电机系统节能评估及计算方法介绍
54日用电器/Electrical Appliances
技术?创新/Technology and Innovation
电机系统节能评估及计算方法介绍
程 磊 姚 磊 何晁煜
（威凯检测技术有限公司 广州 510663）
摘要：随着我国经济的发展，工业电机系统被大量地应用于很多方面，虽然我国电机系统能效水平在逐步提高，但是总体能效水平仍然较低。根据资料显示：每节约1度电，相当于节约了0.4 kg 的标准煤，也相当于减少了0.997 kg 二氧化碳的排放。电机系统低效运行造成了我国巨大的电能浪费，因此电机系统能效的提升非常迫切。本文主要介绍提升电机系统能效典型的三种方法，每一种方法都有相对应的节能减排量的计算，这些内容主要来源于Small-scale Methodology: Energy efficiency in motor systems 。关键词：电机系统；能效提升；方法；介绍
Abstract：With the development of China’s economy, industrial motor system has been widely used in many as-pects. Although China’s motor system energy efficiency level is gradually improved, the overall level of energy ef-ficiency is still low. According to the data, it shows that, every 1 kwh of electricity is equal to saving 0.4 kilograms of standard coal, and it is also equivalent to reducing the 0.997 kg of carbon dioxide emissions. Inefficient operation of the motor system has resulted in a huge waste of power in our country, so the energy efficiency of the motor system is very urgent. This paper mainly introduces three kind of technical measures to enhance energy efficiency of the motor system, and each kind of measure has such corresponding reductions. The content mainly comes from Small-scale
Methodology: Energy efficiency in motor systems .
Key words：motor system; energy efficiency improvement; method; introduction
Introduction of Energy Saving Evaluation and Calculation Method for Motor System
现行的工业电机系统能效的提升方法主要包括高效电机的替换、更换电机设备（风机、泵、压缩机等）和变速或变频驱动器（VSDs /VFDs）的应用，只有合理地利用这些措施，电机系统的节能才能达到理想的水平。
1高效电机的替换及减排量的计算
高效电机的替换是指用新的和高效的电机更换低效的(只引入高效电机），在更换现有的电机的同时不改变与电机相连的泵，流体流量保持跟基线情景一致，基线情景是指未改造前的电机系统运行的工况。
1.1电机的负载是波动时的减排量的计算
此计算方法适用于替换后的高效电机与原来相比体
积更小的情况。
（1）
注：
ER y —第y 年的减排量(t CO 2/yr)；
EC i,PJ,y —在y 年计入期检测到的电机s 的耗电量i （MWh）；
n—在基准线情况下消耗电力的电机系统数量；l y —仅适用于电网节电情况。 在y 年内，用于安装电机系统的电网的年平均技术性损耗（传输和分配），以分数表示；
△η—与基准电机相比，项目所用高效电机所提升
电机的选型计算
3873滚珠丝杠电机选型计算 设计要求： 夹具加工件重量：W1=300kg 提升部位重量：W2=100kg 行走最大行程：S= 1200mm 最大速度：V=20000mm/min 使用寿命：Lt=20000h 滑动阻力：u=0。01 电机转数：N=1333RPM 运转条件： v（m/min) 加速下降时间：T1=0.75S 匀速下降时间T2=3S 减速下降时间T3=0.75S t(sec) 加速上升时间T4=0.75S 匀速上升时间T5=3S 减速上升时间T6=0.75S 匀速下降3s 1，螺杆轴径，导程，螺杆长度选定 a：导程（l） 由电机最高转数可得
L大于或等于V/N=20000/1333=15mm 即导程要大于15mm，根据THK样本得导程16mm 即L=16mm b：轴负荷计算 1，加速下降段 a1=V/T=20000/60X0.75=444(mm/s2)=0.444m/s2 f=u(W1+W2)xG=0.01(300+100)x9.8=40N F1=(W1+W2)xG-f-(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8-40-(300+100)x0.444=3702N 2,匀速下降段 F2=(W1+W2)xG-f=(300+100)x9.8-40=3880N 3减速下降段 F3=(W1+W2)xG-f+(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8-40+(300+100)x0.444=4058N 4 加速上升段 F4=(W1+W2)xG+f+(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8+40+(300+100)x0.444=4137N 5，匀速上升段 F5=(W1+W2)xG+f=(300+100)x9.8+40=3960N
