生技室

2012年3月

高效電動機節能應用研討生技室2012年3月高效電動機節能應用研討一、引言

節能減排在中國已成風潮，這個概念在各個領域都極受關注，尤其是電動機能耗在工業用電中占主導地位。據《電動機調速技術產業化途徑與對策的研究報告》顯示，我國電機系統用電量約占全國用電量的66%，各類電機的運行效率比國外先進水平低10-20百分點，電機節能潛力巨大。2008年，IEC發布的IEC60034-30《單速三相籠型感應電動機的能效分級》標準指出：提高電機系統(包括電動機、連接器、負載機械以及控制器等)的效率是節能工程關注的重點，通過系統優化其節能潛力可達到30-60%。中國：到2020年單位GDP減排40-45%。一、引言節能減排在中國已成風潮，這個概念在各

由于近些年來能源供應的持續緊張，使得不少國家的政府對電動機的效率水平越來越重視。一方面鼓勵電機制造業積極開發和生產具有較高效率指標的所謂“高效率電機”，并通過一系列的措施激勵電動機用戶積極采用“高效率電機”；另一方面則組織制訂電動機能效標準，對生產和進口的電動機的效率水平進行管理。由于近些年來能源供應的持續緊張，使得不少國家的政府二、高效率電機及電動機能效標準1高效率電機

高效率電機一般指高效率三相感應電動機。這種電機開始出現在上世紀70年代第一次能源危機時,它與一般電動機相比其損耗約下降20%左右。對于工作在運行時間較長，負載率較高的場合，具有較好的節能效果。這種電機的功率等級與安裝尺寸關系，以及其他性能要求則與一般電動機相同。由于能源供應的持續緊張，近年又出現了所謂超高效率電機，其損耗又比高效率電機下降15%～20%。二、高效率電機及電動機能效標準1高效率電機二高效率電機及電動機能效標準

2

電動機能效標準目前世界上己有十余個國家和地區頒發了電動機能效標準，主要有美國、歐盟、澳大利亞和中國的電動機能效標準。2008年6月1日，中國由發改委和質檢總局頒布實施《能源效率標識管理辦法》。電機必須標識能效等級。二高效率電機及電動機能效標準2電動機能效標

1）美國的電動機能效標準

美國1992年頒發能源政策法令（即EPAct）規定，從1997年起在美國生產和從國外進口到美國的電動機必須達到EPact規定最低效率指標。該法令所覆蓋的產品范圍為電壓230/460V,頻率為60Hz,功率從1～200馬力范圍內的三相籠型感應電動機。

為進一步促進更高效率電機的發展，美國電機制造商協會(NEMA)在2002年制訂了超高效率電機的能效標準，一般稱為NEMAPremium標準，損耗較EPACT指令規定的再下降20%左右,功率范圍擴大到1～500馬力。

美國2010年執行IE3能效限定值。1）美國的電動機能效標準

2）歐盟的電動機能效標準

歐盟的電動機能效標準為歐盟與歐洲電機制造商協會在1997年簽訂的的協定(即EU-CEMEP協定)。該協定將電動機的效率分為eff1、eff2、eff3三級，eff1級的效率為最高。該協定所覆蓋的產品范圍為電壓400V,頻率為50Hz,功率從1.1～90kW范圍內的封閉扇冷型三相籠型感應電動機。2009年，電動機最低能效強制性標準（MEPS)誕生，在2011年1月1日達到或超過IE2標準。 2）歐盟的電動機能效標準

3）IEC的電動機能效標準

2008年，IEC/TC2確定了IEC60034-30單速、三相、籠型感應電動機效率分級。規定了全球統一的新電動機效率等級。

其中IE1為標準效率等級；IE2為高效率等級；IE3為超高效等級；IE4為超超高效等級。IE1為標準效率，是世界各國列入即將淘汰的效率等級。 3）IEC的電動機能效標準

4）中國的電動機能效標準

中國對中小型三相感應電動機在2002年頒發了能效標準，并在2005年年底進行了修訂，即“GB18613—2006中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級”。該標準適用于690V及以下電壓，頻率為50Hz,功率在0.55kW～315kW范圍內的封閉扇冷型三相籠型感應電動機。2007年7月1日起實施。 4）中國的電動機能效標準

