編者語：在美國
，電動機消耗了65%的工業用電。這些電量相當於全美每年產電量的20%，同tong時shi也ye製zhi造zao了le類lei似si比bi例li的de二er氧yang化hua碳tan排pai放fang量liang。要yao想xiang讓rang這zhe種zhong程cheng度du的de能neng源yuan消xiao耗hao量liang出chu現xian些xie許xu的de下xia降jiang
，就jiu必bi須xu跳tiao出chu高gao效xiao能neng電dian動dong機ji的de思si維wei框kuang架jia，而er要yao從cong整zheng個ge動dong力li傳chuan動dong係xi統tong中zhong尋xun找zhao適shi當dang的de途tu徑jing。

   能neng源yuan的de消xiao耗hao對dui任ren何he行xing業ye來lai說shuo都dou是shi一yi個ge無wu法fa回hui避bi的de話hua題ti，而er隨sui著zhe如ru今jin越yue來lai越yue多duo的de關guan注zhu開kai始shi投tou向xiang於yu化hua石shi燃ran料liao的de燃ran燒shao會hui對dui全quan球qiu氣qi候hou造zao成cheng怎zen樣yang的de影ying響xiang，各ge種zhong公gong司si

，不bu分fen大da小xiao，都dou開kai始shi尋xun找zhao一yi種zhong更geng節jie能neng的de運yun營ying方fang式shi。顯xian然ran

，高gao能neng效xiao電dian動dong機ji的de出chu現xian是shi一yi種zhong必bi然ran的de趨qu勢shi。但dan是shi電dian動dong機ji的de高gao能neng效xiao並bing不bu總zong是shi等deng於yu節jie省sheng能neng源yuan。

　　真(zhen)正(zheng)能(neng)產(chan)生(sheng)節(jie)能(neng)效(xiao)果(guo)的(de)是(shi)一(yi)個(ge)要(yao)大(da)得(de)多(duo)的(de)動(dong)作(zuo)

，一(yi)個(ge)將(jiang)整(zheng)個(ge)傳(chuan)動(dong)係(xi)統(tong)考(kao)慮(lv)在(zai)內(nei)的(de)大(da)動(dong)作(zuo)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)，一(yi)個(ge)高(gao)能(neng)效(xiao)電(dian)動(dong)機(ji)即(ji)使(shi)在(zai)最(zui)佳(jia)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)下(xia)

，也(ye)隻(zhi)能(neng)減(jian)少(shao)10%的能耗量。因此，要想大幅度節約用能，更重要的是對可以節能30%的電子速度控製裝置和節能60%的優化機械係統的應用。

　　在考慮節約用能時
，最大的一塊蛋糕可能不是電子係統，而在於機械係統。

　　理解能量的損失

　　能(neng)量(liang)被(bei)定(ding)義(yi)為(wei)儲(chu)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)功(gong)的(de)總(zong)量(liang)或(huo)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)所(suo)能(neng)產(chan)生(sheng)功(gong)的(de)能(neng)力(li)總(zong)和(he)。如(ru)果(guo)部(bu)分(fen)電(dian)能(neng)流(liu)過(guo)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)時(shi)未(wei)能(neng)實(shi)際(ji)用(yong)於(yu)做(zuo)功(gong)，則(ze)這(zhe)部(bu)分(fen)電(dian)能(neng)被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)被(bei)浪(lang)費(fei)了(le)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)，一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)效(xiao)率(lv)越(yue)高(gao)
，損(sun)失(shi)的(de)能(neng)量(liang)就(jiu)越(yue)少(shao)。

　　工程師們將進入係統的能量與係統輸出的能量相減來計算係統工作時浪費的能量值，具體公式如下：Pin – Pout = Ploss 。

　　那麼能量是怎麼流失的呢？一個傳動係統通常由一個電動機
、一個驅動器
、一套傳動裝置及其相關的線纜配置組成。能量可以從其中任一組件上流失。舉例來看
，在一個感應電動機中，就存在著摩擦