步进电机的计算与选型---实用计算
步进电机的计算与选型 对于步进电动机的计算与选型，通常可以按照以下几个步骤： 1) 根据机械系统结构，求得加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J ; 2) 计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T ； 3) 取其中最大的等效负载转矩，作为确定步进电动机最大静转矩的依据； 4) 根据运行矩频特性、起动惯频特性等，对初选的步进电动机进行校核。 1. 步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 的计算 加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 是进给伺服系统的主要参数之一，它对选择电动机具有重要意义。eq J 主要包括电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件等折算到电动机转轴上的转动惯量等。 2. 步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T 的计算 步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同的。通常考虑两种情况：一种情况是快速空载起动（工作负载为0），另一种情况是承受最大工作负载。 （1）快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩eq1T eq1amax f 0T =T +T +T (4-8) 式中 amax T ——快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩，单位为N ·m ； f T ——移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，单位N ·m ； 0T ——滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩，单位为N ·m 。 具体计算过程如下： 1）快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩： amax eq 2T =J =60eq m a J n t πε （4-9） 式中 eq J ——步进电动机转轴上的总转动惯量，单位为2kg m ?； ε——电动机转轴的角加速度，单位为2/rad s ； m n ——电动机的转速，单位r/min ； a t ——电动机加速所用时间，单位为s ，一般在0.3~1s 之间选取。 2）移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩： f T =2F i πη摩h P （4-10）
电动机的选择及设计公式
一、电动机的选择 1、空气压缩机电动机的选择 1.1电动机的选择 （1）空压机选配电动机的容量可按下式计算 P=Q(Wi+Wa) ÷1000ηηi2 (kw) 式中P——空气压缩机电动机的轴功率，kw Q——空气压缩机排气量，m3/s η——空气压缩机效率，活塞式空压机一般取0.7~0.8（大型空压机取大值，小型空压机取小值），螺杆式空压机一般取0.5~0.6 ηi——传动效率，直接连接取ηi=1；三角带连接取ηi=0.92 Wi——等温压缩1m3空气所做的功，N·m/m3 Wa——等热压缩1m3空气所做的功，N·m/m3 Wi及Wa的数值见表 Wi及Wa的数值表（N·m/m3） 1.2空气压缩机年耗电量W可由下式计算 W= Q(Wi+Wa)T ÷1000ηηiηmηs2 (kw·h) 式中ηm——电动机效率，一般取0.9~0.92 ηs ——电网效率，一般取0.95 T ——空压机有效负荷年工作小时
2、通风设备电动机的选择 （1）通风设备拖动电动机的功率可按下式计算 P=KQH/1000ηηi (kw) 式中K——电动机功率备用系数，一般取1.1~1.2 Q——通风机工况点风量，m3/s H——通风机工况点风压轴流式通风机用静压，离心式通风机用全压，Pa η——通风机工况点效率，可由通风机性能曲线查得 ηi——传动效率，联轴器传动取0.98，三角带传动取0.92 （2）通风机年耗电量W可用下式计算 W=QHT/1000ηηiηmηs 式中ηm——电动机效率， ηs ——电网效率，一般取0.95 T ——通风机全年工作小时数 3、矿井主排水泵电动机的选择 （1）电动机的选择 排水设备拖动电动机的功率可按下式计算 P=KγQH/1000η (kw) 式中K——电动机功率备用系数，一般取1.1~1.5 γ——矿水相对密度，N/m3 Q ——水泵在工况点的流量，m3/s H ——水泵在工况点的扬程，m
电动机系统节能技术
电动机系统节能技术 电动机系统节能技术概述 电动机节能概念： 主要包括更新淘汰低效电动机及高耗电设备；节能电动机概念和技术，合理匹配电动机系统，提高电动机效率；以先进的电力电子技术传动方式改造传统的机械方式，实现被拖动装置控制和设备制造；推广软启动装置、无功补偿装置、计算机自动控制系统技术、优化电动机系统的运行和控制。 高效电动机： 高效电动机（YX、YX 等系列）通常指高效率三相异步电动机。效率水平能达到或超过电动机能效国家标准（GB18613-2002）所规定的节能评价值的电动机。 电动机能效国家标准： 电动机能效国家标准是“中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值”，国标号为GB18613-2002。由国家质量监督检验检疫总局于2002年1月10日发布，2002年8月1日实施。能效限定值是电动机最低效率允许值，是强制性指标；节能评价值是高效电动机的认