該標準將電機效率分為1、2、3三個能效等級，1級效率最高。3級為能效限定值，系強制性標準條款，要求一般用途電動機均應達到此指標；能效等級2級為節能評價值，系對節能電動機或高效電動機進行節能認證時所需滿足之指標。

標準還規定，在該標準實施4年后，即2011年7月1日能效等級2級將作為能效限定值。該標準能效等級3級的效率水平相當于歐盟能效協議的eff2等級，能效等級2級的效率水平則相當于歐盟能效協議的eff1等級。

國際、國家能效等級與其他能效指標的關系國際、國家能效等級與其他能效指標的關系三、中國中小型電機發展及現狀：

1982年定型Y系列電機：

1979年，全國組織具有80年代初國際先進水平的Y（IP44）系列電動機的統一設計，采用國際IEC標準規定的功率等級和安裝尺寸，采用B級絕緣，1982年定型生產。三、中國中小型電機發展及現狀：1982年定型Y系列電機：1996年定型Y2系列電機

Y2系列電動機是Y系列電機的更新換代產品，它是我國九十年代最新產品，其整體水平已達到國外同類產品九十年代初的水平。Y2系列電機的安裝尺寸和功率等級符合IEC標準，防護等級為IP54，冷卻方法為IC41l。采用F級絕緣，溫升按B級考核并要求考核負載噪聲指標。Y2電機73個規格中38個與GB18613能效限定值持平，19個高，16個低。派生的Y2-E高效節能電機基本達到了EFF2能效指標。1996年定型Y2系列電機Y2系列電動機是2003年定型Y3系列電機

1999年，國家發布《淘汰落后生產力、工藝和產品的目錄（第二批）》，明確規定從2002年底起淘汰熱疊軋工藝、停止生產熱軋硅鋼片。2002年，由上海電科所牽頭國內中小型電機行業設計“以冷帶熱”的Y3系列電動機。該系列電機采用冷軋硅鋼，全系列基本滿足GB18163能效限值標準，與西門子1LA7電機性能相當。2003年定型Y3系列電機1999年，國家發布2005年高效電機---YX3系列電機

從能源形勢、節能減排及世界電機行業發展出發，2003年，中小型電機開始研制滿足GB18163中節能評價值即中國2級，EFF1級，IE2級的高效電機。從導磁材料選擇、沖片研究、通風改善等方面改進。研制出了滿足歐洲EFF1級的高效電機。效率平均提高2.76%，與Y3電機相比，平均用銅增加21.06%，用鐵增加35.61%，用鋁增加24.47%。長期連續負荷可以節約大量電費。主要性能指標達到本世紀初世界同類電機水平,對應西門子1LA9系列電機。2005年高效電機---YX3系列電機從能源形勢2010年超高效電機---鑄銅轉子電機

針對美國2011年將在全球率先強制推行超高效率標準電機，國內電科所牽頭，研制鑄銅轉子超高效電機系列產品開發。對于年運行時間超過4000小時的電機，電費以0.7元/度計算，1年左右可收回采用鑄銅轉子所需增加的成本。2010年超高效電機---鑄銅轉子電機針對美國2

2、我國目前中小型異步電機市場現狀

截止目前，由于國內中小型電機市場上Y系列電機為主仍占據了近90%的市場份額。而目前我國高效電機的市場份額僅為5%左右，與國外在開展高效率電機的推廣應用方面尚存較大的差距。由于價格因素，目前具有規模的近300家中小型電機廠中，只有約30多家生產YX3系列高效電機。2、我國目前中小型異步電機市場現狀

