第六節電氣設備與節約用電
一、我國電氣設備的分布與用電概況
1.據統計，我國工業中電動機的用電量約占50%，如果包括所有行業，電動機在總用電量中的比重可能在65%以上。所以，電動機的節約用電是電能利用中的關鍵課題。
由於表列各個行業的百分數反映不出絕對值，但是，除了電化廠以外，各行各業都擁有大量的異步電動機，當然是節約用電的第一重點。
2.同步電動機在總用電量中的比重可能超過15%，今後還可能增加。它在化肥廠、焦化廠中，占有44%，與異步電動機同等重要。在鋼鐵工業中，雖隻占10%，但其容量較大，在節約用電上也是大有可為的。
3.電熱電爐在鋼鐵和機械工業中占有很大比重，這方麵節約用電潛力很大。尤其是鋼鐵廠中，電爐負荷占70%以上，絕對值也很大，也是節約用電的重點。
4.整流設備在電化廠中占87%，絕對值也不小，今後還會有很大發展，節電潛力也是相當大的。尤其是產生高次諧波問題，將是節約用電中新的課題。
二、電動機節電的主要途徑，在於提高電動機的效率和調速運行
1.據上海電器科研所介紹，1979年國家計委統計，我國工業企業用電設備為1.64億千瓦，其中電動機約為1.26億千瓦，占77%。10年來，我國工業產值翻了一番，用電設備與電動機的數量以及發電裝機容量大體上增加了一倍。1988年，我國發電設備總容量為11132.2萬千瓦，按用電設備與發電設備的比值為3計算，約為3.3億千瓦，其中電動機約為2.5億千瓦。由此可見，電動機的節約用電具有舉足輕重的地位。
2.我國電動機基本上是建國初期的仿製產品，比國外先進產品的效率低2—3%。近年來，我國先後完成了小型V係列和中型VI係列高效率異步電動機的研究試製工作。
如果新係列完全代替舊係列，估計年節約用電約為125億千瓦時，相當於250萬千瓦發電設備一年的發電量。
美國能源部的報告認為，設計采用高效率整馬力交流三相電動機是節電的重要措施之一。中小功率電動機及拖動機械在達到使用壽命7—10年後，必須進行更新改造，所以，節電的主要努力應放在中小型電動機上。
3.美國能源部估計，現有的電動機全部更新，加上新增電動機都是高效率的，美國節電的最大潛力可達500億千瓦時。如果政府製定節電計劃，采取鼓勵政策，到1990年，有可能節電348億度，否則隻能節電170億度左右。這些數字表明，節約用電是大有可為的。
保持電壓質量合格是電動機安全經濟運行的重要條件。對於已經設計製造並投入運行的電動機來講，保持電壓質量合格是很重要的。現列出電壓波動時對電動機各項性能、指標的影響。
4.造成電壓質量不合格的主要原因，一是缺電，不僅缺有功電力，尤其缺無功電力；二是電網結構不夠健全，尤其是農村電網，電壓損失很大；三是用電單位管理不善。從我國目前情況看，缺少有功電力不是短期內能夠解決的，必須嚴格執行計劃用電。關於缺少無功電力和電網改造問題，幾年來有很大進展，但在農村還未引起重視。因此，保證電壓合格最重要的措施―是就地進行無功補償，加強對電壓質量的管理工作。對於短時工作製、斷續周期性工作製運轉的電動機.必須對電容器組安裝自動投切裝靑，隨著負荷與電壓的變化，及時調整電容器的容量。對於多級變壓並有衝擊負荷裝置的企業，農村電網電壓波動很大的地區，應當采用帶負荷調壓的變壓器，及時調整供電電壓。此外，把單相負荷均勻地接在三相網絡上，保持三相電壓平衡，也是不可忽視的。
