《电力需求侧管理系列丛书》是国家发展和改革委员会开展电力需求侧管理培训工作的指定教材，丛书共13个分册，涵盖电力需求侧管理工作的管理、技术、工具三个层面。本书是其中的《电机系统节能技术》分册。具体介绍了电动机和调速驱动系统节能、泵系统节能、风机系统节能、压缩空气系统节能和电机系统节能标准等内容。本丛书可供各地政府主管部门、电网企业、能源服务机构、电力用户相关人员阅读、使用。
第一章
电 动 机
第一节 概 述
一、电动机节能的重要性和迫切性
电动机广泛应用于工业、商业、农业、公用设施和家用电器等各个领域，作为风机、水泵、压缩机、机床等各种设备的动力。电动机系统的用电量在各个国家的总用电量中占有相当大比重。美国能源部统计，电动机系统用电量占美国工业用电总量的70%，为其全部用电量的50%。欧盟统计，电动机系统用电量占其整个工业用电量的69%，为其总用电量的42%。我国估计，电动机系统用电量占我国工业用电量的2/3，约为全国总用电量的60%。由于电动机系统传递了大部分的工业用电，因此提高该系统的能效水平，对于各国的能源节约和环境保护具有重要意义。
鉴于电动机系统对于节能的重要性，美国和欧盟分别于1993年和2003年启动了“电动机挑战计划”，以促进本国和本地区电动机系统能效水平的提高。我国由于经济迅速发展，能源需求大幅上升，经济发展面临能源约束和能源环境问题日益突出，为此必须坚持节约优先，推动社会大力节能降耗，提高能源利用效率，建设节能型社会。对此国家发展改革委在2004年底发布《节能中长期专项规划》。在该规划中列出了十大节能重点工程，“电机系统节能工程”即为其中的一项。国家发展改革委又在2006年7月发布了“十一五”期间上述十大节能重点工程的实施意见。该“意见”指出，“电机系统量大面广，节电潜力巨大。全国现有各类电机系统总装机容量约4.2亿kW，运行效率比国外先进水平低10～20个百分点，相当于每年浪费电能约1500亿kW•h。”我国国务院在2006年8月底发布了《国务院关于加强节能工作的决定》，指出能源问题已经成为制约经济和社会发展的重要因素，必须把节能工作作为当前的紧迫任务，要求全面实施包括“电机系统节能工程”在内的十大节能重点工程。由上述可见，电动机节能工作不论在国际上还是在国内均已获得高度重视，各国政府正在采取各种有效的措施积极推进中。我国国家标准化管理委员会于2006年发布了强制性标准《中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价》，文件规定2011年7月1日以后将禁止销售低能效电机。2010年6月，我国财政部、国家发展改革委联合颁布《关于印发节能产品惠民工程高效电机推广实施细则的通知》，将高效电机纳入节能产品惠民工程实施范围，采取财政补贴方式促进推广。
二、电动机节能的基本概念
电动机从电源吸收电能，并通过其内部电磁场的作用，在其转轴上输出机械转矩来驱动各种负载机械，后者又将所获得的机械能用于各种物件的加工或是各种介质的输送。从能量传递的过程来看，电动机应用系统包括了电源、线路、配电设备和电力变换器、电动机、连接部件、负载机械、调节器以及物件加工或传送流体等介质输送等8个部分，如图1-1所示。图中电力变换器对直流电动机调速系统为静止电力整流器，对交流电动机调速系统为静止电力变频器；连接部件为联轴器或皮带轮；负载机械为风机、水泵、空压机、机床、起重设备等等各种被驱动机械。
调节器为各种风门、节流阀和齿轮箱等设备。
电动机系统节能的基本要求有两方面：一方面要求构成系统的每一部分，在完成系统所赋予的特定工作任务之外，均要降低损耗提高效率，然后提高整个系统的效率；另一方面则要求各部分的参数匹配协调，从而求得整个系统的最高效率。
本章主要对电动机系统中有关电动机本身效率的提高，以及电动机运行时降低损耗提高能效水平等方面的技术内容进行介绍。
前言
绪论 1
第一章 电动机 4
第一节 概述 4
第二节 电动机的分类和基本工作原理 6
第三节 电动机的损耗与效率 20
第四节 高效率电机 23
第五节 电动机运行节能 39
第六节 电动机节能的潜力 49
第二章 电动机调速驱动系统 51
第一节 电动机调速驱动系统分类 51
第二节 变频器及其调速原理 62
第三节 变频器驱动的电机特性 73
第四节 变频调速系统匹配与节能 86
第五节 调速节能的典型应用 97
第六节 调速节能效果的合理测算 103
第三章 泵系统节能 116
第一节 概述 116
第二节 泵系统基础知识 120
第三节 泵系统设计和运行 129
第四节 泵系统优化的机会和措施 137
第五节 泵系统的测量和评估 154
第四章 风机系统节能 167
第一节 概述 167
第二节 风机的性能 173
第三节 风机的运行 184
第四节 风机的调节 189
第五节 风机的节能 192
第五章 压缩空气系统节能 198
第一节 概述 198
第二节 压缩空气基础知识 202
第三节 压缩空气系统供气侧 209
第四节 压缩空气系统用气侧 223
第五节 压缩空气系统优化机会和措施 228
第六节 压缩空气系统测试与评估 245
第六章 电机系统节能标准 251
第一节 我国电机系统节能标准体系 251
第二节 电机系统能效标准 257
第三节 电机系统经济运行标准 284
参考文献 334