我國目前廣泛應用的Ｙ系列電動機效率平均值為87.3％；高效電動機的效率平均值為90.3％，超高效電動機其效率平均值為91.7％。

我國目前廣泛應用的Ｙ系列電動機效率4極電動機的能效等級

我國目前廣泛應用的Ｙ系列電動機效率平均值為87.3％；高效電動機的效率平均值為90.3％，超高效電動機其效率平均值為91.7％。

4極電動機的能效等級我國目前廣泛應用的Ｙ系列電IEC效率等級劃分的效率數值標準IEC效率等級劃分的效率數值標準IEC60034-30;2008:效率等級劃分的新國際標準單速、三相、50Hz或60Hz，2、4或6極額定輸出范圍從0.75kW-375kW工作制類型S1或S3,額定周期持續系數為80%或更高標準型、危險環境用、船用、制動電機

高效率電機課件

在產業政策方面，國家出臺了《產業結構調整指導目錄》，加強產業政策與信貸、土地、財稅、價格、質檢等政策的協調配合，對重點地區和重點行業實行更加嚴格的市場準入條件，同時頒布淘汰電氣設備產品目錄。

四、中小型電機發展產業政策：在產業政策方面，國家出臺了《產業結構調

國家《產業結構調整指導目錄》中規定的淘汰產品的目錄中，禁止使用、明令淘汰、低效率的電機為： JO2、JO3系列普通異步電動機 JDO2、JDO3系列變極、多極異步電動機 YB系列隔爆型三相異步電動機（機座號63－355mm,電壓660伏及以下） 國家《產業結構調整指導目錄》中規定的淘汰產品的目

1999年，國家經貿委16號令發布《淘汰落后生產力、工藝和產品的目錄（第二批）》，明確規定從2002年底起淘汰熱疊軋工藝、停止生產熱軋硅鋼片。2002年，又發布34號公告《限期淘汰熱軋硅鋼片》。產生了由上海電科所牽頭國內中小型電機行業設計“以冷帶熱”的Y3系列電動機。該系列電機采用冷軋硅鋼，全系列基本滿足GB18163能效限值標準，與西門子1LA7電機性能相當。1999年，國家經貿委16號令發布《淘汰落后生產

2007年7月1日起正式實施《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》(GB18613-2006)國家標準，意味著從今以后，凡是能效標準達不到國標強制要求的企業，將不能繼續生產銷售。

2006年12月1日，修訂實施《三相異步電動機經濟運行》(GB/T12497-2006)國家標準，規定實現三相異步電機經濟運行的原則及技術條件。其中規定年運行時間超過3000小時，負載率大于60%的電動機應優先選用能效指標符合節能評價值的節能（高效）電機。

高效率電機課件能效限定值

能效限定值在標準中屬于強制性條款，是市場準入指標，等同于技術法規。能效限定值是國家允許產品的最低能效值，低于該值的產品屬于國家明令淘汰的產品。在制定能效標準時，能效限定值一般規定在目前大多數企業正常設計和正常工藝控制下可以達到的能效水平，一般在標準發布半年后就開始實施。配合節能政策：高耗能產品淘汰制度、強制標準監督檢查、行業準入制度。能效限定值節能評價值

產品節能評價值屬于推薦性指標，它是開展節能產品認證和實施鼓勵性節能政策的技術依據。

節能評價值一般規定在中國目前比較先進的水平上，一般企業需采用新的材料，新的結構設計和新的加工工藝才可使產品提高到一個較高的能效水平。配合節能政策：節能產品認證、節能產品目錄、鼓勵性財政政策、政府采購政策。節能評價值五、高效電機的節能

如前所述，目前國內中小型電機市場最主要還是價格方面比拼，因此，國內工業電機市場仍以普通效率Y系列電機為主，完全達到GB18613—2006規定能效限定值對應的Y3系列電機還未普及。達到能效評價等級YX3幾乎沒有。

目前寶鋼股份公司總部范圍內的中小型電機，也基本上為Y系列及其衍生產品電機，其能效值最多與3級能效限定值相當。根據《三相異步電動機經濟運行》(GB/T12497-2006)寶鋼已經初步梳理出3500臺可以改造的電機。五、高效電機的節能 如前所述，目前國內中小型電機市1、高效電機節能潛力分析