、磁化和電阻損耗。一個電動機的構造設計與製造它所用的材料材質都會對能量損失產生重要的影響。

　　既然任一組件上都會發生能量流失，那麼就讓我們一個一個地來分析一下。

　　高gao能neng效xiao電dian動dong機ji通tong常chang隻zhi能neng在zai特te定ding運yun行xing環huan境jing下xia實shi現xian最zui佳jia性xing能neng表biao現xian。而er當dang它ta在zai其qi理li想xiang環huan境jing之zhi外wai工gong作zuo時shi，它ta的de表biao現xian可ke能neng尚shang不bu如ru一yi台tai常chang規gui電dian機ji。請qing在zai做zuo出chu你ni的de選xuan擇ze前qian確que定ding
，你ni已yi經jing充chong分fen理li解jie了le這zhe些xie特te性xing。

　　電動機——電動機產生能量損耗的主要原因有：軸承與密封圈的摩擦
，電機風扇的風阻，表現為磁滯和渦流形式的鐵損（由製作定子和轉子疊合時采用的金屬片質量所決定）、銅損（I2R損耗），以及諧波。

　　因此，改進電動機的用能效率可以通過使用更低阻抗的優質材料來達到
，例如用銅代替鋁來製造轉子籠；亦(yi)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)電(dian)動(dong)機(ji)有(you)功(gong)分(fen)量(liang)的(de)大(da)小(xiao)來(lai)實(shi)現(xian)。這(zhe)就(jiu)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)高(gao)能(neng)效(xiao)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)轉(zhuan)子(zi)慣(guan)量(liang)比(bi)普(pu)通(tong)電(dian)動(dong)機(ji)要(yao)高(gao)的(de)原(yuan)因(yin)。不(bu)過(guo)這(zhe)裏(li)必(bi)須(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)一(yi)點(dian)——youshihounihuijiaodeshiyongyitaibiaoshizhegenggaonengxiaodediandongjishiyigegenghaodexuanze，jishizhetaidiandongjideedinggonglvyaogaoyunishijixuyaodedaxiao
，danshishishang
，zhegebiaoshidenengxiaoshuzhizhiyouzaiquanfuheyunzuoshicainengdadao。

　　一台10馬力的電動機可能在能效排名中高於一台5馬(ma)力(li)的(de)電(dian)動(dong)機(ji)，但(dan)是(shi)它(ta)所(suo)需(xu)的(de)電(dian)流(liu)也(ye)要(yao)多(duo)得(de)多(duo)。並(bing)且(qie)
，一(yi)台(tai)非(fei)滿(man)負(fu)荷(he)運(yun)行(xing)的(de)電(dian)動(dong)機(ji)是(shi)非(fei)常(chang)低(di)效(xiao)的(de)。有(you)條(tiao)經(jing)驗(yan)法(fa)則(ze)是(shi)這(zhe)樣(yang)說(shuo)的(de)
，保(bao)持(chi)電(dian)動(dong)機(ji)在(zai)其(qi)額(e)定(ding)功(gong)率(lv)的(de)80%~90%範圍內使用是最好的。使用VFD（變頻驅動器）可以幫助我們將電動機的速度降低，使其保持在最佳使用範圍內。

　　配線——電纜同時具有兩種損耗：電阻損耗和電容（能量的儲存）損耗。導體中的電阻損耗與其直徑成反比
，與其長度成正比。按照設計標準，電纜中的整體能量損耗允許值為總傳輸量的5%。短又粗的導體能最大程度減少能量的損失。

　　傳動裝置——chuandongzhuangzhizhongdenengliangsunhaozhuyaoshiyouyuchilunjianxianghuyaoheshichanshengdemocasuodailaide。liru，wolunchuandongzhuangzhi
，jiushiyizhongxiaolvzuididechuandongzhuangzhi
，yinweitagongzuoshibaokuolexiangdangshuliangdehuadongdongzuo，congerchanshengledaliangdemoca。

　　缺乏足夠的潤滑同樣也是摩擦和能量損耗產生的原因之一。錯誤的安裝位置、wenduhejinrushendushizhelimiandeguanjianyinsu。runhuayoudeliudongyouqizishendewenduhezhandujueding。youdezhanchouduyuegao，chilunyundongsuoxuniujujiuyueda。eryoudewenduyuegao
，qijiezhijiuxiandegengweixibo，tongshisunshidenengliangjiuyueshao。waikedeshejitongyangjuedingleneibuzujiandejiegouanpai
，yijirunhuayoudeliudong。

