一种三相异步电动机系统的能效评分方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种三相异步电动机系统的能效评分方法，属于节能技术。
【背景技术】
[0002] 电动机可用于拖动风机、栗、压缩机等各种设备，被广泛应用于工业、商业、农业、 公用设施以及家用电气等多个领域。电动机系统包括电动机、被拖动装置、传动控制系统及 管网负荷，用电量占社会总用电量的2/3左右。提高电机系统能效水平对于建设资源节约 型、环境友好型社会、推动可持续发展具有重要意义。
[0003] 目前，我国电机系统的能源利用率约比国际先进水平要低10%~30%，运行效率 比国外先进水平低10%~20%，节能潜力巨大。电动机的损耗主要包括定子铜耗、转子铜 耗、铁耗、机械损耗和杂散损耗等，采取高效率电机或者改进工艺流程和调节方法、在最佳 参数下运行、调整系统结构和设备组合方式都能提高电动机系统的能效水平。例如，采用 高效率电机时系统节能量可达2%~8%，采用调速驱动电动机运行时节能量可达10%~ 50%，采用高效机械传动/减速器时节能量可达2%~10%，采用润滑、校正、调整等方式对 电动机系统进行维护时节能量可达1 %~5%。
[0004] 综上所述，现有的国标、专利、研究文献已经对电动机系统的部分能效指标 及其限值做出了规定和研究，例如，《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级 GB18613-2012》规定了三相异步电动机的节能评价值和能效限定值，但没有提出全面的三 相异步电动机能效评分方法，无法对实际运行中的三相异步电动机整体能效水平做出打分 评价，也无法对电动机系统的能效水平进行精细评价。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种三相异步电动机系统的能效 评分方法，该方法可对实时运行中的三相异步电动机系统进行能效评分。
[0006] 本发明采用的技术方案为：一种三相异步电动机系统的能效评分方法，该评分方 法包括以下几个步骤：
[0007] 步骤1)，计算三相异步电动机系统的静态评价指标，包括额定效率评价指标和传 动效率评价指标，具体的静态评价指标计算方法如下：额定效率评价指标Fl的计算公式为 FI = 100X nN/nw，η。为三相异步电动机的额定效率（可查阅所述型号电动机的技术参 数），为国标规定的相应三相异步电动机能效限定值（参考《中小型三相异步电动机能 效限定值及能效等级GB 18613-2012》），单位为％ ;传动效率评价指标F2的计算方法为， 电动机与负载联结一起运行，采用直接联结法时F2 = 0, 一级联结采用皮带联结法时F2 =-3, 一级联结采用齿轮联结法时F2 = -6, 一级联结采用蜗轮蜗杆联结法时F2 = -10。
[0008] 步骤2)，通过实时测量三相异步电动机的输入电压、输入电流，计算三相异步电动 机系统的实时评价指标，包括实时负载率指标，具体的计算方法如下：实时负载率评价指标 F3的计算公式为F3 = IOOX β，其中
为输入电 流，U1为输入电压，β为实时负载率，Un为额定电压，IΝ为额定电流，I。为空载电流，I咖为 额定电压仏时的空载电流。
[0009] 步骤3)，计算三相异步电动机节能降耗水平，包括节能评价指标F4,具体的计算 公式为F4 = 100X E，E = (P1-P/ VP1, E为采取节能运行管理措施后的电动机节能率（具 体措施包括采取调速控制、电能质量控制、减少空载和启动、采用节能风扇和风罩、定期维 护等），P 1为电动机输入功率，P /为采取节能运行管理措施后的电动机输入功率。
[0010] 步骤4)，按照步骤1)~3)计算出三相异步电动机系统的静态评价指标、实时评 价指标和节能评价指标，计算电动机系统的总体能效评分S，S = 0. S=KFjF2HO. 71*F3+F4， 并依据以下分数区间计算电动机系统的总体能效水平：能效评分F多110,能效等级为优+ ; 能效评估分数满足1〇〇< F〈110,能效等级为优；能效评估分数满足90 < F〈100,能效等级 为良；能效评估分数满足80 < F〈90,能效等级为中；能效评估分数满足F〈80,能效等级为 差。
[0011] 有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0012] 采用本方法所述的能效评分方法，可对运行中的三相异步电动机系统进行实时的 能效精细评估，该能效评分方法可输出能效等级和能效分数两种评估结果，通过能效等级 可以直观的看出系统的能效水平，而具体的能效分数可以对同一能效等级的异步电动机系 统的能耗情况进行精细比较。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的总体流程图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
[0015] 如图1所示，本发明采用了提出了一种针对三相异步电动机系统的能效打分评价 体系。该打分体系包括以下几个步骤：
[0016] 步骤1)，计算三相异步电动机系统的静态评价指标，包括额定效率评价指标和传 动效率评价指标，具体的静态评价指标计算方法如下：额定效率评价指标Fl的计算公式为 FI = 100X nN/nw，η。为三相异步电动机的额定效率（可查阅所述型号电动机的技术参 数），为国标规定的相应三相异步电动机能效限定值（参考《中小型三相异步电动机能 效限定值及能效等级GB 18613-2012》），单位为％ ;传动效率评价指标F2的计算方法为， 电动机与负载联结一起运行，采用直接联结法时F2 = 0, 一级联结采用皮带联结法时F2 =-3, 一级联结采用齿轮联结法时F2 = -6, 一级联结采用蜗轮蜗杆联结法时F2 = -10。
