能源效率升级:高效率电机与速度控制

贾纳维·萨吉普
作者:贾纳维·萨吉普
2019年9月24日
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    电动机通常隐藏在看不见的地方,但它们被许多类型的设备所使用。在所有类型的建筑中,管道和机械系统都强烈依赖于电机。举几个例子,它们可以在泵、风扇、空调压缩机和冷却器中找到。鉴于电机的广泛使用,其耗电量占世界电力的40%以上。

    建筑业主可以通过提高电机效率大幅降低电费。有两种主要的方法可以达到这个目的,它们可以结合起来获得更好的结果:

    • 用更现代化的装置替换旧的低效的马达。
    • 根据电机的工作负载控制电机的速度。

    充足的电力供应是电动机的基础。如果电机经常受到电压波动的影响,其使用寿命就会大大降低。在升级电机和增加速度控制之前,请检查电源是否有稳定的电压和频率。


    通过电机升级来提高建筑的能效。

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    升级为高效电机

    当升级建筑物中的电机时,最好的建议是寻找具有公认效率等级的装置。美国国家电气制造商协会(NEMA)是北美的行业权威,为许多类别的电气设备制定标准。就电动机而言,NEMA溢价是截至2019年9月的最高能效等级。

    在美国以外生产的电机遵循国际电工委员会(IEC)的标准。截至2019年9月,IEC电机的最高效率水平是它的超级溢价效率。一个更高的效率等级正在开发中,它将比IE4节省20%:IE5超高效率

    电机-2

    另一个重要因素是购买合适的马力。电动机在各种负载条件下都能接近额定效率运行。然而,当负载下降到50%左右时,它们的效率会急剧下降。超大的电机也会带来更高的价格,并增加维护成本。

    控制电机转速如何提高效率

    许多电动机都受到可变负载条件的影响,这意味着它们的额定马力并非一直使用。

    • 在不必要的情况下,电机经常以全速运行,这不仅浪费了电力,还可能导致性能问题。例如,这导致泵系统的压力过大,以及空气处理装置的过度通风。
    • 一个简单的控制解决方案是间歇使用电机,但在某些情况下可能会产生负面影响。例如,如果建筑区域需要持续通风,则空气处理器不能间歇运行。

    根据工作负载调整电机的速度是一个更好的解决方案。电机可以连续运行,同时比间歇式电机消耗更少的能量。例如,70%速度的电机消耗的能量比70%时间运行的相同电机消耗的能量要少。控制电机速度的最佳方法取决于其尺寸:

    • 对于1马力以上的电机,电气工程师通常建议采用变频驱动或VFD。该装置降低电压和频率低于额定值,以降低轴转速(rpm)。
    • 对于1马力以下的可变工作负载的应用,最好的建议是电子换向电机,也称为无刷直流电机。它们有内置的速度控制,而且不需要vfd。

    注意,有些设备自带工厂安装的电机,如果更换错误,保修可能无效。在这些情况下,你应该寻找标记为OEM的兼容电机,即“原始设备制造商”。如果你计划完全升级一个设备,而不仅仅是一个电机,问供应商最有效的电机,可以工厂安装在新单位。

    结论

    当升级电机,最短的回收期通常是实现电机有一个很长的运行计划。特别是当电机在部分负载下运行较长时间时,速度控制效果最好。

    考虑到暖通空调系统在大多数住宅和商业建筑中占最大份额。由于电机升级可以提高HVAC效率,潜在的节省是显著的。高效电机速度控制也可以节省大量的能源,当使用在泵系统。

    标签能源效率|电机选择|电动马达|电机更换

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