　　軸(zhou)承(cheng)和(he)油(you)密(mi)封(feng)圈(quan)同(tong)樣(yang)也(ye)在(zai)高(gao)能(neng)效(xiao)係(xi)統(tong)組(zu)件(jian)中(zhong)占(zhan)有(you)一(yi)席(xi)之(zhi)地(di)。傳(chuan)動(dong)部(bu)件(jian)的(de)效(xiao)率(lv)由(you)其(qi)自(zi)身(shen)的(de)損(sun)耗(hao)和(he)電(dian)動(dong)機(ji)和(he)傳(chuan)動(dong)件(jian)之(zhi)間(jian)的(de)密(mi)封(feng)圈(quan)共(gong)同(tong)決(jue)定(ding)。輸(shu)入(ru)的(de)速(su)度(du)越(yue)快(kuai)，傳(chuan)動(dong)裝(zhuang)置(zhi)產(chan)生(sheng)的(de)損(sun)耗(hao)和(he)由(you)於(yu)油(you)劇(ju)烈(lie)波(bo)動(dong)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)損(sun)耗(hao)就(jiu)越(yue)高(gao)。

　　變換器——當dang變bian換huan器qi或huo變bian速su驅qu動dong器qi被bei用yong於yu動dong力li傳chuan動dong係xi中zhong以yi減jian少shao能neng量liang的de消xiao耗hao時shi
，它ta們men本ben身shen也ye會hui在zai運yun行xing中zhong消xiao耗hao電dian能neng。一yi個ge驅qu動dong器qi能neng對dui節jie能neng產chan生sheng多duo大da的de效xiao用yong取qu決jue於yu它ta能neng在zai多duo大da程cheng度du上shang幫bang助zhu你ni管guan理li電dian動dong機ji運yun行xing情qing況kuang以yi降jiang低di輸shu出chu功gong率lv的de能neng力li。而er其qi對dui電dian動dong機ji的de轉zhuan速su、轉速斜坡和有效扭矩的控製往往就直接轉化為對能量消耗的管理。

　　提高係統效率

　　在zai設she計ji高gao能neng效xiao係xi統tong的de時shi候hou，對dui係xi統tong或huo過guo程cheng進jin行xing一yi個ge全quan麵mian的de審shen視shi是shi很hen重zhong要yao的de。當dang幾ji台tai機ji器qi或huo者zhe組zu件jian作zuo為wei一yi個ge係xi統tong一yi起qi工gong作zuo時shi，它ta們men各ge自zi的de工gong作zuo效xiao率lv必bi須xu相xiang乘cheng以yi得de到dao整zheng體ti的de效xiao率lv。

　　舉例來說，當一台高效電動機的工作效率為95%左右
，一套渦輪傳動裝置的效率就在50%~80%zhijian，jutishuzhiyouqigouchenghexinghaojueding。erjiangzhetaigaoxiaodiandongjiyuwolunchuandongzhuangzhiyiqishiyongshi，quewufadadaoyuqideshengchanxiaoguo
，yinweizhegexitongdezhengtigongzuoxiaolvhuigengjiejinchuandongzhuangzhidexiaolv
，erbushidiandongjide。

　　充(chong)分(fen)理(li)解(jie)這(zhe)一(yi)事(shi)實(shi)與(yu)正(zheng)確(que)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)組(zu)件(jian)同(tong)樣(yang)重(zhong)要(yao)。高(gao)能(neng)效(xiao)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)設(she)計(ji)初(chu)衷(zhong)都(dou)是(shi)為(wei)了(le)能(neng)在(zai)持(chi)續(xu)的(de)運(yun)行(xing)中(zhong)，例(li)如(ru)風(feng)扇(shan)或(huo)泵(beng)
，減(jian)少(shao)能(neng)量(liang)的(de)消(xiao)耗(hao)。因(yin)此(ci)，它(ta)們(men)的(de)轉(zhuan)子(zi)通(tong)常(chang)比(bi)普(pu)通(tong)電(dian)動(dong)機(ji)更(geng)重(zhong)一(yi)些(xie)，以(yi)使(shi)它(ta)們(men)在(zai)啟(qi)動(dong)後(hou)能(neng)更(geng)好(hao)地(di)利(li)用(yong)慣(guan)性(xing)的(de)作(zuo)用(yong)。但(dan)是(shi)在(zai)一(yi)些(xie)應(ying)用(yong)中(zhong)，電(dian)機(ji)需(xu)要(yao)間(jian)歇(xie)性(xing)地(di)運(yun)行(xing)
，頻(pin)繁(fan)地(di)啟(qi)動(dong)與(yu)停(ting)止(zhi)
，這(zhe)時(shi)，這(zhe)些(xie)重(zhong)量(liang)較(jiao)大(da)（通常尺寸也較大）的大慣性轉子就成了真正的能量燃燒器，因為它需要更多的能量來啟動這些高能效電動機。

