高 峰 2012年12月高效电机解读暨推广应用高效电机解读暨推广应用n一、引言n二高效率电机及电动机能效标准n三、中小型电机发展及现状n四、高效电机产业政策及法律法规n五、高效电机节能分析一、引言一、引言n 2012 2012年年1111月月2626日，联合国气候变化框架公约第日，联合国气候变化框架公约第1818次次缔约方会议暨京都议定书第缔约方会议暨京都议定书第8 8次缔约方会议在卡塔尔次缔约方会议在卡塔尔多哈开幕，多哈开幕，1212月月8 8日结束。日结束。n 中国政府提出，到中国政府提出，到20202020年单位国内生产总值二氧化年单位国内生产总值二氧化碳排放比碳排放比20052005年下降年下降40%40%至至45%45%。一、引言一、引言 节能减排在当今世界是一个无法回避的话题，影响着节能减排在当今世界是一个无法回避的话题，影响着世界经济的发展。作为节能减排重点的工业领域。其中，世界经济的发展。作为节能减排重点的工业领域。其中，电机系统节能潜力巨大，用电量约占全国用电量的电机系统节能潜力巨大，用电量约占全国用电量的60%60%，引起各方关注。引起各方关注。高效电机效率平均值为高效电机效率平均值为90.3%90.3%超高效电机效率平均值为超高效电机效率平均值为91.7%91.7%Y系列电机效率平均值为系列电机效率平均值为87.3% 87.3% n 20072007年年7 7月月1 1日日起起正正式式实实施施 中中小小型型三三相相异异步步电电动动机机能能效效限限定定值值及及能能效效等等级级( (GB GB 18613-2006)18613-2006)国国家家标标准准的的颁颁布布实实施施，规规定定自自20112011年年7 7月月1 1日日起起，凡凡是是能能效效标标准准达达不不到到国国标标强强制制要要求求的的产产品品将将不不能能继继续续生生产产、销售。销售。 n 一、引言一、引言二、二、 高效率电机及电动机能效标准高效率电机及电动机能效标准n1 何为高效率电机 n 高效率电机出现在上世纪70年代第一次能源危机时,它与一般电动机相比其损耗下降损耗下降约20%左右。n 由于能源供应的持续紧张，近年又出现了所谓超高效率电机，其损耗又比高效率电机下降15%20%。n 这些电机的功率等级与安装尺寸关系，以及其他性能要求则与一般电动机相同。二二 高效率电机及电动机能效标准高效率电机及电动机能效标准n 2 2 电动机能效标准电动机能效标准 目目前前世世界界上上己己有有十十余余个个国国家家和和地地区区颁颁发发了了电电动动机机能能效效标标准准，主主要要有有美美国国、欧欧盟盟、澳澳大大利利亚亚和和中中国国的的电动机能效标准。电动机能效标准。 20082008年年6 6月月1 1日日，中国由发改委和质质检检总总局局颁颁布布实实施施能能源源效效率率标标识识管管理理办办法法。电电机机必必须须标标识识能能效效等级。等级。n1 1） 美国的电动机能效标准美国的电动机能效标准 美国1992年颁发能源政策法令（即EPAct）规定，从1997年起在美国生产和从国外进口到美国的电动机必须达到EPact规定最低效率指标（IE2高效电机）。 2002年，美国电机制造商协会(NEMA)在制订了超高效率电机的能效标准，一般称为NEMA Premium标准， 2007年通过立法，2010年12月17日后执行IE3超高效能效限定值。n2 2） 欧盟的电动机能效标准欧盟的电动机能效标准 1999年，欧盟交通能源局与欧洲电机及电力电子制造商协会达成自愿协议(简称EU-CEMEP协定)。该协定将电动机的效率分为EFF1、EFF2、EFF3 三级。 2005年底，实施EFF2级（IE1)电动机。 2008年8月11日起，欧盟EuP指令正式转化为欧盟成员国的法规。