1、浅析高效节能电机更换应用随着人口增长和工业化的迅猛发展，能源需求激增，化石燃料的过度开采不仅加速了资源的枯竭，还引发了严重的环境污染和气候变化问题。据最新统计数据显示，2023年我国全社会用电量达到92241亿千瓦时，第二产业的用电量高达60745亿千瓦时，占总用电量的66%o工业领域一直是用电大户，在所有的耗电机械中用电量最大的就是电机系统，但目前工业电机普遍存在设备陈旧、匹配不合理、调节方式落后等问题，因此,在全球能源危机与环境保护的双重压力下,节能减排已成为时代的必然选择，尤其是工业领域的节能改造，显得尤为迫切。1、高效节能电机定义及原理高效节能电机是指在设计、制造和运行过程中采用先进技
2、术，以提高能源转换效率、降低能耗、减少能源浪费的电机。与传统电机相比，效率值达到GB18613二级及以上，具有更高的能效等级。1.1高效节能电机原理当电能输入电动机后，由电能先转换为磁能,再转换为机械能输出时，电动机自身会产生电路损耗、磁路损耗、机械损耗以及杂散损耗。这些损耗会以热能的形式散发出去。三相交流异步电动机的效率：=Pn/Pn+EP(1)Q一是电动机的效率(2)Pn一是电动机的额定输出功率(3)EP一是电动机内部损耗功率电动机自身损耗的计算为：EP=Pn(1/nT)电动机实现高效率输出的原理就是在电能输入一定的条件下，电动机自身损耗小，从而实现最大的机械能输出。1.2 高效节能电机主
3、要技术措施(1)降低定子铜耗采用先进的绝缘结构工艺，提高铜片利用率,如增加定子槽截面积、增加定子槽满槽率、缩短定子绕组端部长度等技术对线圈制造进行控制，缩小了绕组端部间隙。以额定输入额定负荷为参考，效率较高的电机，定子铜耗在五大损耗中比重最大，一般大于总损耗的30%o(2)降低转子铜、铝耗铸铝转子电动机采用高纯度铝，并采用先进的铸铝工艺，杜绝出现缩孔,细条现象的发生，以降低转子电阻，从而降低转子铝耗；铜条转子电动机导条与端环焊接进行了特殊工艺控制，保证焊接处的接触电阻最小。（3）降低铁耗采用优质高导磁低损耗冷轧硅钢片，先进的冷冲加工设备有效减小定、转子冲片毛刺，并按成熟的工艺方法有效控制铁心装
4、压质量，控制铁耗；先进的有限元分析软件，对电动机磁负荷进行合理分配。（4）降低机械耗基于流体场和温度场的数值分析优化了风路结构和风扇设计，来降低风扇机械耗：采用良好的轴承润滑结构来降低滚动轴承的部分摩擦损耗。（5）降低杂散损耗优化电磁设计方案，以削弱合成磁场中的高次谐波，来削弱附加杂散损耗。1.3 高效节能电机的效益在电机运行时间、运行负荷等状态相同的条件下，电机的电耗直接受到电机运行效率的影响；电机效率越高，相同的电机运行状态下，电机的电耗越低。通过大数据对比,高效节能电机的节能效果非常明显,通常情况下效率可平均提高4%,总损耗比普通系列电机降低20%以上，节约电能15%。随着高效节能电机的
5、运行时间越长，节电效果越明显。有学者进行高效节能电机对比实验，发现油泵电机额定功率为37kW的YE2/3-225S-4电机，IE2的能效标准为92.7%,IE3的为93.9%,电机在6个月的观测周期内，平均下来止3较肥2省电24.2%。假设一个使用一台效率为90%,功率为90kW的三相异步电动机，每天运行8小时，平均每度电为0.8元，则消耗电力：90/0.9*8=800千瓦时/天;费用成本：800*0.8=640元/天。如果企业实施节能技术改造，将电机更换为1级能效电机，电机效率将提高至96.6%,如其他条件不变，则消耗电力：90/0.966*8=745.34千瓦时/天；费用成本：745.34
6、0.8=596.27元/天；节约成本：640-596.27=43.73元/天;则年节约：43.73*34014868.2元/年；根据市场调查，采购该功率高效节能电机额外成本约10000元,则静态投资回收期为10000/14868.2=0.67年。因此根据数据显示，更换高效电机能在短时间内回收成本，并持续节约运营成本，可实现经济效益和环境效益的双赢。2、电机能效等级标准的变化自2002年国家质检总局批准发布第一版的GB18613-2002,先后经过三次修订，于2020年5月我国批准发布了最新的电机能效标准GB18613-2020电动机能效限定及能效等级。标准基本涵盖了工业驱动的中小型交流低压、
