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shao10%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

　　nengliangbeidingyiweichucunzaiyigexitongzhongdegongdezonglianghuoyigexitongsuonengchanshenggongdenenglizonghe。ruguobufendiannengliuguoyigexitongshiweinengshijiyongyuzuogong

，zezhebufendiannengbeirenweishibeilangfeile。huanjuhuashuo，yigexitongdexiaolvyuegao
，sunshidenengliangjiuyueshao。

　　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
；yikeyitongguozengjiadiandongjiyougongfenliangdedaxiaolaishixian。zhejiushiweishenmegaonengxiaodiandongjidezhuanziguanliangbiputongdiandongjiyaogaodeyuanyin。buguozhelibixuyaozhuyiyidian——有you時shi候hou你ni會hui覺jiao得de使shi用yong一yi台tai標biao識shi著zhe更geng高gao能neng效xiao的de電dian動dong機ji是shi一yi個ge更geng好hao的de選xuan擇ze，即ji使shi這zhe台tai電dian動dong機ji的de額e定ding功gong率lv要yao高gao於yu你ni實shi際ji需xu要yao的de大da小xiao，但dan事shi實shi上shang，這zhe個ge標biao識shi的de能neng效xiao數shu值zhi隻zhi有you在zai全quan負fu荷he運yun作zuo時shi才cai能neng達da到dao。

　　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de80%~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——傳chuan動dong裝zhuang置zhi中zhong的de能neng量liang損sun耗hao主zhu要yao是shi由you於yu齒chi輪lun間jian相xiang互hu咬yao合he時shi產chan生sheng的de摩mo擦ca所suo帶dai來lai的de。例li如ru，渦wo輪lun傳chuan動dong裝zhuang置zhi，就jiu是shi一yi種zhong效xiao率lv最zui低di的de傳chuan動dong裝zhuang置zhi，因yin為wei它ta工gong作zuo時shi包bao括kuo了le相xiang當dang數shu量liang的de滑hua動dong動dong作zuo
，從cong而er產chan生sheng了le大da量liang的de摩mo擦ca。

　　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
、yigezhouzhuangshiluoxuanzhuichilunjiansujiheyitaibianpinqudongqi。zhezhongzuixinxingdexitongjiangdileweihuqiangdu，jianshaolepeijiandegenghuanhenengliangdexiaohao
，baozhengleshebeinenggouyongyougengchangdechixugongzuonengli。

　　存儲與檢索——zaiyigechangjiande
，rugongchangpeibeijianguanlicangkulishiyongdechuizhixingcunchuyujiansuoxitongzhong，tongchangyouliangtaiqudongqifenbiechulizongzhouhehengzhoushangdedongzuo。youyunengliangdedaxiaohezhiliangyugaodudechengjichengzhengbi，yincichucunzaijiazishangdehuowujiuyouleqianzaidenengliang。zhexienengliangzaihuowudegaoduxiajiangshijiuhuishifangchulai。

　　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。