电动机节电方法与技术原理剖析

轻载电机降压节电：

任何利用交流感应电动机作为动力传动的生产机械，电动机的额定功率是按负载的最大负荷选择的。实际工作中大部分的电动机不是满载运行，而是工作于满电压及负载荷较轻的状态；对于负载波动频繁的电机，在滿载运行的同时，也会有很大比例的空载运行时间。

　　由电机运行特性可以知道，电动机在额定运行时效率最高,功率因数Cosφ最高；轻载运行时效率降低、电机的电能浪费较大；而且Cosφ也降低，空载时Cosφ甚至降到0.3以下。

　　SY-FS节电器通过检测电机的负载大小的方法，根据负载的减少，适当降低定子电压可以提高效率。

　　这是因为当电机从满载变化到轻载、空载时，定子电流有功分量减小，而励磁的无功电流基本不变（所以Cosφ降低）；由于励磁无功电流基本不变，则空载损耗中占主要成份的定子铁损耗，一点没有减少，所以效率很低。如果适当降低定子电压，见电机定子感应电势公式：

　　U₁≈E₁=4.44fkWΦm

　　其中: W—定子每相绕组串联匝数；f.k.W是常数。

　　由于轻载、空载时定子电流很小，可以忽略定子绕组的漏阻抗压降，所以U₁≈E₁，当其他条件不变时，降低定子电压U₁，则Φm比例下降,也即励磁无功电流Im也成比例下降，这样定子电流中的无功分量减少了，Cosφ就提高了，适当控制可以接近最佳值。

　　另外，其他条件不变，定子铁耗：p_Fel= p_FeIN ×(U₁/ U_IN)²

　　其中：p_Fel—定子铁耗；p_FeIN —定子额定铁耗；U_IN —定子额定端电压。

　　可以看出，随着U₁下降，p_Fel以平方比例迅速下降，这样轻载、空载时占主要损耗的铁耗大量减少，使电机的运行效率大大提高，这就是轻载降压节电的道理。

　　变频调速节能

　　风机及泵类设备的机械特性：

　　Q∝N；M∝N²；P∝N³；

　　其中：Q—流体的流量；N—风机、水泵的轴转速；M—轴转矩；P—轴功率。

　　大多数风机、泵类调节流量、压力时，是用档板或阀门调节，这时输入功率变化不大，大量能量以压差的形式损耗在档板、阀门上了，不仅能耗大而且档板、阀门容易磨损损坏，噪声也大。

　　由上面公式可见，只要改变N，流量Q成比例变化，达到调节Q的目的；而轴功率可大大减少，

　　如Q＇=1/2Q，则P＇=1/8×P，

　　轴上功率仅为额定时的12.5%，还能节能（节电）80%以上，当然这是理想的，考其他因素，节能率要小些。

　　另外，即使对于许多“恒转矩”性质的机械，如活塞式空压机等，用调速改变负载，也有明显的节能效果，这是因为降速后（如用变频调速）电机和生产机械的多种损耗都随转速风速下降，效率都比机械方式调速有很大提高。

　　软起动节能

　　通常感应电动机采用直接启动或一般启动的方法，电动机的全压起动电流为额定电流的5-7倍，不仅损耗大，对电网冲击也大，机械磨损，振动都大。如果用变频调速起动，可以将起动电流限制到很小，即使是满载起动，也只比额定电流稍大就可以了，损耗大大降低，既不冲击电网，又不冲击机械。

　　功率因数Cosφ改善的好处：

　　采用变频调速，由于变频器中有直流电容器的隔离作用，使输入侧的功率因数接近于1.0，电动机的励磁无功电流由电容器提供，这样可以节省很大的一块电网容量，一般可节省30%左右。所以很多大容量设备进行变频调速改造后，可以增加不少新设备而不需扩容。