定值，是推荐性指标。 高效电动机节能效果： 高效电动机与普通电动机相比，优化了总体设计，选用了高质量的铜绕组和硅钢片，降低了各种损耗，损耗下降了20%-30%，效率提高2%-7%；投资回收期一般为1-2年，有的短至几个月。 （54）YX2型高效节能电动机 为了节约能源和保证企业的连续安全生产，要求企业装有的电动机均应处于合理、经济运行状态，即电动机在运行中要有高的效率和功率因数，且使用寿命长，性能良好，安全可靠。 但实际运行中的电动机等设备，绝大多数不能满足上述要求。以我油田采油三厂为例，在增压注水系统中运行的电动机，绝大多数存在着匹配不合理、选用电动机容量裕度过大等问题，便“大马拉小车”的现象十分突出，造成电能大量浪费。其原因既有电机设计，制造方面的问题，又有以往在电动机的选用上，忽视了设备的运行经济指标，使电动机的运行效率和功率因数偏低所致。为了改变这一状况，现积极采用高效节能电动机。下面以南阳防爆电机厂新开发设计的
步进电机——步进电机选型的计算方法
步进电机——步进电机选型的计算方法 步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。 ◎驱动模式的选择 驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。 下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。 ●必要脉冲数的计算 必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。必要脉冲数按下面公式计算： 必要脉冲数＝ 物体移动的距离 距离电机旋转一周移动的距离× 360 o 步进角 ●驱动脉冲速度的计算 驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。 驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。 （1）自启动运行方式 自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。 自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。 自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下： 驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数[脉冲]
定位时间[秒] （2）加/减速运行方式 加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。 加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。在加/减速运行方式中，因为速度变化较小，所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下： 必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 驱动脉冲速度[Hz]= 定位时间[秒]－加/减速时间[秒] ◎电机力矩的简单计算示例 必要的电机力矩＝（负载力矩+加/减速力矩）×安全系数 ●负载力矩的计算（TL） 负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。步进电机驱动过程中始终需要此力矩。负载力矩根据传动装置和物体的重量的不同而不同。许多情况下我们无法得到精确的系统参数，所以下面只给出了简单的计算方法。 负载力矩可以根据下面的图表和公式来计算。 （1）滚轴丝杆驱动
DB13_T2025-2014电动机系统变频调速节能改造规程
ICS03.080.01 A 12 DB13 河北省地方标准 DB 13/T 2025—2014 电动机系统变频调速节能改造规程 2014-07-07发布2014-07-31实施河北省质量技术监督局发布
DB13/T 2025—2014 前言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由石家庄市质量技术监督局提出。 本标准起草单位：河北玖翔节能技术有限公司、河北省冶金行业协会、石家庄经济学院、河北省产 品质量监督检验院、石家庄市节能监察中心。 本标准主要起草人：刘庆荣、焦辉广、王大勇、刘勇军、杨计延、陈俊芬、秦彭、于洋、刘东水、 王孟。
电动机系统变频调速节能改造规程 1 范围 本标准规定了电动机系统变频调速节能改造的总则、改造、验收与维护服务。 本标准适用于电动机系统变频调速节能改造项目。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 24915 合同能源管理技术通则 GB/T 13471-2008 节电技术经济效益计算与评价方法 GB 50168 电气装置安装工程 电缆线路施工及验收规范 GB/T 19012-2008质量管理 顾客满意 组织处理投诉指南 3 总则 3.1 基本原则 电动机系统节能改造应遵守国家法律法规及产业政策要求，执行国家、行业和地方相关技术标准的规定，遵循安全、环保、节能、适用的原则。 3.2 基本要求 3.2.1 节能改造单位应具备电动机系统能耗基准确定及测试能力，并与之相匹配的技术人员和检测仪器。 3.2.2 现场设备工况采集时须遵守用能企业相关安全操作规程。 4 改造 4.1 改造准备 4.1.1 确定改造意向 根据用能单位电动机系统的能耗管理现状、拟改造的节能项目需求，确定改造意向。 4.1.2 采集电动机系统设备工况 统计了解用能企业电动机系统的运行情况，采集各设备数据。采集数据时应以实测数据为主，同时采集额定数据及1年内运行记录。工况采集表参见附录A。 4.1.3 进行节能诊断 4.1.3.1 计算、分析采集数据，确定节能潜力。
步进电机选型的计算方法[1]