　　現在想想你身邊有的設備
，比如在機場和包裹處理係統常見的分類器、推進器和索引器；或者自動化工廠裏的傳輸帶
、包裝機械上的出料傳輸帶之類的設備；也(ye)可(ke)以(yi)是(shi)大(da)型(xing)包(bao)裝(zhuang)機(ji)械(xie)，如(ru)碼(ma)堆(dui)機(ji)和(he)托(tuo)盤(pan)包(bao)裝(zhuang)機(ji)。用(yong)於(yu)這(zhe)些(xie)機(ji)械(xie)的(de)高(gao)頻(pin)電(dian)動(dong)機(ji)可(ke)能(neng)隻(zhi)會(hui)全(quan)速(su)運(yun)行(xing)幾(ji)秒(miao)鍾(zhong)的(de)時(shi)間(jian)
，但(dan)卻(que)時(shi)時(shi)處(chu)於(yu)啟(qi)動(dong)狀(zhuang)態(tai)。因(yin)此(ci)在(zai)這(zhe)些(xie)應(ying)用(yong)場(chang)合(he)，采(cai)用(yong)低(di)慣(guan)性(xing)轉(zhuan)子(zi)的(de)電(dian)動(dong)機(ji)會(hui)節(jie)省(sheng)大(da)量(liang)的(de)能(neng)源(yuan)。

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　　極具實用性的工程設計

　　在不同場合的應用需要進行不同的工程設計來實現對能量損耗和消耗的減少。以下案例僅僅代表了其中的兩種思路。

　　傳送帶——許多用於汽車裝配、包裝或包裹處理的傳送帶係統通常是由一整套包括一台NEMA結構電動機、一個外置離合器製動器、減速器、Vxingpidaiheshugepidailunzaineideshebeizuhequdongde。youyuxitongshejishidecaiyonggaoguanxingyinsudezuoyonghemeicishiyongliheqishishebeidezhongfuzhendang，shidegegezujianshishidouchuyujudadeyalizhixia
，yinci，bixujingchanggenghuanjiansuqiheliheqi，congerzaochenglepinfandetinggong，chanshenglelingrennanyijieshoudeewainengliangxiaohao。

　　suirandancideqitingcaozuokenengzhixiaohaoleshufenzhiyimiaodenengliang

，danshizaizhexieyingyongzhong，zhezhongqitingkenengmeixiaoshijiuhuifashengshuqianci。ruguoyiyuenaizhinianji，qiduinengliangdexiaohaoheyoucichanshengdeshebeiresunshiwufaguliangde。

　　有一種效率更高的IEC型齒輪電動機可以取代這類笨重的傳動係統設計，它包含了一個完整的製動器、一(yi)個(ge)軸(zhou)裝(zhuang)式(shi)螺(luo)旋(xuan)錐(zhui)齒(chi)輪(lun)減(jian)速(su)機(ji)和(he)一(yi)台(tai)變(bian)頻(pin)驅(qu)動(dong)器(qi)。這(zhe)種(zhong)最(zui)新(xin)型(xing)的(de)係(xi)統(tong)降(jiang)低(di)了(le)維(wei)護(hu)強(qiang)度(du)，減(jian)少(shao)了(le)配(pei)件(jian)的(de)更(geng)換(huan)和(he)能(neng)量(liang)的(de)消(xiao)耗(hao)，保(bao)證(zheng)了(le)設(she)備(bei)能(neng)夠(gou)擁(yong)有(you)更(geng)長(chang)的(de)持(chi)續(xu)工(gong)作(zuo)能(neng)力(li)。