7、交流高压异步电动机，且大幅提升了电机产品能效等级，对中小型三相异步电动机效率规定了三个等级，分别是3级（能效限定值）、2级（目标能效限定值）、1级（节能评价值）。从我国出台的电机能效最新标准来看，目前工业电机最高能效等级已经与IEC60034-30-1一致，与美国等发达国家相比，也已初具优势。表1电动机能效标准发展的对比GB186132002.GB18613-2006GB18613-2012GB18613-2020,IEC60034-30-1.美国NEMAPA能效一级P正5./p能效一级能效二级“正4.SuPerPIemiumF能效一级P能效二级能效三级“正3Premium能效一级J能效二级“
8、能效三级A正2.Higlu能效二级能效三级“/，/.IELStcL3、高效节能电机的类型与选择根据工业和信息化部节能与综合利用司发布的节能降碳技术装备推荐目录，本报告列出部分高效节能电机供参考。表2高效节能电动机名单（节选）序号申报单位产身名就产品型号能效指标1瑞昌市森奥达科技有限公司AB系列永磁同步电动机AB132S-4优于1级能效2瑞昌市森奥达科技有限公司AB系列永磁同步电动机AB280S-4优于1级能效3瑞昌市森奥达科技有限公司AB系列永磁同步电动机AB315M-4优于1级能效4江苏大中电机股份有限公司变频调速三相永磁同步电动机TYPl-80M1-8-1500-0.55kW优于I级能效5
9、江苏祝尔慷电机节能技术有限公司三相永磁同步电动机XTY528OM-4优于1级能效6江苏祝尔慷电机节能技术有限公司三相永磁同步电动机XTY5315L2-4优于1级能效7江苏祝尔慷电机节能技术有限公司三相永磁同步电动机XTY5355M-4优于1级能效8山西电机制造有限公司隔爆型三相异步电动机YBX5系列优于1级能效9江苏慧马科技有限公司永磁辅助式同步磁阻电机HMSRPM5优于1级能效目前市面上高效节能电机常见的有：永磁同步电机（PMSM）变频电机（VFDMotor）开关磁阻电机（SRM）、伺服电机和直流无刷电机（BLDC）等。同时在选择高效节能电机时，除了考虑能效等级外，还应考虑负载率、使用工况、
10、运行环境、兼容性和可维护性等因素。选择与负载相匹配的电机类型和功率，避免大马拉小车的情况；电机的运行环境，如温度、湿度、灰尘等，匹配适合环境条件的防护等级和结构设计；电机与现有系统和控制设备的兼容性，同时电机的维护便利性、备件可获取性、安全性和认证情况，均为选型考虑的重要因素。4、高效节能电机的鼓励政策为了推动高效节能电机的广泛应用，国家出台了一系列鼓励政策,旨在加快高效节能电机的生产和使用，提高在役高效节能电机的占比,从而推动工业领域的节能减排。2024年3月13日国务院关于印发推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案（国发2024）7号）的通知中提出：到2027年重点行业主要用能设备能效
11、基本达到节能水平、加快推广能效达到先进水平和节能水平的用能设备，分行业分领域实施节能降碳改造。20242025年节能降碳行动方案中提到：要加快用能产品设备和设施的更新改造，包括工业锅炉、电站锅炉、在运高效节能电机等，以提高能效水平和降低能耗强度。2021年11月22日，工业和信息化部办公厅和市场监督管理总局办公厅联合印发了电机能效提升计划（2021-2023年）（工信厅联节（202145号），提出高效节能电机的年产量将达到L7亿千瓦，同时在役高效节能电机的占比将达到20%以上。这也为高效节能电机的生产、使用、评价提供了政策层面的引导。5、高效节能电机案例应用2021年，西南地区某造纸厂实施全厂
12、电机能效提升，共投资2000万元，淘汰落后电机897台，更换为高效节能电机。改造前每年耗电折标煤（当量值）49799.52吨标准煤，改造后每年耗电量折标煤（当量值）48171.73吨标准煤，该项目年节能量折标煤（当量值）1627.79吨标准煤，全厂节约了3.27%的电力，每年将给企业带来了近635万元的收益。2021年中国石油长庆石油分公司通过部分淘汰落后电机，更换为高效节能电机后，节能效率达6.8%o除盐水中装置通过更换节能电机实施节能改造，年节约电量87600千瓦时，节约成本47304元。以2023年全国用电量92241亿千瓦时为例，工业用电60745亿千瓦时，若均使用高效节能电机提高4%计算，全国可节约电量2429.80亿千瓦时，可减少使用2986.22万吨标煤，可减少二氧化碳11524.54万吨排放量。综上所述，高效节能电机的运行效率更高，能够在相同的工作量下消耗更少的电能，从而显著减少企业电费支出。高效节能电机通常具有更好的、更具稳定性能、更长的使用寿命能够提供稳定的动力输出，减少停机时间，提高生产效率。通过实施节能改造，企业可促进技术创新，增强市场竞争力，吸引更多的客户，实现可持续发展，也可提升其环保形象，增强公众和投资者的信任。