步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。 ◎驱动模式的选择 驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。 下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。 ●必要脉冲数的计算 必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。必要脉冲数按下面公式计算： 必要脉冲数＝ 物体移动的距离 距离电机旋转一周移动的距离× 360 o 步进角 ●驱动脉冲速度的计算 驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。 驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。 （1）自启动运行方式 自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。 自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。 自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下： 驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数[脉冲] 定位时间[秒]
（2）加/减速运行方式 加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。 加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。在加/减速运行方式中，因为速度变化较小， 所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下： 必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 驱动脉冲速度[Hz]= 定位时间[秒]－加/减速时间[秒] ◎电机力矩的简单计算示例 必要的电机力矩＝（负载力矩+加/减速力矩）×安全系数 ●负载力矩的计算（T L） 负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。步进电机驱动过程中始终需要此力矩。负载力矩根据传动装置和物体的重量的不同而不同。许多情况下我们无法得到精确的系统参数，所以下面只给出了简单的计算方法。 负载力矩可以根据下面的图表和公式来计算。 （1）滚轴丝杆驱动
步进电机选用计算方法
步进电机选用计算方法 步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。 选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。 选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。 选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。 选择步进电机需要进行以下计算： （1）计算齿轮的减速比 根据所要求脉冲当量，齿轮减速比i计算如下: i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步进电机的步距角（o/脉冲） S ---丝杆螺距（mm) Δ---(mm/脉冲） （2）计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。 Jt=J1+（1/i2)[(J2+Js）+W/g（S/2π)2] （1-2） 式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2) J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2)
建筑节能计算文件
建筑节能计算文件
（居住建筑） 目录 一、体形系数计算书（页） 二、各朝向窗墙比计算书（页） 三、设计建筑屋顶和外墙保温做法表（表A-1）（页） 四、总体热工性能直接判定表（表A-2）（页） 注：1、如屋顶和外墙保温采用非推荐做法，在二、三项之间应增加围护结构热工计算书 2、当设计建筑物外窗窗墙比大于《居住建筑节能设计标准》 （DBJ11-602-2006）表5.3.1-1的规定值，或外窗的传热系数大于表5.2.2 的限值时，应以‘参照建筑对比法计算表’（表A-3）取代‘总体热工性 能直接判定表’（表A-2）。 3、体形系数和各朝向窗墙比计算应有计算过程。
目录 一、体形系数计算书（页） 二、各朝向窗（包括透明幕墙）窗墙比和总窗墙比计算书（页） 三、屋顶透明部分面积计算书（页） 四、甲类建筑热工性能判断表（附录D-1）（页） 五、设计建筑围护结构做法表（附录D-4）（页） 注：1、如屋顶和外墙保温采用非推荐做法，在三、四项之间应增加围护结构热工计算书。 2、体形系数和各朝向窗墙比、屋顶透明部分面积比计算应有计算过程。
目录 一、体形系数计算书（页） 二、各朝向窗（包括透明幕墙）窗墙比计算书（页） 三、屋顶透明部分面积计算书（页） 四、乙类建筑热工性能判断表（附录D-2）（页） 五、设计建筑围护结构做法表（附录D-4）（页） 注：1、如屋顶和外墙保温采用非推荐做法，在三、四项之间应增加围护结构热工计算书。 2、当设计建筑物各朝向窗墙比和屋顶透明部分面积比大于《公共建筑 节能设计标准》（DBJ01-621-2005）第3.1.5.1条和3.1.6.2条的规定 值，或围护结构传热系数大于表3.2.2-2的限值时，应以‘乙类建筑 热工性能权衡判断计算表’（附录D-3）取代‘乙类建筑热工性能判 断表’（附录D-2）。 3、体形系数和各朝向窗墙比、屋顶透明部分面积比计算应有计算过程。
电机系统节能改造
