摘要：本文針對近年來在電動機節(jié)電領域廣泛使用的電動機節(jié)電器和變頻器進行了節(jié)電原理對比分析，提出了2000t大型液壓機節(jié)能技術應用研究的必要性，通過可行的試驗方案采集數(shù)據(jù)，對電動機節(jié)電器和變頻器在2000t大型液壓機中的節(jié)能應用進行了技術分析和對比研究，最后得出變頻器節(jié)能方案綜合性價比最優(yōu)的結論。
關鍵詞：2000t大型液壓機   節(jié)能技術研究   節(jié)電器   變頻器

The Power Saving Technology Investigation of
the 2000t Large-scale Hydraulic Pressure Machine
Duan Su-zhen
Abstract:This text aim at the motor saving power device and frequency converter to contrast analyse the saving power principle which they used extensively in the domain of the motor saving power in recent years,and brings up the necessity which the power saving technology investigation applied in the 2000t large-scale hydraulic pressure machine,pass the viable project to collect the data,perform technology analysis and contrast investigation which the motor power saving device and frequency converter applied in the 2000t large-scale hydraulic pressure machine, finally,educe conclusion is that the compositive capability price ratio of the frequency converter is the best.
Keywords: 2000t large-scale hydraulic pressure machine  power saving technology investigation   power saving device  frequency converter
[中圖分類號] TM921  [文獻標識碼] B

1. 前言
      隨著我國經(jīng)濟多年來的持續(xù)高速增長，能源利用率低的問題也日益凸顯，國務院提出了“建設節(jié)約型社會”的號召，轉(zhuǎn)變國民經(jīng)濟的增長方式，經(jīng)濟結構的調(diào)整是限制高能耗、低附加值的產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展，引導投資重點發(fā)展低能耗、高附加值的產(chǎn)業(yè)集群，提高單位GDP的能耗效率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，從而整體提高中國產(chǎn)品在國際市場的綜合競爭力。
      我公司的2000t大型液壓機感應電動機總容量達225KW，長期工作在25%左右的低負載持續(xù)率狀況，電能大量浪費。當前，在大型液壓機上應用的節(jié)能技術尚處于探索階段，沒有成熟的應用經(jīng)驗可供參考，因此，有必要進行適用節(jié)能技術的應用研究。目前，市場上廣泛用于感應電動機節(jié)電的成熟技術有：電動機節(jié)電器和變頻器。下面就兩種節(jié)電技術的工作原理做以介紹。

1.1 電動機節(jié)電器節(jié)電原理
    電動機是工礦企業(yè)生產(chǎn)中使用量及耗電量最多的一種電氣設備。在電機拖動系統(tǒng)中，往往以最高負載量加上裕量來設計參數(shù)及選型，而在實際的運行中，大部分的電動機不是滿載運行，而是工作于滿電壓、滿速度而載荷較小的狀態(tài)；對于負載波動頻繁的電機，在滿載運行的同時，也會有很大比例的空載運行時間。
    負載的變化會隨著實際需求變化，因此，大多數(shù)情況存在大功率電機拖動小負載的情況（即常說的“大馬拉小車”）。由電機設計和運行特性可以知道，電動機在滿載運行時效率最高,功率因數(shù)COSΦ最佳；輕載運行效率降低、COSΦ也降低，空載時COSΦ甚至降到0.3以下，所以在輕載運行時電機的電能浪費較大。這是因為當電機從滿載變化到輕載、空載時，定子電流有功分量減小，而勵磁的無功電流基本不變（所以COSΦ降低）；由于勵磁無功電流基本不變，則空載損耗中占主要成份的定子鐵損耗，一點沒有減少，所以效率很低。
    由于電動機輕載、空載時定子電流較小，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，所以當其它條件不變時，這時降低定子電壓，則電動機的定子磁通比例下降,也即勵磁無功電流也成比例下降，這樣定子電流中的無功分量減少了，COSΦ就提高了，適當控制可以接近最佳值。另外，其它條件不變時，定子鐵耗：PFel= PFeIN ×(U1/ UIN)2。其中：PFel—定子鐵耗；PFeIN —定子額定鐵耗；UIN —定子額定端電壓?？梢钥闯觯S著U1下降，PFel以平方比例迅速下降，這樣輕載、空載時占主要損耗的鐵耗大量減少，使電機的運行效率大大提高，這就是電機節(jié)電器輕載降壓節(jié)電的道理。
      電動機節(jié)電器是通過不斷地檢測電機的工作狀態(tài)，從而改變電機的輸入電壓。當節(jié)電器檢測到電機在輕載或負載不斷變化時，通過調(diào)整電機的輸入電壓，使電機的輸出功率與實時負載匹配，從而降低電機的銅損和鐵損、改善電機的起動和停機性能，達到節(jié)電效果。它的優(yōu)點是價格低且不會改變電機的轉(zhuǎn)速，但節(jié)能空間較小。

1．2 變頻器節(jié)電原理
      眾所周知，變頻器節(jié)電是通過降低電機轉(zhuǎn)速來降低液壓泵的輸出功率，使液壓泵的輸出功率與實時負載匹配，降低電機的銅損和鐵損、提高電機的功率因數(shù)、改善電機的起動和停機性能，并且可以減少液壓泵損耗，從而達到節(jié)電效果。它的優(yōu)點是節(jié)電效果較好，同時降低了噪音和延長了液壓泵的壽命，缺點是投資大且對液壓機的工作狀態(tài)有影響。

2. 試驗方案和試驗目的
2.1試驗方案
      我們采用以下方案進行該項目的研究。2000t液壓機有3臺75KW的液壓泵電機，如圖1所示，我們在其中的1#電機接入變頻器，2#電機接入節(jié)電器，3#電機仍為原控制線路，然后采用3臺數(shù)字多功能電力儀表（ACR220E）分別對3臺電機的電能使用情況進行全天在線計量和測試，取得實際的節(jié)電數(shù)據(jù)，再對兩種節(jié)電技術進行綜合技術經(jīng)濟分析和評價。

2.2試驗目的
本次節(jié)能技術研究試驗目的如下：
（1）感應電機智能節(jié)電器與變頻器在液壓機應用中的節(jié)電率對比研究；
（2）節(jié)電器與變頻器在液壓機應用中對整機系統(tǒng)性能影響的對比研究；
（3）節(jié)電器與變頻器在液壓機應用中綜合性價比的對比研究。

3.試驗結果
       2000t大型液壓機節(jié)能試驗電氣控制柜于2006年7月3日調(diào)試完畢正式投入運行，經(jīng)過1月的運行試驗測試，于2006年8月3日，通過安裝的在線測試電力儀表（ACR220E）取得以下試驗數(shù)據(jù)（待機節(jié)電模式）。