在2011年起实施EFF1(IE2高效）标准n3 3）中国的电动机能效标准）中国的电动机能效标准 中国对中小型三相感应电动机在2002年颁发了能效标准，2005年修订GB18613-2006中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级。 规定自2011年7月1日起，中小型异步电机实施国家二级能效标准（即IE2高效电机）。 2012年9月1日实施GB18613-2012规定2016年9月1日起，中小型异步电机实施新标国家二级（IE3超高效电机）。 4 4）IECIEC的电动机能效标准的电动机能效标准 2008年，IEC/TC2确定了IEC60034-30单速、三相、笼型感应电动机效率分级。规定了全球统一的新电动机效率等级。 其中IE1为标准效率等级； IE2为高效率等级； IE3为超高效等级； IE4为超超高效等级。国际、国家能效等级与其他能效指标的关系国际、国家能效等级与其他能效指标的关系各国家IEC欧洲中国GB18618-2006 GB18613-2012美国能效限定值年限效率分级超超高效IE4 1级超高效IE3 1级 2级NEMA PremiumYE3 2016.9.1YE3 2016.9.1高效IE2欧洲EFF1 2级 3级EPActYX3YX3 2011.7.12011.7.1标准效率IE1欧洲EFF2 3级 Y Y 2007.7.12007.7.1低效率欧洲EFF3三、中国中小型电机发展及现状：三、中国中小型电机发展及现状：n J J、JOJO、JO2JO2系列系列：n 20世纪五、六十年代为效仿原苏联模式阶段，开发的产品有J、JO、J2、JO2系列等，该批电机已经在国家产业调整目录明令淘汰。三、中国中小型电机发展及现状：三、中国中小型电机发展及现状：n19821982年定型年定型Y Y系列系列电机：机：n 1979年，全国组织具有80年代初国际先进水平的Y（IP44）系列电动机的统一设计，采用国际IEC标准规定的功率等级和安装尺寸，采用B级绝缘，1982年定型生产。19961996年定型年定型 Y2 Y2系列电机系列电机nY2系列电动机是Y系列电机的更新换代产品。Y2系列电机的安装尺寸和功率等级符合IEC标准，防护等级为IP54，冷却方法为IC41l。采用F级绝缘，温升按B级考核并要求考核负载噪声指标。 n 三、中国中小型电机发展及现状：三、中国中小型电机发展及现状：20032003年年 定型定型 Y3 Y3系列电机系列电机n 1999年，国家发布淘汰落后生产力、工艺和产品的目录（第二批），明确规定从2002年底起淘汰热叠轧工艺、停止生产热轧硅钢片。2002年，设计“以冷带热”的Y3系列电动机。该系列电机采用冷轧硅钢，全系列基本满足GB18163能效限值标准。三、中国中小型电机发展及现状：三、中国中小型电机发展及现状：20052005年年 高效电机高效电机(IE2)-YX3(IE2)-YX3系列电机系列电机 电机能效限定值（电机能效限定值（2011.7.12011.7.1）n 从能源形势、节能减排及世界电机行业发展出发，2003年，中小型电机开始研制满足GB18163中节能评价值即中国2级，IE2级的高效电机。从导磁材料选择、冲片研究、通风改善等方面改进。效率平均提高2.76%。长长期期连连续续负负荷荷可以节约大量电费。三、中国中小型电机发展及现状：三、中国中小型电机发展及现状：20102010年年 超高效电机超高效电机(IE3)-YE3(IE3)-YE3电机电机 电机能效限定值电机能效限定值（2016.9.12016.9.1）n 针对美国2011年将在全球率先强制推行超高效率标准电机，国内电科所牵头，研制超高效电机系列产品开发。该电机损耗值比高效电机降低20%。对于年运行时间超过8000小时的电机，负荷率超过60%，电费以0.7元/度计算，1.5年左右可收回标准电机额外增加的成本。宝钢电机节能改造采用该类型电机。