理及特征

自勵(lì)三相異步電動(dòng)機(jī)原理有兩個(gè)特征：一是性能特征。自勵(lì)三相異步電動(dòng)機(jī)建立磁場(chǎng)運(yùn)行，僅從電網(wǎng)中獲取對(duì)應(yīng)適當(dāng)?shù)挠泄β?，輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩；其相應(yīng)的無(wú)功功率由電動(dòng)機(jī)內(nèi)部自行產(chǎn)生，滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁需要，很少甚至不需要電網(wǎng)供給無(wú)功功率。線電流中很少甚至沒(méi)有無(wú)功勵(lì)磁電流，大幅度減少電動(dòng)機(jī)的無(wú)功損耗和供電回路的功率損耗。不同于傳統(tǒng)的三相異步電動(dòng)機(jī)建立磁場(chǎng)運(yùn)行，必須要從電網(wǎng)中吸取對(duì)應(yīng)的有功功率和相應(yīng)的無(wú)功功率。二是功能特征。自勵(lì)三相異步電動(dòng)機(jī)，具有電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的雙重功能，連接電源屬于電動(dòng)機(jī)，其發(fā)電功能僅發(fā)勵(lì)磁需要的無(wú)功功率；切斷電源，不需要外另加勵(lì)磁裝置，拖動(dòng)機(jī)軸，就能發(fā)出等額電能。傳統(tǒng)三相異步電動(dòng)機(jī)沒(méi)有這種功能。

自勵(lì)三相異步電動(dòng)機(jī)凸顯“三高、二耐、三低”優(yōu)異性能：高效率，額定效率達(dá)到GB 18613—2012標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能評(píng)價(jià)值。打破了傳統(tǒng)的三相異步電動(dòng)機(jī)當(dāng)負(fù)載率降低時(shí)效率同步急劇下降的規(guī)律。自勵(lì)三相異步電動(dòng)機(jī)，具有寬闊的高效區(qū)間，在頻繁啟動(dòng)或低負(fù)載下仍然保持高效運(yùn)行。功率因數(shù)較高，從輕載到滿(mǎn)載，自然功率因數(shù)均處于最佳狀態(tài)。當(dāng)負(fù)載率β≥10%時(shí)，功率因數(shù)cosφ≈0.9；當(dāng)負(fù)載率β≥40%時(shí)，功率因數(shù)cosφ≈0.99，無(wú)功勵(lì)磁電流接近于“0”，減少電動(dòng)機(jī)網(wǎng)絡(luò)功率損耗。轉(zhuǎn)矩高，與額定轉(zhuǎn)矩之比，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩2.6倍，最大轉(zhuǎn)矩3.0倍。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高，在額定容量配置上的冗余度得以?xún)?yōu)化，匹配拖動(dòng)裝置時(shí)，可降低電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)功率。如與抽油機(jī)、沖床匹配應(yīng)用，可以小替大，從根本上解決“大馬拉小車(chē)”的問(wèn)題；最大轉(zhuǎn)矩高，如與雷蒙機(jī)、破碎機(jī)匹配應(yīng)用，能在同等的時(shí)間內(nèi)，增加了加工產(chǎn)量，節(jié)省了電量；極限能力強(qiáng)，解決了傳統(tǒng)三相異步電動(dòng)機(jī)因最大轉(zhuǎn)矩小，遇到需要短時(shí)過(guò)載能力大的工況時(shí)溫升超標(biāo)而燒毀電機(jī)的問(wèn)題，如陶瓷行業(yè)的切邊機(jī)工作時(shí)因過(guò)載溫升超標(biāo)而燒壞，這種現(xiàn)象突出。耐諧波，經(jīng)獨(dú)特的科學(xué)設(shè)計(jì)，消除或基本消除電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的5次、7次氣隙諧波，減少了諧波損耗，提高電機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。耐過(guò)載，過(guò)載能力強(qiáng)，適應(yīng)S1—S6各種模式下應(yīng)用，并可在1.3倍額定功率下長(zhǎng)期運(yùn)行。低電流，空載或輕載電流，僅是傳統(tǒng)三相異步電動(dòng)機(jī)的三分之一，甚至更小，平均運(yùn)行電流降低30%以上，減少功率損耗。低視在功率，平均視在功率S降低30%以上，提高變壓器等設(shè)備利用率，減少設(shè)備投入。低溫升，比標(biāo)準(zhǔn)溫升保證值≤80K降低30%以上，平均溫升在40K—60K，最低溫升低于30K，滿(mǎn)足了電動(dòng)機(jī)過(guò)載運(yùn)行。

