我國中小型通用振動電機是量大面廣的基礎(chǔ)類機電產(chǎn)品，據(jù)統(tǒng)計其用電量約占我國總發(fā)電量的 57%，是名副其實的“用電大戶”。因此，做好中小型振動電機的高效節(jié)能，是實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的重要手段之一。但是，在電機及系統(tǒng)節(jié)能改造時也發(fā)現(xiàn)，高效電機的應(yīng)用效果往往需要與系統(tǒng)運行模式( 或控制方式) 、負載特性等多個方面結(jié)合在一起進行綜合評估后，通過科學(xué)的判斷和實踐的檢驗才能得出節(jié)能與否。通俗一點講，就是高效電機如果使用不當(dāng)，將無法體現(xiàn)高效電機替換后的節(jié)能效果，甚至在一些特殊情況下出現(xiàn)了不節(jié)能的情況。許多用戶對高效電機的基礎(chǔ)原理和應(yīng)用存在很多誤區(qū)，通過本文能夠幫助最終用戶正確使用高效電機，讓減排落實在節(jié)能效果的體現(xiàn)上。

1 我國振動電機發(fā)展歷史回顧

到目前，我國中小型通用振動電機及其派生產(chǎn)品已經(jīng)過了五代的開發(fā)和更替，一直遵循著“新材料、新技術(shù)、新工藝”的發(fā)展趨勢，特別是近幾年隨著電機系統(tǒng)節(jié)能工程的開展，電機的效率要求也越來越高。表 1 為低壓三相異步電機的幾代產(chǎn)品對比表， 為低壓交流三相異步電機的近幾代產(chǎn)品內(nèi)在結(jié)構(gòu)及性能對比表。

2 振動電機設(shè)計中提高效率的措施

振動電機的效率與電機設(shè)計時對各項損耗的控制有很大的關(guān)系，提高電機設(shè)計效率的過程就是降低各項損耗的過程。電機在能量轉(zhuǎn)換過程中內(nèi)部產(chǎn)生的損耗一般分為五個部分: 定子銅損耗、鐵心損耗、轉(zhuǎn)子銅損耗、機械損耗( 也稱風(fēng)摩耗) 和附加損耗( 也稱雜散損耗) ，他們之和為總損耗。表 3 為提高電機效率措施。高效電機的設(shè)計思路是: 電機的效率與電機設(shè)計時對各項損耗的控制有很大的關(guān)系，也就是說，電機提高效率的過程就是降低各項損耗的過程。對于任何一臺三相交流異步電動機來說，振動電機的效率就是電機輸出的軸功率( 機械功率) 和電機輸入功率( 電功率) 之比，因為電機銘牌上標(biāo)定的都是電機的輸出功率，因此電機的效率越高，表明電機在輸出功率相同時，電機的輸入功率越低，因此電機越節(jié)能。

3 常見的高效電機應(yīng)用典型誤區(qū)

3． 1 水泵風(fēng)機類負載采用高效電機的節(jié)能誤區(qū)

采用IE3 等級的超高效電機與采用 IE2 等級的高效電機，在水泵這類轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比的負載配合時的對比曲線: 由于超高效電機比高效電機的轉(zhuǎn)子損耗小，額定運行點的轉(zhuǎn)速會高一些，與水泵負載配合時，在系統(tǒng)管阻未發(fā)生變化的情況下，由于高出的轉(zhuǎn)速實際上增加了整個系統(tǒng)的輸出功率，盡管超高效電機效率更高，但是折算至輸入側(cè)則可能輸入功率減少不多甚至未減少。同樣，采用高效電機替換普通電機與此類似。這就是在風(fēng)機或水泵這類轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比的負載上，直接采用高效電機置換所獲得的節(jié)能效果一般的主要原因。舉例來說，在循環(huán)水泵系統(tǒng)中，如果采用高效電機進行簡單置換，由于系統(tǒng)對循環(huán)水量的要求，也就是流量的要求要高于對揚程的要求，增加的轉(zhuǎn)速雖然同時增加了流量，但是在原流量已經(jīng)滿足系統(tǒng)需要的前提下，增加的流量就白白浪費了，而且還增加了輸出功率。因此，采用高效振動電機直接替換原電機就不是一種理想的節(jié)能改造方案。解決此問題的方法就是采用電機高效再制造或采用與該水泵特性匹配的高效專用電機。

