風(fēng)機與泵類電動機及電氣傳動系統(tǒng)的選擇研究

薛應(yīng)斌

摘 要：我國是個能源消耗大國，在不斷的推進的工業(yè)化和城市化進程中，能源問題已經(jīng)成為了我國經(jīng)濟發(fā)展和社會發(fā)展的瓶頸。那么，在供熱工程中，風(fēng)機與泵類電動機及電氣傳動系統(tǒng)的選擇，在勘察設(shè)計領(lǐng)域中，就已經(jīng)成為了工藝專業(yè)與電氣專業(yè)交叉設(shè)計的結(jié)果，但同時，這也一直困擾著，工藝專業(yè)與電氣專業(yè)的交叉設(shè)計的工作。因此，本文就講詳細的進行介紹，風(fēng)機與泵類電動機及電氣傳動系統(tǒng)的選擇時，需要考慮的電動機類型、轉(zhuǎn)速、電壓等級、電動機防護型式等主要因素，并提出相關(guān)的選擇的建議，從而能夠達到減少耗電里，實現(xiàn)節(jié)能的目的。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機;泵;電動機;電氣傳統(tǒng)系統(tǒng);相關(guān)選擇;有效研究

在供熱工程中，風(fēng)機與泵是被廣泛使用的一種通用機械。那么，為了響應(yīng)國家節(jié)能的號召，降低風(fēng)機與泵的能耗，在工程設(shè)計過程中，就要更加重視節(jié)能降耗，同時還必須正確的選擇風(fēng)機與泵類電動機及電氣傳動系統(tǒng)。要求在保持經(jīng)濟增長的條件下，逐年降低單位GDP的能耗指標(biāo)。將又快又好發(fā)展經(jīng)濟的指導(dǎo)思想改變?yōu)橛趾糜挚?，因為，這意味著環(huán)境保護優(yōu)于經(jīng)濟發(fā)展。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計調(diào)查，我國的電動機耗能，約占總發(fā)電能的百分之三十，其中大多數(shù)為風(fēng)機、水泵負載，風(fēng)機、水泵運行效率，已經(jīng)比工業(yè)發(fā)達國家同類產(chǎn)品低百分之二十左右。所以，風(fēng)機與泵類電動機及電氣傳動系統(tǒng)的選擇，在勘察設(shè)計領(lǐng)域，屬于工藝專業(yè)與電氣專業(yè)交叉設(shè)計的結(jié)果，也是綜合性的技術(shù)成果，更是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。因此，為了能夠真正有效的提高電能的利用率，本文將著重的針對供熱工程設(shè)計過程中，風(fēng)機與泵類電動機及電氣傳動系統(tǒng)選擇提出有效的建議，從而努力實現(xiàn)風(fēng)機與泵的節(jié)能。

一、電機節(jié)能的設(shè)備

根據(jù)調(diào)速的本質(zhì)來看，不同的調(diào)速方式，其實是改變交流電動機的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)速兩種。那么，區(qū)分是否高效，主要還是看的是轉(zhuǎn)差率，調(diào)速時轉(zhuǎn)差率不變，無轉(zhuǎn)差損耗，就是高效。當(dāng)然，靠調(diào)整轉(zhuǎn)差率來調(diào)速，也還是存在較大的轉(zhuǎn)差率時的，轉(zhuǎn)差損耗大，那么效率就低下。下面我們就來著重分析幾種調(diào)速方式。

（一）變極調(diào)速。交流電機的轉(zhuǎn)速和電機自身的極數(shù)是有關(guān)的，兩極同步轉(zhuǎn)速就是3000r/min，四極同步轉(zhuǎn)速是1500r/min，六極同步轉(zhuǎn)速是1000r/min，八極同步轉(zhuǎn)速是750r/min，那么，只要改變極數(shù)的話，就能使電機在兩到三個調(diào)速區(qū)間，來回的變換，但這個變換手段是比較麻煩的，而且調(diào)速死板，一般也只適用于籠型異步電動機。而有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速，因為這種調(diào)速只針對固定形式的電機，控制復(fù)雜性高，可靠性較低，調(diào)速的范圍也非常有限，不適應(yīng)廣泛的電機節(jié)能改造。

（二）串級調(diào)速。這類調(diào)速的原理，實際就是把轉(zhuǎn)子上多余的電能，回饋到電機定子中，從而減少電網(wǎng)，對定子的電能供應(yīng)，雖然這種方式看似簡單，但其實主要是針對轉(zhuǎn)子繞線式的交流電機，而且還需對電機的定子做改動，增加內(nèi)饋定子繞組（副繞組），所以，最好使用專門的內(nèi)饋式高壓交流電機。高壓交流電的主要優(yōu)點，是無須改動原有控制部分的，直接更換電機再加套轉(zhuǎn)子變頻裝置就可以。但必須注意要慎重對待，對原有的電機，加以改造來實現(xiàn)內(nèi)饋式的串級調(diào)速，因為內(nèi)饋式電機，分了部分繞組作為內(nèi)饋繞組，原有直接依賴電網(wǎng)供電的主繞組數(shù)目減少，所以，必須要加長電機，加大主繞組磁通量，這樣才能保證電機在大負荷時，正常運作。否則一旦滿負荷工作的話，電機就會過負載，非常危險。但它的缺點也是非常明顯的，繞線式轉(zhuǎn)子，必須通過滑環(huán)和電刷系統(tǒng)才能工作，否則電機的效率就會隨之下降。直流電機逐步被淘汰也主要是這個原因。所以，在考慮使用內(nèi)饋式串級調(diào)速時，一定要考慮系統(tǒng)停機檢修轉(zhuǎn)子設(shè)備。