二、節(jié)能效果顯著

YSZL系列自勵(lì)三相異步電動(dòng)機(jī)，已在全國(guó)各地不同行業(yè)于不同設(shè)備匹配應(yīng)用，節(jié)能效果明顯，平均綜合節(jié)電率為30%以上。

YSZL系列自勵(lì)三相異步電動(dòng)機(jī)在濮耐昆鋼電機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用，三年來(lái)平均綜合節(jié)電率36.63%，無(wú)功節(jié)電率71%，平均電流和視在功率下降34%，年節(jié)電量217.45萬(wàn)kwh，一年內(nèi)回收投資成本，按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，每年減少二氧化碳（CO2）排放1515t的環(huán)境效益。該系列電動(dòng)機(jī)與原電動(dòng)機(jī)相比，解決了原電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)低問(wèn)題，在低負(fù)載下功率因數(shù)都在0.9以上；在相同的工況下運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流下降30%以上，溫度大幅降低，解決了原“電機(jī)發(fā)燙不能觸碰”的情況，取消了原有的降溫風(fēng)扇；啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，降低破碎機(jī)等裝機(jī)功率，以小替大，提高配套設(shè)備工作效率；在雷蒙機(jī)上使用，在相同工況相同時(shí)間，降低電耗提高產(chǎn)量。

YSZL-280M-6-55kw在礦山企業(yè)替代Y-315S-6-75kw，與破碎機(jī)匹配，進(jìn)行單耗對(duì)比試驗(yàn)：平均有功節(jié)電率41.06%、無(wú)功節(jié)電率91.27%、綜合節(jié)電率47.9%，降低電流和視在功率62%。

YSZL-250S-8-22kw在中石油管轄的油田替代Y-280S-8-37kw，與抽油機(jī)匹配，進(jìn)行節(jié)能對(duì)比試驗(yàn)：有功節(jié)電率19.22%、無(wú)功節(jié)電率84.43%、綜合節(jié)電率35.24%，降低電流和視在功率84%。

YSZL系列自勵(lì)三相異步電動(dòng)機(jī)，在石墨企業(yè)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造中應(yīng)用，共更換電動(dòng)機(jī)173臺(tái)，4175kw替代原態(tài)Y系列電動(dòng)機(jī)4356kw。改造前，每月石墨產(chǎn)量2400t，平均耗電量290萬(wàn)kwh，電費(fèi)150萬(wàn)元，扣除外生產(chǎn)性用電，單耗1022kwh/t，562元/t。改造后，同時(shí)增加了一條生產(chǎn)線，月產(chǎn)量達(dá)到3000t，產(chǎn)量增加25%，月平均耗電量271萬(wàn)kwh，月電費(fèi)135萬(wàn)元，單耗806kwh/t，403元/t。每噸產(chǎn)量減少電費(fèi)159元，節(jié)省28.3%；有功節(jié)電率21.3%、無(wú)功節(jié)電率79.29%，平均降低電流和視在功率44%；年節(jié)電量1050萬(wàn)kwh，按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，年減少二氧化碳（CO2）排放1.0468萬(wàn)t的社會(huì)效益。

YSZL系列自勵(lì)三相異步電動(dòng)機(jī)，已適用于北方地區(qū)冬季嚴(yán)寒室外氣溫（-40℃）下和南方夏季炎熱高溫下及海拔數(shù)千米的高原地區(qū)。在工廠、油田、礦山等領(lǐng)域，與各種機(jī)械設(shè)備匹配應(yīng)用，長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，取得了《用戶(hù)使用報(bào)告》，“啟動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)行穩(wěn)定、性能可靠”，得到高度評(píng)價(jià)和認(rèn)可。

（江德元，雞西德元電器有限公司董事長(zhǎng)；楊詠，技術(shù)總工）