3． 2 “大馬拉小車”型節(jié)能入誤區(qū)

振動電機長期運行在負載率 40% 以下就屬于“大馬拉小車”，系統(tǒng)運行不匹配，更換小功率檔電機可使電機運行在高效區(qū)，但是單純更換小功率電機的節(jié)能計算容易走入誤區(qū)。最常見的情況是: 正在使用的 Y 系列 75 kW4 極電機經(jīng)過檢測，輸出功率長期穩(wěn)定在 30 kW運行，負荷率正好位于 40% 不經(jīng)濟運行臨界點，如果簡單更換為 55 kW 電機，錯誤的節(jié)能計算直接以兩者功率差( 75 － 55 = 20 kW) 計算，然后乘以年運行時間來計算年節(jié)電量，在節(jié)能量審核申請材料經(jīng)常發(fā)現(xiàn)這樣的錯誤

3． 3 變頻調(diào)速系統(tǒng)改造中將電機改為高效電機

在振動電機系統(tǒng)節(jié)能改造中，經(jīng)常會遇到如下情形: 控制系統(tǒng)根據(jù)負載調(diào)節(jié)要求需要改造為變頻調(diào)速系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上想通過將原電機更換為高效電機的方式，再獲得更好的節(jié)能效果。需要指出的是，變頻調(diào)速節(jié)能與高效電機置換節(jié)能的原理、方法和適用范圍及節(jié)能效果評價是完全兩個概念、兩種途徑。要想說清這個問題，需要回顧一下變頻調(diào)速節(jié)能的基本原理，現(xiàn)以原閥門( 或擋板) 控制的水泵( 或風(fēng)機) 改為變頻調(diào)速控制為例。由于傳統(tǒng)流量調(diào)節(jié)通過改變閥門或擋板開度來實現(xiàn)。該情況下，電機總是處于全速運行狀態(tài)( 即使轉(zhuǎn)速有變化也在很小的范圍) ，但實際上機組負荷需要不斷調(diào)整。因此，這種方法存在嚴(yán)重的節(jié)流損耗。下面以水泵為例，比較閥門控制和變頻控制的能耗情況。

因此，變頻調(diào)速電機在水泵系統(tǒng)中的節(jié)能原理是根據(jù)負載變化的需要，通過改變振動電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)電機在低速運行時，將原來采用閥門調(diào)節(jié)應(yīng)該節(jié)約而未能節(jié)約下來的能量( 克服管阻做功) 節(jié)省下來。結(jié)合前文介紹的高效電機節(jié)能原理不難發(fā)現(xiàn)，變頻調(diào)速節(jié)能與高效電機置換節(jié)能的原理、方法和適用范圍及節(jié)能效果是完全兩個概念、兩種途徑。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中將電機改為高效電機也并非節(jié)能上再節(jié)能。因為變頻調(diào)速電機在低于額定點運行時，其功率一般將隨著轉(zhuǎn)速降低( 因頻率降低) 減小( 有恒轉(zhuǎn)矩和變轉(zhuǎn)矩兩種) ，電機的效率將下降( 但下降范圍有限) ，如果換用高效電機，則同樣會因功率下降導(dǎo)致效率下降，兩者之間的差異是很小的，這與變頻調(diào)速系統(tǒng)動輒 30% ～50% 的節(jié)能率相比，幾乎沒有任何變化，在節(jié)能上也沒有任何幫助，反而盲目增加了投資。因此，在變頻調(diào)速系統(tǒng)中沒有必要將電機置換為高效電機，而應(yīng)該使用適合于該負載設(shè)備的變頻調(diào)速專用電機。

4 結(jié) 語

以上僅列舉了三類在電機系統(tǒng)節(jié)能改造中常見的高效電機置換較為典型的誤區(qū)，從幾種誤區(qū)的分析可知，要想獲得更理想的節(jié)能效果，不僅要了解高效振動電機節(jié)能的工作原理，同時還要將電機置身于電機、所拖動負載、控制裝置及管網(wǎng)組成的電機系統(tǒng)中，具體分析電機和負載匹配或變化的關(guān)系，用系統(tǒng)節(jié)能的方法才是更好的選擇。