電動機節電方法與技術原理淺析

輕載電機降壓節電：

任何利用交流感應電動機作為動力傳動的生產機械，電動機的額定功率是按負載的zui大負荷選擇的。實際工作中大部分的電動機不是滿載運行，而是工作于滿電壓及負載荷較輕的狀態；對于負載波動頻繁的電機，在滿載運行的同時，也會有很大比例的空載運行時間。

由電機運行特性可以知道，電動機在額定運行時效率zui高 , 功率因數 Cosφ zui高；輕載運行時效率降低、電機的電能浪費較大；而且 Cosφ 也降低，空載時 Cosφ 甚至降到 0.3 以下。

Ener 節電器 通過檢測電機的負載大小的方法，根據負載的減少，適當降低定子電壓可以提率。
這是因為當電機從滿載變化到輕載、空載時，定子電流有功分量減小，而勵磁的無功電流基本不變（所以 Cosφ 降低）；由于勵磁無功電流基本不變，則空載損耗中占主要成份的定子鐵損耗，一點沒有減少，所以效率很低。如果適當降低定子電壓，見電機定子感應電勢公式：

U1≈E1=4.44fkWΦm

其中 : W— 定子每相繞組串聯匝數； f.k.W 是常數。

由于輕載、空載時定子電流很小，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，所以 U1≈E1 ，當其他條件不變時，降低定子電壓 U1 ，則 Φm 比例下降 , 也即勵磁無功電流 Im 也成比例下降，這樣定子電流中的無功分量減少了， Cosφ 就提高了，適當控制可以接近*值。

另外，其他條件不變，定子鐵耗： p Fel = p FeIN ×（U1/ UIN）2
其中： p Fel — 定子鐵耗； p FeIN — 定子額定鐵耗； UIN — 定子額定端電壓。
可以看出，隨著 U1 下降， p Fel 以平方比例迅速下降，這樣輕載、空載時占主要損耗的鐵耗大量減少，使電機的運行效率大大提高，這就是輕載降壓節電的道理。

變頻調速節能：

風機及泵類設備的機械特性：

Q ∝ N ； M ∝ N2 ； P ∝ N3 ；

其中： Q— 流體的流量； N— 風機、水泵的軸轉速； M— 軸轉矩； P— 軸功率。

大多數風機、泵類調節流量、壓力時，是用檔板或閥門調節，這時輸入功率變化不大，大量能量以壓差的形式損耗在檔板、閥門上了，不僅能耗大而且檔板、閥門容易磨損損壞，噪聲也大。

由上面公式可見，只要改變 N ，流量 Q 成比例變化，達到調節 Q 的目的；而軸功率可大大減少，

如 Q ' =1/2Q ，則 P ' =1/8×P ，

軸上功率僅為額定時的 12.5% ，還能節能（節電） 80% 以上，當然這是理想的，考慮其他因素，節能率要小些。

另外，即使對于許多 “ 恒轉矩 ” 性質的機械，如活塞式空壓機等，用調速改變負載，也有明顯的節能效果，這是

因為降速后（如用變頻調速）電機和生產機械的多種損耗都隨轉速風速下降，效率都比機械方式調速有很大提高。

軟起動節能

通常感應電動機采用直接啟動或一般啟動的方法，電動機的全壓起動電流為額定電流的 5-7 倍，不僅損耗大，對電網沖擊也大，機械磨損，振動都大。如果用變頻調速起動，可以將起動電流限制到很小，即使是滿載起動，也只比額定電流稍大就可以了，損 耗大大降低，既不沖擊電網，又不沖擊機械。

功率因數 Cos φ 改善的好處：

采用變頻調速，由于變頻器中有直流電容器的隔離作用，使輸入側的功率因數接近于 1.0 ，電動機的勵磁無功電流由電容器提供，這樣可以節省很大的一塊電網容量，一般可節省 30% 左右。所以很多大容量設備進行變頻調速改造后，可以增加不少新設備而不需擴容。