以一臺常見的18.5kW4極電機為例，國內目前應用廣泛的Y系列電機效率值為90%（國家能效3級），高效電機效率值為92.2%（國家能效2級），超高效電機效率值為93.3（國家能效1級）。

按照85%平均負荷率，年運行時間6000小時來進行計算。另外考慮寶鋼實際的電能成本，節電額應按0.5元/度進行計算。投資回報期對比見表1.五、電機的節能1、高效電機節能潛力分析 以一臺常見的18.5kW高效率電機課件2、電機系統節能標準體系電機系統節能標準體系能效標準經濟運行標準交流電氣傳動風機（泵類、壓氣壓縮機）系統經濟運行三相異步電動機經濟運行工業用離心泵、混流泵、軸流泵與旋渦泵系統經濟運行通風機系統經濟運行風機、泵類負載變頻調速節電傳動系統及其應用技術條件變頻調速中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級清水離心泵能效限定值及節能評價值通風機能效限定值及節能評價值容積式空氣壓縮機能效限定值及節能評價值2、電機系統節能標準體系電機系統節能標準體系能效標準經濟運行3.電機系統節能標準、節能工程和節能政策3.電機系統節能標準、節能工程和節能政策討論：1、高效電機的應用范圍及前景。2、電機系統的節能。討論：高效電機的應用范圍及前景1、高運行時間2、高負荷率（或大馬拉小車）3、恒速（2、4、6極數）4、低壓（1000V以下）高效電機的應用范圍及前景電機系統節能電機系統節能生技室

2012年3月

高效電動機節能應用研討生技室2012年3月高效電動機節能應用研討一、引言

節能減排在中國已成風潮，這個概念在各個領域都極受關注，尤其是電動機能耗在工業用電中占主導地位。據《電動機調速技術產業化途徑與對策的研究報告》顯示，我國電機系統用電量約占全國用電量的66%，各類電機的運行效率比國外先進水平低10-20百分點，電機節能潛力巨大。2008年，IEC發布的IEC60034-30《單速三相籠型感應電動機的能效分級》標準指出：提高電機系統(包括電動機、連接器、負載機械以及控制器等)的效率是節能工程關注的重點，通過系統優化其節能潛力可達到30-60%。中國：到2020年單位GDP減排40-45%。一、引言節能減排在中國已成風潮，這個概念在各

由于近些年來能源供應的持續緊張，使得不少國家的政府對電動機的效率水平越來越重視。一方面鼓勵電機制造業積極開發和生產具有較高效率指標的所謂“高效率電機”，并通過一系列的措施激勵電動機用戶積極采用“高效率電機”；另一方面則組織制訂電動機能效標準，對生產和進口的電動機的效率水平進行管理。由于近些年來能源供應的持續緊張，使得不少國家的政府二、高效率電機及電動機能效標準1高效率電機

高效率電機一般指高效率三相感應電動機。這種電機開始出現在上世紀70年代第一次能源危機時,它與一般電動機相比其損耗約下降20%左右。對于工作在運行時間較長，負載率較高的場合，具有較好的節能效果。這種電機的功率等級與安裝尺寸關系，以及其他性能要求則與一般電動機相同。由于能源供應的持續緊張，近年又出現了所謂超高效率電機，其損耗又比高效率電機下降15%～20%。二、高效率電機及電動機能效標準1高效率電機二高效率電機及電動機能效標準

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電動機能效標準目前世界上己有十余個國家和地區頒發了電動機能效標準，主要有美國、歐盟、澳大利亞和中國的電動機能效標準。2008年6月1日，中國由發改委和質檢總局頒布實施《能源效率標識管理辦法》。電機必須標識能效等級。二高效率電機及電動機能效標準2電動機能效標

1）美國的電動機能效標準

美國1992年頒發能源政策法令（即EPAct）規定，從1997年起在美國生產和從國外進口到美國的電動機必須達到EPact規定最低效率指標。該法令所覆蓋的產品范圍為電壓230/460V,頻率為60Hz,功率從1～200馬力范圍內的三相籠型感應電動機。

