变频器驱动电机的节能案例分析

发布日期：2021/8/11来源：网络

近年来，以减轻地球升温效应（削减CO2排量）为代表的环境保护，以及应对石油等能源枯竭的各种措施，推动着全球规模的节能化发展，电动机变频器驱动的节能意向高涨。在国内，伴随着《节能法》的制定及执行力度的强化，取得ISO4001认证的工厂企业日益增加，能源使用合理化计划的推广等，节能的需求愈益提高。另方面，工厂中的用电量约70％为电动机所消耗，因此，电动机的高效率化需求也不断提高。尤其是，以风机、水泵用途为中心，将变频器和电动机组合成可变速控制的变频器驱动系统正广泛普及。本文对电动机高效率化技术的动向，电动机变频器驱动导致的节能化以及有关注意点予以阐述。

2 电动机的高效率化电动机是将输入的电能转换为旋转的机械能的设备。电动机的高效率化，就是为降低在这一能量转换过程中所产生的损耗。效率定义如下：电动机损耗有1次铜损、2次铜损、铁损、机械损耗、杂散负荷损耗5种，如表1所列。表1 损耗的定义损耗定义 1次铜损因流入一次导体的电流产生的损耗 2次铜损因流入二次导体的电流产生的焦耳（热）损耗铁损因磁场旋转于铁芯内产生的磁滞损耗和涡流损耗机械损耗因轴承的摩擦和空气阻抗形成的机械摩擦损耗杂散负荷损耗上述损耗以外的损耗变频器驱动的电动机可分为永磁电动机（IPM）和感应电动机。IPM意为内置式永磁电动机，也被称为高效率同步电动机。有关电动机的结构，感应电动机和IPM转子结构的比较，如图1所示。 IPM是将永磁体装入转子内部的结构，内置的永磁体产生磁通，故勿需励磁电流，降低了1次铜损；其结果，IPM比感应电动机最大能提高约10％的效率。IPM为低损耗电动机，能减小热容量，故对比感应电动机，具有小型轻量化的特点。感应电动机因无永磁体，易于维护且结构坚固，故在工厂企业中广泛使用着。作为感应电动机高效率化的方法，必须减小表1所列的各种损耗。 1次铜损在损耗中占的比重较大，藉绕线方式的改变缩短导线的长度，以及藉高密度充填绕线技术（提高占绩率）均可降低铜损。而且，对转子槽形的重新审核设计，可降低额定运转时的2次铜损。此外，由于低损耗、高磁密铁芯材料的普及，使用能减少铁损。对定子和转子槽的优化组合，对气隙长度和转子斜度的优化设计，可降低杂散负载损耗。高效率电动机比较通用电动机，损耗能减小（20~30）％。冷却风量减小，采用小直径风扇还能减小通风损耗。 3 变频器原理

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