电机系统节能改造 一、概述 电机是一种应用量大、使用范围广的高耗能动力设备。据统计，我国的总装机容量约为4亿千瓦，年耗电量约为6000亿kwh，约占工业用电的70—80%。我国以中小型电机为主，约占80%，而中小型电机耗损的电量却占总损耗量的90%。电机在我国的实际应用中，同国外相比差距很大，机组效率为75%，比国外低10%；系统运行效率为30—40%，比国际先进水平低20—30%。因此在我国中小型电机具有极大的节能潜力，推行电机节能势在必行。 由于异步电机结构简单、制造方便、价格低廉、坚固耐用、运行可靠，可用于恶劣的环境等优点，在工农业生产中得到了广泛的应用。特别是对各行各业的泵类和风机的拖动上非彼莫属，因此，拖动泵类和风机的电机节能工作倍受重视。 随着科学技术的飞速发展，特别是电力电子技术、微电子技术、自动控制技术的高度发展和应用使变频器的节能效果更为显著。它不但能实现无级调速，而且在负载不同时，始终高效运行，有良好的动态特性，能实现高性能、高可靠性、高精度的自动控制。相对于其它调速方式（如：降压调速、变极调速、滑差调速、交流串级调速等），变频调速性能稳定、调速范围广、效率高，随着现代控制理论和电力电子技术的发展，交流变频调速技术日臻完善，它已成为交流电机调速的最新潮流。变频调速装置（变频器）已在工业领域得到广泛应用。 使用变频器调速信号传递快、控制系统时滞小、反应灵敏、调节系统控制精度高、使用方便、有利于提高产量、保证质量、降低生产成本，因而使用变频器是厂、矿企业节能降耗的首选产品。 变频电机节电器是一种革命性的新一代电机专用控制产品，基于微处
理器数字控制技术，通过其内置的专用节电优化控制软件，动态调整电机运行工程中的电压和电流，在不改变电机转速的条件下，保证电机的输出转矩与负荷需求精确匹配，从而有效避免电机因出力过度造成的电能浪费。 交流电动机是当前应用最广泛的电机，约占各类电动机总数的85%，它具有结构简单、价廉、不需维护等优点，但它的弱点是调速困难，因而在许多应用场合受到限制或借助机械方式来实现调速。 变频器就负载类型而言主要有两方面的典型应用：1、恒转矩应用；2、变转矩应用。就应用的目的而言主要有：1、以改进工艺为主要目的，确保工艺过程中的最佳转速、不同负载下的最佳转速以及准确定位等。以其优良的调速性能，提高生产率、提高产品质量、提高舒适性，使设备合理化，适应或改善环境等。2、以节能为主要目的——以流量或压力需要调节的风机、泵类机械的转速控制来实现节能，改造效果非常显著。 二、变频调速的原理 在企业所使用的耗电设备中风机、水泵、空压机、液压油泵、循环泵等电机类负载占绝大多数。由受到技术条件限制，这类负载的流量、压力或风量控制系统几乎全部是阀控系统，即电机由额定转速驱动运转，系统提供的流量、压力或风量恒定，当设备工作需求发生变化时，由设在出口端的溢流、溢压阀或比例调节来调节负载流量、压力或风量、从而满足设备工况变化的需要。而经溢流溢压阀或比例调节阀溢流溢压后，会释放大量的能量，这部分耗散的能量实际上是电机从电网吸收能量中的一部分，造成了电能极大的浪费。从这类负载的工作特性可知，其电机功率与转速立方成正比，而转速又与频率成正比。如果我们改变电机的工作方式，让它不总是在额定工作频率下运转，而是改由变频调整控制系统进行启停控制和调整运行，则其转速就可以在0~2900r/min的范围内连续可调，即输出的流量、压力或风量也随之可在0~100%范围内连续可调，使之与负载的
电机选型计算-个人总结版
电机选型-总结版 电机选型需要计算工作扭矩、启动扭矩、负载转动惯量，其中工作扭矩和启动扭矩最为重要。 1工作扭矩T b计算： 首先核算负载重量W，对于一般线形导轨摩擦系数μ=0.01，计算得到工作力F b。 水平行走：F b=μW 垂直升降：F b=W 1.1齿轮齿条机构 一般齿轮齿条机构整体构造为电机+减速机+齿轮齿条，电机工作扭矩T b的计算公式为： T b=F b?D 2 其中D为齿轮直径。 1.2丝杠螺母机构 一般丝杠螺母机构整体构造为电机+丝杠螺母，电机工作扭矩T b 的计算公式为： T b=F b?BP 2πη 其中BP为丝杠导程；η为丝杠机械效率（一般取0.9~0.95，参考下式计算）。 η=1?μ′?tanα1+μ′ tanα
其中α为丝杠导程角；μ’为丝杠摩擦系数（一般取0.003~0.01，参考下式计算）。 μ=tanβ 其中β丝杠摩擦角（一般取0.17°~0.57°）。 2启动扭矩T计算： 启动扭矩T为惯性扭矩T a和工作扭矩T b之和。其中工作扭矩T b 通过上一部分求得，惯性扭矩T a由惯性力F a大小决定： F a=W?a 其中a为启动加速度（一般取0.1g~g，依设备要求而定，参考下式计算）。 a=v t 其中v为负载工作速度；t为启动加速时间。 T a计算方法与T b计算方法相同。 3 负载转动惯量J计算： 系统转动惯量J总等于电机转动惯量J M、齿轮转动惯量J G、丝杠转动惯量J S和负载转动惯量J之和。其中电机转动惯量J M、齿轮转动惯量J G和丝杠转动惯量J S数值较小，可根据具体情况忽略不计，如需计算请参考HIWIN丝杠选型样本。下面详述负载转动惯量J的计算过程。 将负载重量换算到电机输出轴上转动惯量，常见传动机构与公式如下：
步进电机选型计算方法
1步进电机 步进电机驱动器 无刷电机 无刷电机驱动器 地址：深圳宝安区 TEL ：2 朱生 步进电机选型的计算方法 步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。 ◎驱动模式的选择 驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。 下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。 ●必要脉冲数的计算 必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。必要脉冲数按 下面公式计算： 必要脉冲数＝ 物体移动的距离 距离电机旋转一周移动的距离 × 360 o 步进角 ●驱动脉冲速度的计算 驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。 驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。 （1）自启动运行方式 自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。 自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。 自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下：