為進一步促進更高效率電機的發展，美國電機制造商協會(NEMA)在2002年制訂了超高效率電機的能效標準，一般稱為NEMAPremium標準，損耗較EPACT指令規定的再下降20%左右,功率范圍擴大到1～500馬力。

美國2010年執行IE3能效限定值。1）美國的電動機能效標準

2）歐盟的電動機能效標準

歐盟的電動機能效標準為歐盟與歐洲電機制造商協會在1997年簽訂的的協定(即EU-CEMEP協定)。該協定將電動機的效率分為eff1、eff2、eff3三級，eff1級的效率為最高。該協定所覆蓋的產品范圍為電壓400V,頻率為50Hz,功率從1.1～90kW范圍內的封閉扇冷型三相籠型感應電動機。2009年，電動機最低能效強制性標準（MEPS)誕生，在2011年1月1日達到或超過IE2標準。 2）歐盟的電動機能效標準

3）IEC的電動機能效標準

2008年，IEC/TC2確定了IEC60034-30單速、三相、籠型感應電動機效率分級。規定了全球統一的新電動機效率等級。

其中IE1為標準效率等級；IE2為高效率等級；IE3為超高效等級；IE4為超超高效等級。IE1為標準效率，是世界各國列入即將淘汰的效率等級。 3）IEC的電動機能效標準

4）中國的電動機能效標準

中國對中小型三相感應電動機在2002年頒發了能效標準，并在2005年年底進行了修訂，即“GB18613—2006中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級”。該標準適用于690V及以下電壓，頻率為50Hz,功率在0.55kW～315kW范圍內的封閉扇冷型三相籠型感應電動機。2007年7月1日起實施。 4）中國的電動機能效標準

該標準將電機效率分為1、2、3三個能效等級，1級效率最高。3級為能效限定值，系強制性標準條款，要求一般用途電動機均應達到此指標；能效等級2級為節能評價值，系對節能電動機或高效電動機進行節能認證時所需滿足之指標。

標準還規定，在該標準實施4年后，即2011年7月1日能效等級2級將作為能效限定值。該標準能效等級3級的效率水平相當于歐盟能效協議的eff2等級，能效等級2級的效率水平則相當于歐盟能效協議的eff1等級。

國際、國家能效等級與其他能效指標的關系國際、國家能效等級與其他能效指標的關系三、中國中小型電機發展及現狀：

1982年定型Y系列電機：

1979年，全國組織具有80年代初國際先進水平的Y（IP44）系列電動機的統一設計，采用國際IEC標準規定的功率等級和安裝尺寸，采用B級絕緣，1982年定型生產。三、中國中小型電機發展及現狀：1982年定型Y系列電機：1996年定型Y2系列電機

Y2系列電動機是Y系列電機的更新換代產品，它是我國九十年代最新產品，其整體水平已達到國外同類產品九十年代初的水平。Y2系列電機的安裝尺寸和功率等級符合IEC標準，防護等級為IP54，冷卻方法為IC41l。采用F級絕緣，溫升按B級考核并要求考核負載噪聲指標。Y2電機73個規格中38個與GB18613能效限定值持平，19個高，16個低。派生的Y2-E高效節能電機基本達到了EFF2能效指標。1996年定型Y2系列電機Y2系列電動機是2003年定型Y3系列電機

1999年，國家發布《淘汰落后生產力、工藝和產品的目錄（第二批）》，明確規定從2002年底起淘汰熱疊軋工藝、停止生產熱軋硅鋼片。2002年，由上海電科所牽頭國內中小型電機行業設計“以冷帶熱”的Y3系列電動機。該系列電機采用冷軋硅鋼，全系列基本滿足GB18163能效限值標準，與西門子1LA7電機性能相當。2003年定型Y3系列電機1999年，國家發布2005年高效電機---YX3系列電機

從能源形勢、節能減排及世界電機行業發展出發，2003年，中小型電機開始研制滿足GB18163中節能評價值即中國2級，EFF1級，IE2級的高效電機。從導磁材料選擇、沖片研究、通風改善等方面改進。研制出了滿足歐洲EFF1級的高效電機。效率平均提高2.76%，與Y3電機相比，平均用銅增加21.06%，用鐵增加35.61%，用鋁增加24.47%。長期連續負荷可以節約大量電費。主要性能指標達到本世紀初世界同類電機水平,對應西門子1LA9系列電機。2005年高效電機---YX3系列電機從能源形勢2010年超高效電機---鑄銅轉子電機

