12月4日,在由国家精密微特电机工程技术研究中心、上海有色网信息科技股份有限公司、宁波招宝磁业有限公司、浙江电驱动创新中心主办的IEMC 2024SMM(第四届)电机年会暨产业链博览会——电机创新原材料论坛上,上海电机系统节能工程技术研究中心副总师、全国旋转电机标准化技术委员会委员,教授级高工黄坚对我国低压三相异步电动机效率发展进行了概述。
1. 低压三相异步电动机效率发展简况
低压三相异步电动机的定义:
一般指三相交流电压为380V的工业用三相异步电动机。早期三相异步电动机的功率范围为0.75~90kW,中心高(或机座号)为H80~280;随着技术的不断发展,目前的功率范围已扩大为0.75~1000kW,中心高(或机座号)为H80~450。
跟随国民经济的持续发展,目前我国中小型电机行业已成为全球中小型电机产品制造、出口大国。中小型电机产品发展可分为二个阶段:
•第一个阶段(自1950年建国初期起):我国尚未形成自己的工业基础和标准体系,主要采用了原苏联国家标准体系。该阶段的主要代表产品有:J、JO和J2、JO2系列电机产品等。
•第二个阶段(自1978年改革开放起):开始转入采用国际电工委员会IEC标准体系。该阶段的主要代表产品:1)Y、Y2、Y3、YX3系列电机产品等;2)YE2、YE3、YE4系列电机产品等。
由上述的JO2、Y、Y2、YE2、 YE3、YE4和YE5等系列效率的对比情况可知:
1)自上个世纪60年代~本世纪初,三相异步电动机的效率基本相当。自2010起,效率发生了很大变化,电动机的效率大幅度提高;
2)小功率电动机效率提高的较多,其中同功率1.1kW,YE5比Y2电机提高了13.3%,为此YE5电机体积需放大,成本也增加较多;
3)而大功率电动机效率提高的较小,其中同功率200kW,YE5仅比Y电机提高了2.9%,相对小功率电机而言,成本增加的较少。
2. 对低压三相异步电动机效率的探讨
1)按照IEC TS 60034-31:2021《旋转电机 第31部分:包括变速应用的能效电动机的选择 应用导则》(该标准已等同转化为国标GB/T 29326-2023),按全生命周期成本考虑,用电成本约占96%,购入和安装成本约占2.5%,维修成本占1.5%,所以应该说电动机的效率越高越好;
2)近些年,随着国内硅钢行业的技术进步,无取向硅钢的品种不断增多、产能和产量也大幅度增长,基本上满足了国内中小型电机行业的发展需要,给国内中小型电机行业开发各种高效率电机提供了有力的技术保障。
3)提高电动机效率的方法,从设计和制造角度考虑,主要还是以多用材料和用好材料为主,对于硅钢片则应选用低损耗材料。
由于目前国内中小型电动机已全面采用IEC标准,受IEC相关标准(如IEC 60072-1标准,对应GB/T 4772.1)的限制,更高的效率实现起来有难度。如右图中的P、N和M等尺寸均为极限尺寸, 对于较小功率的电机实现IE4、IE5效率,考虑放大直径是比较困难的。
4)基于上述原因,故IEC60034-30-1:2014给出了各种类型电动机所能达到各级效率等级的难易程度,如下表所示:
5) IEC 60072-1:2022《旋转电机尺寸和输出功率等级 第1部分:机座号56~400和凸缘号55~1080》为最新修订版本,新增了:机座号、轴伸、额定功率和凸缘号的对应关系。对于全封闭风冷(IC41)笼型转子三相感应电动机如右表所示。