必要脉冲数[脉冲] 驱动脉冲速度[Hz]= 定位时间[秒] （2）加/减速运行方式 加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。 加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。在加/减速运行方式中，因为速度变化较小，所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下： 必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 驱动脉冲速度[Hz]= 定位时间[秒]－加/减速时间[秒] ◎电机力矩的简单计算示例 必要的电机力矩＝（负载力矩+加/减速力矩）×安全系数 ●负载力矩的计算（T L） 负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。步进电机驱动过程中始终需要此力矩。负载力矩根据传动装置和物体的重量的不同而不同。许多情况下我们无法得到精确的系统参数，所以下面只给出了简单的计算方法。 负载力矩可以根据下面的图表和公式来计算。 （1）滚轴丝杆驱动 2步进电机步进电机驱动器无刷电机无刷电机驱动器 地址：深圳宝安区 TEL：2 朱生
4A电机系统节能项目案例
电机系统节能项目案例 项目（A） 1、项目简介 ××集团股份有限公司电机系统节能改造项目 A、项目概况： 该集团在当地三个工业园区下属有塑料厂、注塑厂、PVC塑料型材厂、非金属材料厂等多家企业，企业能源消耗基本上全部使用电力能源。在这些下属企业中，注塑机、大容量风机、冷却水泵、球磨机、分级机、破碎机等三百多台（约七千千瓦容量）电动设备均有节能潜力。除此之外，这三个工业园区的企业供电质量较差，功率因数低、电网谐波的畸变率也较大。鉴于上述情况，集团组织各下属企业分别将所属大容量设备电动机及配电系统采用当前先进的DK—J型智能节电器和POWER PASSIVE FILTER消谐和无功补偿装置进行全面的大范围的电机系统节能改造。 B、主要设备选型： 电机部分 （1）塑料厂 改造设备名称 台数 节能设备型号 台数 75KW空气处理器 1 DK—J—75 1 110KW冷冻机组 1 DK—J—110 55KW空压机 3 DK—J—55 1 37KW冷却水泵 6 DK—J—37 2 …………………… …………………… …………………… 合计755KW 23台 10
…… （4）非金属材料厂 改造设备名称 台数 节能设备型号 台数 75KW破碎机 1 DK—J—75 1 710KW、500KW球 磨机 各1 DK—J—110 各1 500KW引风机 1 DK—J—55 1 37KW分级机 6 DK—J—37 6 …………………… …………………… …………………… 合计2658KW 50台 30 电力系统部分 系统名称 节能设备型号 容量 台数 第一工业园 PPF—5N PPF—7N 5580KVAR，2325 KVA 50KVA，120 KVA 各1套 第二工业园PPF—5N PPF—7N 1000KVAR 60KVA 3套 1套 第三工业园PPF—5N PPF—7N 930KVAR 50KVA 2套 1套 合计 8 此外，在塑料厂还对生产线进行了更新，引进了国外先进生产线，同时添置了先进的空气热交换系统，对生产过程中的热能进行了回收利用。 2、改造前企业能耗状况 2006年，塑料厂总耗电能6700万度，产品总量74662吨，单位产品耗电量898度。企业原生产线没有对生产过程中的热能进行回收利用，且对电机节能没有足够
步进电机选择的详细计算过程上课讲义
步进电机选择的详细 计算过程
1，如何正确选择伺服电机和步进电机？ 主要视具体应用情况而定，简单地说要确定：负载的性质（如水平还是垂直负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要求（如对端口界面和通讯方面的要求），主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源，或电池供电，电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。 2，选择步进电机还是伺服电机系统？ 其实，选择什么样的电机应根据具体应用情况而定，各有其特点。请见下表，自然明白。 步进电机系统伺服电机系统 力矩范围中小力矩（一般在20Nm以下）小中大，全范围 速度范围低（一般在2000RPM以下，大力矩电机小于1000RPM）高（可达5000RPM）,直流伺服电机更可达1~2万转/分 控制方式主要是位置控制多样化智能化的控制方式，位置/转速/转矩方式平滑性低速时有振动（但用细分型驱动器则可明显改善）好，运行平滑 精度一般较低，细分型驱动时较高高（具体要看反馈装置的分辨率） 矩频特性高速时，力矩下降快力矩特性好，特性较硬 过载特性过载时会失步可3~10倍过载（短时） 反馈方式大多数为开环控制，也可接编码器，防止失步闭环方式，编码器反馈 编码器类型 - 光电型旋转编码器（增量型/绝对值型），旋转变压器型 响应速度一般快 耐振动好一般（旋转变压器型可耐振动）
温升运行温度高一般 维护性基本可以免维护较好 价格低高 3，如何配用步进电机驱动器？ 根据电机的电流，配用大于或等于此电流的驱动器。如果需要低振动或高精度时，可配用细分型驱动器。对于大转矩电机，尽可能用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能。 4，2相和5相步进电机有何区别，如何选择？ 2相电机成本低，但在低速时的震动较大，高速时的力矩下降快。5相电机则振动较小，高速性能好，比2相电机的速度高30~50%，可在部分场合取代伺服电机。 5，何时选用直流伺服系统，它和交流伺服有何区别？ 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。 有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。 无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 6，使用电机时要注意的问题？