（三）液力耦合器調(diào)速。液力耦合器是一種液力傳動裝置，它一般都是由泵輪和渦輪組成的，統(tǒng)稱為工作輪，把它放在密封殼體中，殼中就會充入一定量的工作液體，那么，當(dāng)泵輪在原動機帶動下旋轉(zhuǎn)時，就處于其中的液體受葉片推動而旋轉(zhuǎn)，因此，在離心力作用下，沿著泵輪外環(huán)進入渦輪時，就在同一轉(zhuǎn)向上給渦輪葉片以推力，使其帶動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)。其次，液力耦合器的動力傳輸能力，與殼內(nèi)相對充液量的大小也是一致的。在工作過程中，改變充液率就可以改變耦合器的渦輪轉(zhuǎn)速，從而作到無級調(diào)速。然而，這種調(diào)速方法，實質(zhì)上是轉(zhuǎn)差功率消耗型的做法，其主要缺點，就是隨著轉(zhuǎn)速下降效率越來越低，就需要斷開電機與負載進行安裝，維護工作量就大。

二、電機調(diào)速節(jié)能工作原理

電機調(diào)速的作用，通常情況下都有以下兩點：一，是生產(chǎn)工藝上的需求，二是節(jié)能。而相異步電動機轉(zhuǎn)速公式為：n=（60f/p）（1-s） ，是能改變供電頻率以及電動機的極對數(shù)和及轉(zhuǎn)差率，從而可達到改變轉(zhuǎn)速的目的。風(fēng)機、水泵屬于典型的平方減轉(zhuǎn)矩，風(fēng)機的風(fēng)量與轉(zhuǎn)速也是成正比的，風(fēng)機的風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方也成正比，并且風(fēng)機的軸功率（功率輸出）與轉(zhuǎn)速的立方也成正比，所以說，調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，就能夠直接調(diào)節(jié)流量。從理論上來講，速度降低百分之十時，就會帶來百分之二十七左右的功率下降，因為功率的大幅度降低，是能夠得到明顯的節(jié)能效果的。其次，調(diào)速裝置，應(yīng)該滿足變量規(guī)律、調(diào)速精準、調(diào)速范圍、功率以及速度穩(wěn)定性等方面的參數(shù)要求。因為，風(fēng)機泵類變量設(shè)備的運行規(guī)律，都是按其流量的變化范圍以及在每種變量運行下的時間來分的，那么，其中最主要的就有以下幾種類型：一，高變量型。流量超過百分之九十時，各種調(diào)速方式的節(jié)能效果，與入口節(jié)流方式相近，這時就能調(diào)速運行，節(jié)流控制就夠用了，從而可以節(jié)省一些不必要的投資。二，全變量型。低流量時間長，可能夠采用變頻方式，則高流量時間長，就用變頻或串調(diào)方式，但是，也可以用有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方式。若流量長時間超過百分之九十，就只能切換到全速運行，在入口處節(jié)流控制。

三、結(jié)語

總而言之，通過上述對不同電動機的調(diào)速，以及節(jié)能技術(shù)的分析比較，我們能夠看出，各種調(diào)速技術(shù)，都具有著各自的特點和適用范圍。但是，變頻調(diào)速，是調(diào)速節(jié)能的發(fā)展方向，再技術(shù)上是更具有優(yōu)勢的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力電子元件性能的不斷完善，變頻調(diào)速器的價格會逐步下降，再加上與變頻調(diào)速器相適應(yīng)的電機等產(chǎn)品的出現(xiàn)，在調(diào)速節(jié)能領(lǐng)域，變頻調(diào)速，取代其他調(diào)速也會是必然的。所以說，變頻調(diào)速將在今后的節(jié)能降耗工作中，發(fā)揮越來越顯著的作用?？傊?，在風(fēng)機和泵類設(shè)備上，應(yīng)用調(diào)速技術(shù)和交流調(diào)控裝置提供市場，是我國節(jié)能工作的重要方面。那么，為了使這項工作普及化，電力系統(tǒng)以及電氣傳動、器件制造方面都需要協(xié)同努力，才能促進我國的發(fā)展。

參考文獻：

[1]盧青松.電氣傳動及控制系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)[J].通訊世界，2019，26（08）：278-279.

[2]龐月.風(fēng)機與泵類電動機及電氣傳動系統(tǒng)的選擇探討[J].現(xiàn)代建筑電氣，2018，9（04）：13-16.

[3]戴天鷹.關(guān)于雙饋型風(fēng)機電氣傳動系統(tǒng)的低壓電器選型[J].電器與能效管理技術(shù)，2015（03）：71-74.

[4]黃騰，王文輝，黃勁松.風(fēng)機泵類電動機節(jié)能技術(shù)分析[J].有色冶金節(jié)能，2009，25（06）：29-32.

[5]肖天倫.風(fēng)機、泵類專用電動機的節(jié)能原理及設(shè)計方法[J].機電工程技術(shù)，2004（07）：61-63+73.