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高效率马达

2018-07-26 10:45:18     所属分类:电器

高效率马达即符合2003年台湾公告之CNS14400(低压三相鼠笼式感应马达)效率标准之马达。效率涵盖范围在0.37kW到200kW[1]

目录

  • 1 各国马达效率标准
  • 2 各国推动马达效率计划
    • 2.1 美国能源部的Best Practice
    • 2.2 欧盟CEMEP
  • 3 马达效率提升方法
  • 4 提高马达运转用电效率方法
    • 4.1 选择合适的马达
    • 4.2 变动负载时采用变频器或变速器
    • 4.3 改善马达功率因素
    • 4.4 重新考量负载需求容量
  • 5 常见马达效率低的例子
    • 5.1 无同样备品
    • 5.2 马达重绕
    • 5.3 送修马达没换回
    • 5.4 人员轮调
  • 6 参考文献

各国马达效率标准

世界各国有订定马达单体能源效率标准的有美国、加拿大、墨西哥、澳大利亚、新西兰、台湾、泰国、、越南、以色列、哥斯达黎加、巴西和智利等国,而欧盟和日本虽有订定标准但采取自愿性遵守。 与台湾CNS14400同等效率标准有美国的EPAct-1997、加拿大的CSA-380-98、澳大利亚和新西兰的AS/NZS-1359.5(2006)、欧盟的CEMEP-eff1(1999)、日本的JIS C4212。

各国推动马达效率计划

各国推动马达能源效率的计划一般统称为马达挑战计划(MCP:Motor Challenge Program),美国为美国能源部的Best Practice计划[2],欧洲为CEMEP(European Committee of Manufacturers of Electrical Machines and Power Electronics),韩国KEMCO(Korea Energy Management Cooperation),在台湾则为经济部能源局的高效率马达应用技术开发与推广计划高效率马达资讯交流网站[1],这也是各国推动最低能源效率标准英语Minimum energy performance standard(MEPS)中很重要的一项。国际能源署(IEA)能源效率与环境部门的Paul Waide于2007年6月11日于北京由国际铜业协会()所举办的第五届全球电机电子论坛(EEMODS 2007)[3]报告中,说到终端电力消费有40%是用在马达上,因此马达效率的提升就关乎各国能源使用效率是否能提升的关键。

欧盟执委会(European Commission)针对节约能源,也提出一份高效率马达及驱动器的研究报告。此份报告由欧盟执委会出资,结合6 个欧盟国家的研发单位,包括ISR-UC(葡萄牙)、ETSU(英国)、FhG-ISI(德国)、EDF(法国)、ENEL(意大利)、NESA(丹麦)共同研究。主要的目的,在调查欧盟中各工业领域马达电力的用户、评估使用高效率马达(Energy-Efficient Motors)及变频器在节能上的潜力、验证有潜力节能机会的经济性、找出各工业领域,在节能上,技术及市场的障碍,克服障碍的方法、建立马达应用数据库给终端用户等等。高效率马达及变频器的使用,当然对节能上相当有帮助,如果再将以下的因素,一并考虑进去结果会更好,例如 : 整体马达系统的设计改善、高效率的终端系统 (如泵、空压机) 、高效率的传动系统、高品质的设备维护、选用适当的马达规格等等。然而高效率马达及变频器的推广使用,亦存在一些障碍,这主要都是一些非技术性的问题,例如 : 安全上的考量、停机时间长短、或是设备拥有者并非使用者等等,不过此等问题均可透过教育的手段,推广或经济上的诱因,方可有效获得解决。

美国能源部的Best Practice

美国Best Practice计划[2]主要是在美国能源部(DOE)工业科技计划(Industrial Technologies Program)[4]之下,主要在提供工厂能源改善的案例作为节能的参考。工业科技计划包含了最佳范例(Best Practice)、工业技术研究和发展(Industrial Technologies R&D)和横向技术(Crosscutting Technologies)。Best Practice中含盖了马达(Motor)、泵(Pump)、风扇(Fan)、空压机(Air Compressor)、蒸气锅炉和热制程(Steam,Process Heating),其作法主要有办理训练、工厂评估和提供效率提升节能方式。

欧盟CEMEP

欧盟的电子机器和功率电子设备和系统制造商(CEMEP))2[失效链接],在1991年1月1日正式成立,成员主要来各制造商协会。CEMEP由秘书会(General Secretariat)主持,技术委员会(Technical Board)为直接附属的委员会,辖下分为动力(Motive Power)及电源供应(Power Supply)两大项,其中动力(Motive Power)又分为马达(Motor)及驱动器(Variable Speed Driver)两部分。马达有交流低电压马达(LV-A.C. Motors)及高电压马达(HV Motors)的两个工作小组(WG:Work Group),驱动器(Variable Speed Driver)则有一个驱动器工作小组(WG Variable Speed Driver),电源供应则有不断电系统工作小组(WG UPS)。