电机的选型计算资料
电机选型计算书 PZY 电机（按特大型车设计即重量为2500吨） 一、提升电机 根据设计统计提升框架重量为：2200kg,则总提升重量为G=2500+2200=4700kg 。设计提升速度为5-5.5米/分钟，减速机效率为0.95。 则提升电机所需要的最小理论功率： P=386.444495 .0605.58.94700=??? 瓦。 设计钢丝绳绕法示意图： 如图所示F=1/2*G ，V2=2*V1 即力减半，速度增加一 倍，所以F=2350 kg 。 根据设计要求选择电机功率应P ＞4444.386瓦，因为所有车库专用电机厂家现有功率P ＞4444.386瓦电机最小型号 5.5KW ，所以就暂定电机功率P=5.5KW ，i=60。 钢丝绳卷筒直径已确定为260mm ，若使设备提升速度到 5.5m/min 即0.09167m/s ；
由公式： D πων= 可求知卷筒转速： r D 474.1326 .014.311=?==πνω 查电机厂家资料知：电机功率：P=5.5KW 速比： i=60电机输出轴转速为ω=25r ，扭矩为M=199.21/kg ·m ，输出轴径d=φ60mm 。 则选择主动链轮为16A 双排 z=17，机械传动比为： 25474.13i 1' ==z z 54.31474 .131725z 1=?= 取从动轮16A 双排z=33； 1）.速度校核： 所选电机出力轴转速为ω=25r ，机械减速比为33/17，得提升卷筒转速： r 88.1233 17251=?=ω 综上可知：提升钢索自由端线速度： min)/(52.1026.088.1214.3m D =??==πων 则提升设备速度为：v=10.52/2=5.26m/min 。 2）.转矩校核： 设备作用到钢索卷筒上的力为：G/2=2350kg 。
电机标准系统节能发展现状及趋势
电机系统节能发展现状及趋势 日期：2008-9-26 点击数：4600 一、我国中小型电机行业概况 1、中小型电机行业现状 国内，中小型电机行业主要企业单位有300余家，从业人数30万人以上，如把大大小小电机厂计算在内，有近3000家电机厂。目前，生产的中小型电机产品广泛应用于工业、农业、国防、公共设施、家用电器等各个领域。随着国民经济快速发展，电机产量也在快速增长，尤其是近年来电动机国际市场需求量很大，处于高增长阶段，也推动了中国电动机行业的快速发展。随着电机产品国外市场的进一步拓宽，中小型电机在出口数量、品种、产品档次、创汇额上都有了重大突破行业上下形成共识：改变目前我国电机出口不利局面的根本措施在于加强自主研发、调整出口产品结构、提高出口产品的技术附加值和打造国际品牌。2006年9月14日，财政部、国家发展改革委员会、商务部、海关总暑、国家税务总局五部委联合发出通知，将电机作为“重大技术装备、部分IT产品和生物医药产品以及部分国家产业政策鼓励出口的高科技产品等，出口退税率由13%提高到17%，电机行业抓住这次机会，将在一定程度上缓解目前电机市场竞争压力 和原材料价格飞涨的问题。 2006年全国交流电机产量达到15000万kW，同比增长了17％。2006年我国中小型电动机出口额达到了16.33亿美元，比上年增长32.9％。出口国家和地区有60多个，主要出口到亚洲、北美洲、欧洲等地区，其中美国、日本、韩国、意大利是多年以来我国出口量较多的国家。表1为2006年中小电机行业部分企业 出口情况表。
为了提升我国中小型电机的技术竞争能力，2006年6月6日中国商务部成立了首批19家“出口商品技术服务中心”。“出口中小电机技术服务中心”设立在上海电器科学研究所（集团）有限公司，其中主要职责包括5个方面：一是管理出口市场技术准入条件，编制《出口商品技术指南》并负责维护更新；二是组织开展相关技术评议、服务与咨询工作；三是锻炼《应对国外技术壁垒重点发展技术目录》，建立出口商品技术竞争力检测体系；四是负责出口市场所要求的技术标准、认证体系衔接，并开展相应的推广与服务；五是配合做好我国技术规范、标准和合格评定程序的制定和推广工作。 2007年3月9日，日本电机工业会代表团在白文波先生的陪同下拜访了中国电器工业协会中小型电机分会，就日中节能环保进行交流。我们向代表介绍了中小型电机分会的历史、发展、组织机构以及开展的主要工作，并系统介绍了中国政府的节能政策、高效电机的标准制定、IEC标准动态等。 2007年６月10日至13日第五届全球电机系统能效论坛（EEMODS）第一次把会议的地点选在中国。论坛邀请了美国、日本、韩国、澳大利亚以及亚洲和欧洲等国家的电机系统生产企业、科研机构、节能机构、行业协会的代表和专家与会，为我国的专家、学者和企业界代表同国际同行进行交流，了解国际上的最新发展 方向，借鉴国际经验提供机会和平台。 在IEC 60034-30标准制定工作组成立之际，全国旋转电机标准化技术委员会秘书处派出上海电器科学研究所（集团）有限公司2名专家参加国际标准制定工作组，及时了解和掌握国际标准制定的最新动态。在标准的制定过程中，专家们及时与国外专家沟通协调，也掌握和了解了许多国外先进公司的相关信息，建立了 合作和沟通的渠道。 全国旋转电机标准化技术委员会秘书处派多名专家分别在华盛顿和北京与美国国家电器制造商协会（NEMA）的专家进行了两次技术交流。双方分别介绍了各自行业内的发展状况，分享了各自在高效电机产品开发上的情况；并与NEMA洽谈了在我国开展50Hz NEMA超高效电机的合作与推广计划，加强双方的技术合作。该项目将有利于推广我国超高效电机发展，并为中国产品出口美国及北美市场提供准入的技术依据，同时也可根据我国市场情况，适时地借鉴制定为我国的产品 标准，促进国际接轨发挥积极作用。 二、高效电机研发和相关技术情况 1、开发高效电机背景 电机系统包括电动机、被拖动装置、传动控制系统及管网负荷。由于电动机系统消耗了许多国家工业总用电量的2/3左右，在整个国家的总用电量中也占有相当大的比重，出于节约能源和保护环境的考虑，目前世界上许多国家（包括我国在内）对电动机系统的节能均给予了高度重视，美国、欧洲、加拿大、澳大利亚等国家和地区都制订了有关电动机的能效标准。 美国是从1992年由国会立法的形式强制执行电动机能效标准。1997年正式实施。并于2001年由美国制造商协会推出了NEMA Premium 超高效率电机，目前超高效率电机的市场占有率已达20％，美国能源部于今年3月已通过决议，将用36个月的时间即到2010年强制执行超高效率电机标准。 欧盟已表示要从2008年起将高效率电动机作为强制性最低标准。鉴于各国都在制定电动机效率标准，并且各国标准都略有不同，国际电工委员会IEC/TC2于2006年提出制定一项电动机能效分级标准，以统一和协调全球市场，得到世界各国认同。新的IEC60034-30标准将电动机的效率分为IE1,IE2,IE3,IE4共4
