1  引言
    我國電力工業目前發電裝機容量達到3.16億kW，年發電量達到了13500億
kWh。我國的電力消耗僅次于美國位居世界第二位，但我國人均用電只有1038kWh，還不到發達國家用電水平的10%。
    去年夏天，我國持續高溫酷熱，導致部分城市由于電力供應緊張拉閘限電。用電緊張從往年的季節性轉變為全年性，出現電力、電量雙缺口，機組長期高負荷運轉，故障增多。我國正處于向大規模工業化和城市化過渡的快速發展階段，能源消費增長巨大。目前我國電力能源利用效率較低、消耗高、浪費大。在過去的20年里，我國已在能源利用上取得“GDP翻兩番而能源消費僅翻一番”的令人矚目的成績，但我國能源消耗，尤其工業用電設備浪費電能嚴重。據有關專家介紹:2002年我國能源消費強度為1.18噸標準煤/千美元GDP，遠遠高于發達國家;創造每萬美元GDP所消耗的能源數量，我國是美國的3倍、德國的5倍、日本的近6倍;能源系統效率為33.4%，低于國際先進水平10個百分點左右。面對用電效率不高，電力供應形勢不容樂觀的現實，如何科學節約用電的話題今天又引起各行各業的高度關注。
    為了提高電動機的運行效率，保護電機的安全運行，經過市場的多方考查，陽煤集團決定在二礦選煤廠的主要設備----煤泥離心機采用北京中礦節能技術有限公司研發生產的電動機專用節電器，檢測實際效果，為大規模的技術改造提供技術依據，為進一步提高設備的自動化程度，保證設備安全運行，降低企業的運行成本，增加企業市場競爭力，為陽煤集團的可持續發展打下堅實的基礎。

2   電機節電器節電原理
    電動機是工礦企業生產中使用量及耗電量最多的一種電氣設備。在電機拖動系統中，往往以最高負載量加上裕量來設計參數及選型，而在實際的運行中，大部分的電動機不是滿載運行，而是工作于滿電壓、滿速度而負載荷較小的狀態；對于負載波動頻繁的電機，在滿載運行的同時，也會有很大比例的空載運行時間。
    負載的變化會隨著實際需求變化，因此，大多數情況存在大功率電機拖動小負載的情況（即常說的“大馬拉小車”）。由電機設計和運行特性可以知道，電動機在滿載運行時效率最高,功率因數COSΦ最佳；輕載運行效率降低、COSΦ也降低，空載時COSΦ甚至降到0.3以下，所以在輕載運行時電機的電能浪費較大。
    這是因為當電機從滿載變化到輕載、空載時，定子電流有功分量減小，而勵磁的無功電流基本不變（所以COSΦ降低）；由于勵磁無功電流基本不變，則空載損耗中占主要成份的定子鐵損耗，一點沒有減少，所以效率很低。
    下圖表示典型的電機損耗與負荷的關系。

    如果適當降低定子電壓，見電機定子感應電勢公式：
     U1≈E1=4.44F1N1KN1Φm   其中: N1—定子每相繞組串聯匝數；F.K.N1是常數。
    由于輕載、空載時定子電流很小，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，所以U1≈E1，當其它條件不變時，降低定子電壓U1，則Φm比例下降,也即勵磁無功電流IM也成比例下降，這樣定子電流中的無功分量減少了，COSΦ就提高了，適當控制可以接近最佳值。
    另外，其它條件不變，定子鐵耗：PFel= PFeIN ×(U1/ UIN)2
    其中：PFel—定子鐵耗；PFeIN —定子額定鐵耗；UIN —定子額定端電壓。
可以看出，隨著U1下降，PFel以平方比例迅速下降，這樣輕載、空載時占主要損耗的鐵耗大量減少，使電機的運行效率大大提高，這就是電機節電器輕載降壓節電的道理。

3  電機節電器的性能特點

    中礦電機節電器通過內置的工業計算機實時檢測電動機的負荷情況，分析負載大小和變化趨勢，計算出供給電動機最佳電壓、電流，通過快速控制可控硅的導通角的大小，控制電機的供電電壓，使電機的輸出功率與負荷轉矩精確匹配。使電機可在空載和大多數負荷情況下保持較高恒定的電機效率。
其控制原理圖如下：

    同時，電機節電器還具備完善的軟啟動和軟停車功能，可保證電機連續平滑地啟動，消除了常規啟動方式伴隨電機啟動所產生的機械沖擊和大啟動電流，有效降低軸承和皮帶的磨損及鏈條、齒輪的機械應力，從而延長電機的使用壽命，降低維護成本，盡可能地降低用電費用。
    電機節電器通過電流和電壓監測實現對電動機的全面保護，包括過載，限流，短路，缺相，欠壓/過壓，等多項保護，還能實現故障時自動旁路運行，保證設備正常運行。
    電機節電器安裝方便，直接串接在原電機主回路中，不改變原來和操作方法，而且方便實現就地控制，遠程控制，集中控制等多種方式。
    電機節電器的適用于異步感應電機的節電控制，可廣泛應用于各種動力設備和加工機械上負荷頻繁變化或轉速恒定，但不滿負荷運行電機，尤其是低負荷率，低功率因數節電效果更為顯著。

4   選煤廠煤泥離心機電機節能方案及效果
    陽煤集團二礦選煤廠有兩臺煤泥離心機（設備編號：417，418），設備功率相同，負載相同，同時開停，在其中一臺安裝電機節電器，另一臺不用電機節電器，這樣就可以作出科學的對比結果，選擇在417上安裝了電機節電器，418按原來控制方法運行，兩臺設備同時都加裝了電度表進行測試。同時在電機節電器投入運行前后，對417煤泥離心機的運行數據進行測量對比，了解節電器的運行效果。

    經對比測試，綜合節電率為32.7%，節電效果顯著，供電電流由35A下降到15.5A，下降幅度達到56%電機的功率因數由0.39提高到0.81，節電器保護齊全，運行穩定，安全可靠。

    為了更科學的測試節電效果，對兩臺設備都加裝了電能表，經過一個月的計量測試，417煤泥離心機用電8022度，418煤泥離心機用電16778度，在兩設備同時開停，運行時間相同，設備功率相同的情況下，417比418節電52.2%
陽煤二礦主要設備電機有16臺，共1112KW，按電價0.27，運行時間20小時/天計算，年總用電費219萬元，按節電率30%計算，年節電65.7萬元，設備投資67萬元，一年就收回設備投資，經濟效益十分顯著。按節電器十年的使用壽命計算，共節電657萬元，收益率為980%，

5  結束語
    據統計，2002年我國消耗電力16200億kWh，其中有60%～70 %的電能(約1萬億kWh)被各種類型電動機所消耗。到2002年底，我國的各類電動機的總容量是5億kW，一億臺左右，85%是異步電機，其中只有不到2000萬kW的電動機是帶節能控制的，節能潛力廣闊。我國的電機節能市場目前正處于一個高速增長的時期。過去幾年保持著12%～15%的增長率，而且至少在未來的5年內保持著10%以上的增長率。