马达效率提升方法

马达效率的提升主要方法有:降低定子电磁损失、降低转子电磁损失(使用高导磁矽钢片、矽钢片减薄)、降低导线电阻损失(改善导线充填、改善导线电阻)、降低摩擦和风阻(改善风扇效率)、降低杂散损失(改善导线、改善沟槽设计)。这部分除了可参考高效率马达资讯交流网站[5]之外,也可参考成功大学马达科技研究中心之马达科技资讯知识库数位学习网[6],网站除了一般性的介绍,也有较细部的技术性讨论内容。

提高马达运转用电效率方法

提高马达运转用电效率方法有:选择合适的马达、采用变频或变速装置、改善功率因素。

选择合适的马达

选择合适的马达(提升运转效率)主要是马达马力大小要与负载匹配。匹配不合适则有马达过载运转和马达在低负载低效率状况下运转。马达一般会有容忍的过载范围,在各国马达标准中也有说明马达性能效率量测时的运转条件(包含环境和方法),但一般马达虽会标示其效率值,但其值表示其在最佳运转状况下之效率,在最佳运转状况外,像是负载条件变动或环境温度变动,无论是负载变动增减或是环境温度升降,离了最佳运转效率条件马达的效率就开始下降,但一般效率下降会有其平滑还可接受的范围,一旦超过了可接受的范围可能负载就需要以其他在此条件为较佳之运转效率马达来取代。一般常见马达马力过大主要是工程上预留裕度,而马达过负载运转是实用时超过工程设计而未变更较大马力的马达,顺带一题,工程设计在理论马力推算时,一般也会出现其马力数并无实际可使用的马达,如6.1hp,除非特别设计不然无法取得刚好的马达,但通常影响不是很大,可以将推算马力数所属上下两个马力的马达进行推算就可得到应使用那个马达较佳。

变动负载时采用变频器或变速器

除了定负载以外,一般马达常会遇到负载变动的状况,因此马达常不能在最佳运转点运行,采用变频器或变速器可以使马达依负载条件进行调节调速,间接能让马达节能或在比不使用变频器时较佳的效率状况下运转,使马达运转在做佳的状态下,目前马达有的必须要外加变频器或变速器,也有一体生产的,而有时在使用变频器或变速器也必须考虑马达是否能符合其运转要求,例如马达驱动泵运转,但泵流量太大时必须采用节流阀,这时马达的用电和全负载相同,若加上变频器,虽然变频器本身会耗费一些电力,却能使马达能在耗费较低电力下运转,进而促成节能并比原本不使用变频器情况时在较佳的效率状况下运转。

改善马达功率因素

由于感应马达是电感应负载,因此功率因素较低,而提高感应马达功率因素主要有并联电容器和提高其本身功率因素,一般提高本身功率因素是采用Y-三角启动。

重新考量负载需求容量

和选择合适马达一样,除了马达本身会留下工程裕度外,每个系统和其单元本身也都会有裕度考量,因此产生相乘的效果而造成马达负载过低的现象,也连带影响到效率,因此要改善马达效率,负载系统本身也是一项重要的考量因素。

常见马达效率低的例子

无同样备品

一般使用马达时,由于使用者多使用一种以上的马达,因此通常不太会去预备一个备用马达,所以当马达故障了,除非能即时取得相同的马达更换,不然通常会拿一个代用品,而为了使用上的安全,代用品可能比原有马力数大,但不管如何,由于降低了停工的时间,所以先用了再说。

马达重绕

接上述例子,原有的马达可能会买新的或拿去重绕,而马达若是重绕,通常马达的效率都会比故障前的低,而一般重绕又很少去了解重绕后的效率、用电成本是否会比买新的划算。

送修马达没换回

一般送回后应该是要换回来,但有时为了降低停工再次造成冲击而一直等待机会更换,甚至想等到马达再次故障再换回来。

人员轮调

而很多时候,使用者若是轮调或换人,在交接时又没说清楚,结果下次故障时又根据使用的马达铭版资料(其实是代用品的马达)换上另一个马力更大的马达,结果就造成马达马力再次往上调,这种状况下,马达的效率可能很快处于低负载低效率区,造成比原本马达用电更大。

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 高效率马达联盟 - 高效率马达联盟. Hem.org.tw. [2016-04-11]. 
  2. ^ 2.0 2.1 存档副本. [2008-03-04]. (原始内容存档于2008-03-05). 
  3. ^ 1[失效链接]
  4. ^ 存档副本. [2008-03-04]. (原始内容存档于2008-03-09). 
  5. ^ 高效率马达联盟 - 高效率马达联盟. Hem.org.tw. [2016-04-11]. 
  6. ^ 马达科技数位学习网. Km.emotors.ncku.edu.tw. [2016-04-11]. 

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