步进电机选择的详细计算过程总结
步进电机选择的详细计算过程 2011-07-25 00:13:59| 分类：默认分类|举报|字号订阅 1，如何正确选择伺服电机和步进电机？ 主要视具体应用情况而定，简单地说要确定：负载的性质（如水平还是垂直负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要求（如对端口界面和通讯方面的要求），主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源，或电池供电，电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。 2，选择步进电机还是伺服电机系统？ 其实，选择什么样的电机应根据具体应用情况而定，各有其特点。请见下表，自然明白。
各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 6，使用电机时要注意的问题？ 上电运行前要作如下检查： 1）电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；对于直流输入的+/-极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开始时不要太大）； 2）控制信号线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽问题（如采用双绞线）； 3）不要开始时就把需要接的线全接上，只连成最基本的系统，运行良好后，再逐步连接。 4）一定要搞清楚接地方法，还是采用浮空不接。 5）开始运行的半小时内要密切观察电机的状态，如运动是否正常，声音和温升情况，发现问题立即停机调整。 7，步进电机启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行时有时还会失步，是什么问题？ 一般要考虑以下方面作检查： 1）电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大50%~100%的电机，因为步进电机不能过负载运行，哪怕是瞬间，都会造成失步，严重时停转或不规则原地反复动。 2）上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要>10mA），以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到，如果上位控制器的输出电路是CMOS电路，则也要选用CMOS输入型的驱动器。 3）启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加速过程，最好从电机规定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可能就不稳定，甚至处于惰态。 4）电机未固定好时，有时会出现此状况，则属于正常。因为，实际上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必须固定好。 5）对于5相电机来说，相位接错，电机也不能工作。 8，我想通过通讯方式直接控制伺服电机，可以吗？ 可以的，也比较方便，只是速度问题，用于对响应速度要求不太高的应用。如果要求快速的响应控制参数，最好用伺服运动控制卡，一般它上面有DSP和高速
变频器节能效率计算
概述 在许多情况下, 使用变频器的目的是调速, 尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说, 设计选型往往以最大工况来选。与实际的工况存在较大的可调整空间。在运行中根据实际运行需要，按照流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出转矩和输出功率，以代替传统上利用挡板和阀门进行的流量和扬程的控制, 节能效果非常明显。同时分析变频器在选型、应用中的注意事项。 1变频调速原理 三相异步电动机转速公式为: 式中：n-电动机转速，r/min； f-电源频率，Hz； p-电动机对数 s-转差率, 从上式可见交流电动机的调速可以概括为改变极对数，控制电源频率以及通过改变参数如定子电压、转子电压等使电机转差率发生变化等几种方式。变频器效率维持在94%~96%，变频调速是一种高效率、高效能的调速方式，使异步电动机在整个工作范围内保持正常的小转差率下运转，实现无极平滑调速。 1.1变频工作原理 异步电动机的额定频率称为基频，即电网的频率，在我国为50Hz。电机定子绕组内部感应电动势为 式中-定子绕组感应电动势，V； -气隙磁通，Wb； -定子每相绕组匝数； -基波绕组系数。
在变频调速时，如果只降低定子频率，而定子每相电压保持不变，则必然会造成增大。由于电机制造时，为提高效率减少损耗，通常在，时，电动机主磁路接近饱和，增大势必使主磁路过饱和，将导致励磁电流急剧增大，铁损增加，功率因素降低。 若在降低频率的同时降低电压使保持不变则可保持不变从而避免了 主磁路过饱和现象的发生。这种方式称为恒磁通控制方式。此时电动机转矩为 π 式中-电动机转矩，N.m； —电源极对数； —磁极对数； —转差率； —转子电阻； —转子电抗； 由于转差率较小，则有 其中 由此可知：若频率保持不变则；若转矩不变则； 电动机临界转差率其中 电动机最大转矩=常数 最大转速降=常数 由此可知：保持常数，最大转矩和最大转矩处的转速降落均等于常数， 与频率无关。因此不同频率的各条机械特性曲线是平行的，硬度相同。