[0017] 步骤2)，通过实时测量三相异步电动机的输入电压、输入电流，计算三相异步电动 机系统的实时评价指标，包括实时负载率指标，具体的计算方法如下：实时负载率评价指标 F3的计算公式为F3 = 100X β，其中
为输入电 流，U1为输入电压，β为实时负载率，Un为额定电压，IΝ为额定电流，I。为空载电流，I咖为 额定电压仏时的空载电流。
[0018] 步骤3)，计算三相异步电动机节能降耗水平，包括节能评价指标F4,具体的计算 公式为F4 = 100X E，E = (P1-P/ VP1, E为采取节能运行管理措施后的电动机节能率（具 体措施包括采取调速控制、电能质量控制、减少空载和启动、采用节能风扇和风罩、定期维 护等），P 1为电动机输入功率，P /为采取节能运行管理措施后的电动机输入功率。
[0019] 步骤4)，按照步骤1)~3)计算出三相异步电动机系统的静态评价指标、实时评 价指标和节能评价指标，计算电动机系统的总体能效评分S，S = 0. S=KFjF2HO. 71*F3+F4， 并依据以下分数区间计算电动机系统的总体能效水平：能效评分F多110,能效等级为优+ ; 能效评估分数满足1〇〇< F〈110,能效等级为优；能效评估分数满足90 < F〈100,能效等级 为良；能效评估分数满足80 < F〈90,能效等级为中；能效评估分数满足F〈80,能效等级为 差。
[0020] 静态评价指标、实时评价指标和节能评价指标在总体能效评分中的权重系数取值 方法和依据：
[0021] 在调研分析了我国三相异步电动机系统的能效水平、发展与应用现状后，以百分 制均衡评价电动机系统的静态能效和实时能效，并将采取节能措施后的节能率作为总体能 效评分的附加分。另外，由于三相异步电动机负载率在70%以上时，就处于经济运行状态 (具体见附表1)，设定实时评价指标的权重系数为〇. 71。
[0022] 附表1三相异步电动机的运行区域
[0024] 同时，由于电动机始终与负载联结在一起运行，当不直接联结，而采用其它联结方 法时，就会增加传动环节，从而会降低系统的传动效率，具体见附表2。所以在静态评价指标 中以传动效率降低率为依据，将传动效率评价指标以负分计入。
[0025] 附表2电动机联结方法和传动效率
[0027] 以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实 施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施 方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种三相异步电动机系统的能效评分方法，其特征在于：该评分方法包括如下能效 评价指标及能效评分步骤： 步骤1)，计算三相异步电动机系统的静态评价指标，包括额定效率评价指标和传动效 率评价指标： 步骤1. 1)，额定效率评价指标F1的计算公式如下：式中，^^为二相异步电动机的额定效率，单位为％;Πu/为国标规定的相应二相异步电 动机能效限定值，单位为％ ; 步骤1. 2)，传动效率评价指标F2的计算方法如下： 电动机与负载联结一起运行时， (1) 若采用直接联结法，则F2 = 0 ; (2) 若一级联结采用皮带联结法，则F2 = -3 ; (3) 若一级联结采用齿轮联结法，则F2 = -6 ; (4) 若一级联结采用蜗轮蜗杆联结法，则F2 = -10 ; 步骤2)，通过实时测量三相异步电动机的输入电压、输入电流，计算三相异步电动机系 统的实时评价指标，包括实时负载率指标，实时负载率评价指标F3的计算公式如下： F3 = 100Xβ式 2)，式中，β为实时负载率山为输入电流为输入电压；UN为额定电压；ΙΝ为额定电流；IDN为额定电压U#寸的空载电流；I。为空载电流； 步骤3)，计算评价三相异步电动机技术节能降耗水平，包括节能评价指标F4,计算公 式如下：式中，E为采取节能运行管理措施后的电动机节能率，具体措施包括采取调速控制、电 能质量控制、减少空载和启动、采用节能风扇和风罩、定期维护A为电动机输入功率；P/ 为采取节能运行管理措施后的电动机输入功率； 步骤4)，按照步骤1)~3)计算出三相异步电动机系统的静态评价指标、实时评价指 标和节能评价指标，计算电动机系统的总体能效评分S，S= 0.S^KFi+Fj+O. 71*F3+F4，并依 据以下分数区间计算电动机系统的总体能效水平：能效评分F多110,能效等级为优+ ;能 效评估分数满足100 <F〈110,能效等级为优；能效评估分数满足90 <F〈100,能效等级为 良；能效评估分数满足80 <F〈90,能效等级为中；能效评估分数满足F〈80,能效等级为差。
【专利摘要】本发明公开了一种三相异步电动机系统的能效评分方法，主要包括以下步骤：根据电动机技术参数和与负载联结的方式计算静态评价指标；根据电动机的实时输入电流、输入电压等，计算电动机系统的实时评价指标；根据采取节能运行管理措施后的电动机节能率计算电动机系统的节能评价指标；根据总体能效评分及评分区间计算三相异步电动机系统的总体能效评估等级。本发明可输出能效分数和能效等级两种评估结果，能够直观地看出三相异步电动机系统的能效水平。
【IPC分类】G01R31/34, G06Q50/06, G06F19/00
【公开号】CN105259504
【申请号】CN201510759699
【发明人】周赣, 李永昆, 符旺, 秦成明, 顾伟, 傅萌
【申请人】东南大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月10日