三、中国中小型电机发展及现状：三、中国中小型电机发展及现状：20122012年年 超超高效电机（超超高效电机（IE4IE4）-YE4-YE4电机电机n 针对新国标GB18613-2012要求，国内个别厂家开始试制。目前还未有成熟设计。三、中国中小型电机发展及现状：三、中国中小型电机发展及现状： 我国目前中小型异步我国目前中小型异步电机市机市场现状状 截止目前，由于国内中小型电机市场上Y系列电机为主仍占据了近90%的市场份额。而目前我国高效电机的市场份额仅为3%左右。由于价格因素，目前具有规模的近300家中小型电机厂中，只有约82家取得YX3系列高效电机认证。三、中国中小型电机发展及现状：三、中国中小型电机发展及现状： GB GB 18613-2018613-201212中中小小型型三三相相异异步步电电动动机机能能效效限限定定值值及及能能效效等等级级规规定定，20112011年年7 7月月1 1日日，凡凡是是能能效效的的产产品将不能继续生产销售品将不能继续生产销售。 GBGB/T/T 1 124972497-2006-2006三三相相异异步步电电动动机机经经济济运运行行规规定定，20062006年年1212月月1 1日日起起，年年运运行行时时间间超超过过30003000小小时时，负负载载率率大大于于60%60%的的电电动动机机应应优优先先选选用用能能效效指指标标符符合合节节能能评评价价值值的的节节能能（高高效）电机效）电机。四、高效电机产业政策及法律法规：四、高效电机产业政策及法律法规：n国务院国务院200540200540号产业结构调整指导目录号产业结构调整指导目录(2005(2005年本年本) )1.1.JO2JO2、JO3JO3系列，系列，JDO2JDO2、JDO3JDO3系列，系列，YBYB隔爆型隔爆型（淘汰类）（淘汰类） n国家发改委第国家发改委第9 9号产业结构调整指导目录（号产业结构调整指导目录（20112011年本）年本）1.1.YBYB、YBFYBF、YBKYBK系列隔爆型三相异步电动机系列隔爆型三相异步电动机（淘汰类）（淘汰类）2.2.Y Y、Y2Y2系列电机（限制类）系列电机（限制类） 四、高效电机产业政策及法律法规：四、高效电机产业政策及法律法规：n工工信信部部200967200967号号高高耗耗能能落落后后机机电电设设备备（产产品品）淘淘汰汰目录（第一批）目录（第一批）1.1.JO2JO2、JO3JO3系系列列，JDO2JDO2、JDO3JDO3系系列列，J2J2、JZJZ系系列列三三相相异异步步电动机电动机（停止生产、尽快更换）（停止生产、尽快更换）n工工信信部部201214201214号号高高耗耗能能落落后后机机电电设设备备（产产品品）淘淘汰汰目录（第二批）目录（第二批）1.1.Y Y、Y2Y2系列电机（停止生产，规定期限内停止使用）系列电机（停止生产，规定期限内停止使用） 四、高效电机产业政策及法律法规：四、高效电机产业政策及法律法规：n上上海海市市经经信信委委、发发改改委委20121812012181号号文文件件：关关于于落落实实本本市市20122012年高效电机推广任务的通知年高效电机推广任务的通知1.1. GB18613-2006 GB18613-2006 能能效效三三级级（普普通通效效率率）禁禁止止生生产产，在在用用逐逐步淘汰步淘汰2.2. 新建、搬迁选用高效电机新建、搬迁选用高效电机3.3. 