針對美國2011年將在全球率先強制推行超高效率標準電機，國內電科所牽頭，研制鑄銅轉子超高效電機系列產品開發。對于年運行時間超過4000小時的電機，電費以0.7元/度計算，1年左右可收回采用鑄銅轉子所需增加的成本。2010年超高效電機---鑄銅轉子電機針對美國2

2、我國目前中小型異步電機市場現狀

截止目前，由于國內中小型電機市場上Y系列電機為主仍占據了近90%的市場份額。而目前我國高效電機的市場份額僅為5%左右，與國外在開展高效率電機的推廣應用方面尚存較大的差距。由于價格因素，目前具有規模的近300家中小型電機廠中，只有約30多家生產YX3系列高效電機。2、我國目前中小型異步電機市場現狀

我國目前廣泛應用的Ｙ系列電動機效率平均值為87.3％；高效電動機的效率平均值為90.3％，超高效電動機其效率平均值為91.7％。

我國目前廣泛應用的Ｙ系列電動機效率4極電動機的能效等級

我國目前廣泛應用的Ｙ系列電動機效率平均值為87.3％；高效電動機的效率平均值為90.3％，超高效電動機其效率平均值為91.7％。

4極電動機的能效等級我國目前廣泛應用的Ｙ系列電IEC效率等級劃分的效率數值標準IEC效率等級劃分的效率數值標準IEC60034-30;2008:效率等級劃分的新國際標準單速、三相、50Hz或60Hz，2、4或6極額定輸出范圍從0.75kW-375kW工作制類型S1或S3,額定周期持續系數為80%或更高標準型、危險環境用、船用、制動電機

高效率電機課件

在產業政策方面，國家出臺了《產業結構調整指導目錄》，加強產業政策與信貸、土地、財稅、價格、質檢等政策的協調配合，對重點地區和重點行業實行更加嚴格的市場準入條件，同時頒布淘汰電氣設備產品目錄。

四、中小型電機發展產業政策：在產業政策方面，國家出臺了《產業結構調

國家《產業結構調整指導目錄》中規定的淘汰產品的目錄中，禁止使用、明令淘汰、低效率的電機為： JO2、JO3系列普通異步電動機 JDO2、JDO3系列變極、多極異步電動機 YB系列隔爆型三相異步電動機（機座號63－355mm,電壓660伏及以下） 國家《產業結構調整指導目錄》中規定的淘汰產品的目

1999年，國家經貿委16號令發布《淘汰落后生產力、工藝和產品的目錄（第二批）》，明確規定從2002年底起淘汰熱疊軋工藝、停止生產熱軋硅鋼片。2002年，又發布34號公告《限期淘汰熱軋硅鋼片》。產生了由上海電科所牽頭國內中小型電機行業設計“以冷帶熱”的Y3系列電動機。該系列電機采用冷軋硅鋼，全系列基本滿足GB18163能效限值標準，與西門子1LA7電機性能相當。1999年，國家經貿委16號令發布《淘汰落后生產

2007年7月1日起正式實施《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》(GB18613-2006)國家標準，意味著從今以后，凡是能效標準達不到國標強制要求的企業，將不能繼續生產銷售。

2006年12月1日，修訂實施《三相異步電動機經濟運行》(GB/T12497-2006)國家標準，規定實現三相異步電機經濟運行的原則及技術條件。其中規定年運行時間超過3000小時，負載率大于60%的電動機應優先選用能效指標符合節能評價值的節能（高效）電機。

高效率電機課件能效限定值

能效限定值在標準中屬于強制性條款，是市場準入指標，等同于技術法規。能效限定值是國家允許產品的最低能效值，低于該值的產品屬于國家明令淘汰的產品。在制定能效標準時，能效限定值一般規定在目