　　存儲與檢索——在(zai)一(yi)個(ge)常(chang)見(jian)的(de)，如(ru)工(gong)廠(chang)配(pei)備(bei)件(jian)管(guan)理(li)倉(cang)庫(ku)裏(li)使(shi)用(yong)的(de)垂(chui)直(zhi)型(xing)存(cun)儲(chu)與(yu)檢(jian)索(suo)係(xi)統(tong)中(zhong)
，通(tong)常(chang)有(you)兩(liang)台(tai)驅(qu)動(dong)器(qi)分(fen)別(bie)處(chu)理(li)縱(zong)軸(zhou)和(he)橫(heng)軸(zhou)上(shang)的(de)動(dong)作(zuo)。由(you)於(yu)能(neng)量(liang)的(de)大(da)小(xiao)和(he)質(zhi)量(liang)與(yu)高(gao)度(du)的(de)乘(cheng)積(ji)成(cheng)正(zheng)比(bi)
，因(yin)此(ci)儲(chu)存(cun)在(zai)架(jia)子(zi)上(shang)的(de)貨(huo)物(wu)就(jiu)有(you)了(le)潛(qian)在(zai)的(de)能(neng)量(liang)。這(zhe)些(xie)能(neng)量(liang)在(zai)貨(huo)物(wu)的(de)高(gao)度(du)下(xia)降(jiang)時(shi)就(jiu)會(hui)釋(shi)放(fang)出(chu)來(lai)。

　　同tong樣yang的de


，我wo們men也ye要yao考kao慮lv到dao水shui平ping方fang向xiang上shang負fu載zai移yi動dong時shi的de動dong能neng。讓rang我wo們men看kan看kan當dang這zhe個ge慣guan性xing不bu小xiao的de水shui平ping負fu載zai減jian速su運yun動dong時shi

，能neng量liang發fa生sheng了le什shen麼me變bian化hua。在zai常chang規gui控kong製zhi中zhong，兩liang根gen軸zhou線xian上shang釋shi放fang出chu來lai的de能neng量liang都dou浪lang費fei在zai了le製zhi動dong電dian阻zu身shen上shang
，損sun失shi了le大da量liang的de動dong力li。有you一yi種zhong可ke以yi獲huo得de更geng高gao能neng效xiao的de方fang法fa是shi，通tong過guo一yi個ge可ke編bian程cheng控kong製zhi器qi緊jin密mi地di控kong製zhi兩liang個ge驅qu動dong器qi動dong作zuo的de時shi機ji。這zhe樣yang，一yi台tai驅qu動dong器qi製zhi動dong時shi產chan生sheng的de能neng量liang就jiu能neng夠gou成cheng為wei另ling一yi台tai動dong作zuo的de動dong力li了le。

　　通過這樣可反複再生的能量互助，能量消耗的總量顯著地下降，根據係統的個體差異，降幅可達到25%~40%
，且對係統的動力供給和持續工作能力沒有任何的影響。

　　效率的關鍵因素

　　節能的設計要求包括了降低功率損耗和減少能量消耗兩部分內容。

　　以下是降低功率損耗的五個關鍵因素：

　　·增強齒輪傳動單元的效率；

　　·增強電動機的效率；

　　·取消非必要的功能；

　　·盡可能地循環使用在直接利用、製動能量的再生和能量儲存中釋放出來的能量；

　　·根據實際需要確定各組件的尺寸。

　　除降低功率損耗以外，工程師們也需要考慮減少能量消耗的問題，下麵就是它的四個關鍵因素：

　　·降低/控製輸出速度；

　　·通過剛性傳動組件，適合的配重和盡可能少的摩擦來降低負荷扭矩；

　　·采用能量節省模式
；

　　·關閉設備。

　　總而言之，對於電動機驅動的係統
，單一的節能措施是不夠的。動力傳送係統上的每一個部件都提供了改進效率、降(jiang)低(di)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)的(de)可(ke)能(neng)。與(yu)所(suo)需(xu)的(de)工(gong)程(cheng)設(she)計(ji)方(fang)案(an)一(yi)樣(yang)，這(zhe)些(xie)可(ke)能(neng)隨(sui)著(zhe)具(ju)體(ti)應(ying)用(yong)的(de)不(bu)同(tong)而(er)不(bu)同(tong)。想(xiang)要(yao)實(shi)現(xian)智(zhi)能(neng)節(jie)能(neng)
，就(jiu)需(xu)要(yao)我(wo)們(men)重(zhong)新(xin)思(si)考(kao)過(guo)去(qu)的(de)一(yi)些(xie)假(jia)設(she)和(he)實(shi)踐(jian)。而(er)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)，它(ta)意(yi)味(wei)著(zhe)節(jie)約(yue)能(neng)源(yuan)的(de)工(gong)程(cheng)存(cun)在(zai)於(yu)每(mei)個(ge)係(xi)統(tong)、每台機器和每個進程中。