5.防止空載、輕載運行，可以降低損耗，提高效率。電動機空載、輕載運行情況，在農村和機械製造業中較多。在農村灌溉季節，由於電壓低，往往更換大容量電動機，耗電多，功率因數低，引起惡性循環。目前，一方麵要加強技術教育，研究簡便經濟的辦法，例如外加可控矽調壓裝置等。一般講，防止空載輕載運行，提高電動機的負載率，要注意三點：
選擇經濟運行方式。為了適應尖峰負荷，應選用幾台容量不等的電動機，根據效率特性，合理起停，分配負荷。
更換為較小容量的電動機或安裝自動斷電裝置，但應注意要以有功功率減少為原則，或者起動時的耗電量應小於空轉時的耗電量。此外，還應注意，由於頻繁起動，會引起輸出功率降低和電動機性能變化，更換時要求保持在允許範圍以內。
將定子繞組接法由三角形改為星形連接。由於電流增加，鐦損增加，溫升增高。一般講，當負載率低於40%時，這種方法是可行的，既能保證正常運行，又可收到節電效果。
6.正確選擇和實現電動機調速運行，使電動機適應各種工況的需要。
7.在工礦企業中，泵、風機，壓縮機等是數量較多的動力設備，都是采用異步電動機拖動的。這些設備輸出的流量與轉速成正比，而消耗的功率卻與轉速的三次方成正比。因此，在滿足輸出流量的需要時，如果能使電動機調速運行，靈活有效地降低轉速，就可以顯著地節約用電。
目前，在生產、輸送氣體或液體的過程中，普遍采用閥門調節的傳統控製方式，其實質就是用改變管道阻力的辦法來改變流量，耗電量很大。如果采取改變電動機轉速進行調節，就可以傳約很大的功率。
變頻調速。即采用改變電源頻率的方法，直接調節電動機定子旋轉磁場的同步轉速。當轉差率5變化不大時，基本上與力成正比。為了使力發生變化時，磁通少保持不變，從而使勵磁電流和功率因數保持不變，電源電壓廠，必須與力成比例地變化，即應使的比值保持恒定。在恒轉矩調速下的變頻裝置就是根據這一要求設計的。否則，如（正常運行時的額定磁通X將引起磁路過飽和，導致勵磁電流增加，降低功率因數；變頻調速可使按不同規律變化，實現恒轉矩或恒功率調速，適應不同負載的需要，調速範圍較大，平滑性能較好，隨著可控矽和電子計算機的應用，這種方法很有發展前途。
改變轉差率調速。例如，在轉子電路串接電阻調速，改變定子電壓調速，串聯調速，脈衝調速，以及在次級電路中引入附加電動勢進行調速等。這些方法的共同特點是，在調速過程中均產生大量的轉差功率，並消耗在轉子電路，使轉子發熱，經濟性能較差。但是，由於串接電阻調速係統簡單，容易實現，故在起重、運輸等機械設備上應用較廣。在大功率繞線型電動機上，一般以采用串級調速較好。
我國生產的舊型號電動機，體積小，重量輕，效率低，容量越小，效率越低，挖潛節電大有可為。因此，一方麵要加強維修保養，及時消除灰塵與油汙，保證通風流暢，適時潤滑，注意溫升，按照規程運行等；另一方麵，要在修理時采用先進工藝與方法，努力降低損耗，節約用電。在降低鐦損方麵要注意兩條措施：一是繞組重繞時應選用先進的繞組型式；如果更換繞組，增加匝數或導線截麵積時，應采用耐溫、較薄的絕緣材料，複合槽楔或磁性槽楔等，以減少繞組的電阻和齒諧波造成的損耗。
二是對絕緣進行清洗時，應采用洗滌劑溶液廠對於不需烘幹的局部清洗的電動機，可選用混合液劑進行清洗，絕緣的浸漆及烘幹，應采用無溶劑滴浸工藝和遠紅外加熱、供幹方式。
在降低鐵損耗方麵：要防止鐵芯磨：損和長期處於高溫振動狀態，避免導磁性能變劣，鐵芯絕緣老化和增加鐵芯的飽和程度等。
在降低通風和摩擦損耗方麵：轉子表麵保持平滑，減少風阻。軸承采用摩擦係數小、性能好的潤滑脂。目前沿用的雙向旋轉的徑向葉片風扇，可改為單向機翼型軸流風扇。
四、電加熱設備節電的主要途徑，在於采用新技術、新設備、改進工藝和操作。