工信部工信部200967200967号涉及电机（号涉及电机（J J、JOJO、YB)2013YB)2013年底前淘汰年底前淘汰4.4. JS/JSQ JS/JSQ电机电机20152015年底前淘汰年底前淘汰 四、高效电机产业政策及法律法规：四、高效电机产业政策及法律法规：GB18613 GB18613 标准应用解读标准应用解读GB18613 GB18613 标准应用解读标准应用解读电机适用范围：电机类型、电压、转速、冷却方式、设计等两个日期：2011年7月1日2016年9月1日收益收益/2.6kW x 0.7RMB x 8,760 hrs= 15943 RMB75kW6.4kW3.8kW92%(EFF3)81.4kWInputOutput95% (EFF1)78.8kW普通电机损耗普通电机损耗高效电机损耗高效电机损耗五、高效电机节能分析五、高效电机节能分析五、高效电机节能分析五、高效电机节能分析效率定义效率定义效率定义效率定义 ：POutput loadPInputPOutput=hInputP=hPOutputSPLossesPOutput+PInput=hS- -PInputPLossesn电机的效率是指电机所输出的机械能机械能与电源所提供的电能电能之比。用字母“”表示。n高效率高效率意味着在从电能向机械能转化的过程中伴随着更少的能量损失。更少的能量损失。 30通风摩擦损耗通风摩擦损耗(10%)转子损耗转子损耗 (24%)定子铜耗定子铜耗 (34%)杂散损耗杂散损耗 (14%)电机的损耗：定子铁耗定子铁耗(18%)精密的制造精密的制造31如何提高电机的效率？如何提高电机的效率？n更高质量等级铜线n紧凑的端部设计n良好的槽满率n优异的浸漆工艺n适当增加铁心长度（降低电流密度）n优化的电磁设计n更高要求的制造工艺措施降低杂散损耗降低杂散损耗n不降低冷却效果的前提下，使用更小尺寸的风扇。n更高品质的轴承n更高等级的定转子同心度，降低振动、摩擦。降低转子铝耗降低转子铝耗n优异的转子压铸工艺n改进转子绝缘n高压冲模铸铝转子n高的转子动平衡n选用高效片，确保材质的低损耗、高磁感特性。n先进合理的槽形设计。更薄的硅钢片降低定子铜耗降低定子铜耗降低风摩损耗降低风摩损耗降低铁耗降低铁耗如何提高电机的效率？如何提高电机的效率？IEC IEC 效率等级划分的效率数值标准效率等级划分的效率数值标准 不同容量、不同转速下电机的效率对比4 4极电动机的能效等级极电动机的能效等级 我国目前广泛应用的系列电动机效率平均值为我国目前广泛应用的系列电动机效率平均值为87.387.3；高效电动机的效率平均值为高效电动机的效率平均值为90.390.3，超高效电动机其效率平，超高效电动机其效率平均值为均值为91.791.7。 高效电机投资、节能潜力分析高效电机投资、节能潜力分析n国家积极鼓励高效电机推广使用，制定了相关政策：n 财政部、发改委联合颁布了关于做好2011年高效电机推广工作的通知（财建2011-62号），对购买和使用高效电机的企业给予一定额度的财政补贴（2011年标准见表2），该标准持续到2012年年底前：高效电机节能潜力分析（高效电机投资回收期）：高效电机节能潜力分析（高效电机投资回收期）：n以一台常见的18.5kW4极电机为例：nY系列电机效率值为89.3%（IE1级）；n高效电机效率值为91.2%（IE2级）；n超高效电机效率值为92.6%（IE3级）。n按照60%平均负荷率，年运行时间8500小时，实际电能成本0.5元/度进行计算。新建项目采用高效或超高效电机投资回报期对比见下表。高效电机节能潜力分析（高效电机投资回收期）：高效电机节能潜力分析（高效电机投资回收期）：高效电机应用注意：1、高效电机的寿命周期成本（LCC）；2、高效电机的应用范围；3、电机系统的节能；n1、对于符合GB18613-2012规定范围内的低压三相异步电机，应选用高效电动机（IE2级），且考虑财政补贴后，不增加投资，多节电；n2、对年运行时间（小时）负载率（0-100%）4800的电动机（高负荷率、高运行时间）宜选用超高效电动机；n3、高效高压三相异步电机及稀土永磁高效电机，因国家标准、产业政策未强制推行，价格高，可通过技术经济分析后决定。n4、当电机坏掉的时候用（超）高效电机来更换。高效电机应用建议：高效电机应用建议：