數字式電子動態節電器簡介,開發背景,電器簡述,套用效益分析,
數字式電子動態節電器簡介
開發背景
三相交流電機驅動設備，在機械工業、礦山開採、輕工業和各種製造業等國家重要基礎產業領域中套用非常廣泛，幾乎涵蓋了全部的製造及加工業，維繫其運轉的是巨大的電能消耗，占工業總用電量的70%-80%，年耗電量約為4000億千瓦時，按機組平均75%的效率計算，無用功損耗的電量在1000億千瓦時左右，按目前工業電價1.00元/度計算，企業每年要為無功電量損耗買單達1000億元。
為了貫徹國務院、中國測試技術研究院和國家技術監督總局關於切實加強企業節能降耗工作和切實推進節能降耗新技術開發套用的號召和工作部署，中國國家測試技術研究院電子研究所和四川省技術監督局，充分利用國家級強大的電子產品研發技術平台、高精完善的電子產品測試技術設備和質量檢測保證平台，並利用面向各類使用三相交流電機驅動設備的企業提供技術監督和技術服務而深入企業生產現場取得的監測統計數據和用電特性監測信息等第一手豐富翔實數據資料的優勢，以專家和一線技術人員為核心力量聯合組建三相交流電機驅動設備節電器攻關開發組，採用功能模組化集成設計，嚴格篩選、測試所採用的每個電子元氣件、晶片、功能模組和電子電路等，並對樣機進行了全天候耐力適應性、多環境條件適應性、多類型設備兼容性等的反覆測試驗證，經過一年多的努力，終於研製開發成功優質的ZC系列三相交流電機驅動設備數字式電子動態節電器產品，並通過了中國技術測試研究院和四川省技術監督局組織的專家組的審查鑑定，並已報四川省科技成果獎，同時通過四川省科技情報所對產品的技術查新證實，ZC系列三相交流電機驅動設備數字式電子動態節電器所採用的技術屬國內創新技術，“還未見有報導”（技術查新鑑定結論）。
電器簡述
1．三相交流電機驅動設備套用原理
企業一般在確定三相交流電機驅動設備時，是按照設備工作時所需最大負載功率來確定設備所需功率的即確定設備的額定功率，而當設備達到最大負載（達到或接近額定功率）時，也就意味著設備的輸出功率和電量消耗處於最大值，此時設備的使用效率和經濟效益到了最大化。然而，現實的實際情況是：在設備開機後工作過程中的絕大多數時間內，全程滿負荷均勻工作的情況是極少見的，設備在絕大多數工作時間內的負載波動跨度是非常大的，時輕時重，很多時候，設備輕載或空載的時間往往比滿負荷工作的時間還長，這是因設備“工作準備”和“產品生產工藝順序”共同決定的（流水生產線除外），是很難改變的，因此，設備除在非滿負荷工作時用夠了最大電量的額定功率外，其餘情況下，設備一邊仍然以滿負荷時的最大用電量輸出額定功率，一邊又在低負荷甚至空負荷下運轉，設備此時的效率（投入/產出比）非常低，使用者此刻正在為輕負荷或空負荷運轉所耗掉的多餘電量買單！
2．ZC系列三相交流電機驅動設備數字式電子動態節電器套用原理
ZC系列三相交流電機驅動設備電子數字式動態節電器正是基於上述三相交流電機驅動設備工作時負載波動時“跨度”所造成的設備所需實際功率與額定功率之間浪費的差值電量的消除和電機軟啟動消除硬啟動衝擊峰值電流來實現節電的。明確地講就是，設備在開機接通電源瞬間，ZC系列電子節電器延時幾秒鐘，實現電機軟啟動，消除不產生任何效益的衝擊峰值電流（最大電流量）；啟動完成後，設備在額定功率內正常運行時，ZC系列電子節電器以數字自動取樣、電子自動調節控制電機輸出功率的方式，使電機以適時動態的方式輸出與設備當時所需要的實際驅動功率相匹配的功率（最經濟的電量），設備負荷增大時，功率輸出立即對應增大（用電量增大）、負荷減小時，功率輸出立即對應減小（用電量減少），此時電機功率輸出是依設備該時刻所承實際負載的大小而動態調節自適應的，而不是未裝ZC系列電子節電器前時一成不變的以額定功率(最大用電量)輸出。ZC系列電子節電器讓三相交流電機驅動設備自己動態控制自己不同工作階段所需功率輸出的大小，從而實現最經濟的用電量，使設備效率和經濟效益達到最大化，用電量和用電成本最小化。
3．ZC系列三相交流電機驅動設備數字式電子動態節電器技術原理
ZC系列三相交流電機驅動設備電子數字式動態節電器在技術上採用了數字式採樣控制模組技術、電機軟啟動技術、移相電子控制技術和晶片動態控制技術等。
整體產品採用標準化功能模組設計技術，為產品的下一步升級和換代預留了空間。
主要技術指標：
☆輸入電壓：AC380V±10%
☆頻率：50HZ
☆絕緣等級：耐壓2.5KV
☆工作溫度：-25℃~65℃
☆相對濕度：≤95%
☆微處理器數字採樣控制電路
☆電子動態自適應控制電路
☆供電電源瞬流、偕波抑制
☆可調式初始啟動電壓，調壓範圍： 0~50%
☆啟動電壓時間：從0到12秒。
☆瞬時脈衝電壓啟動
☆0~70%可調最終供電電壓（轉矩）電壓
☆過載和供電電壓監測、保護
☆相序檢查
☆套用範圍：三相交流普通或低速電機驅動設備
☆節電率：﹥12%
☆規格尺寸：
4．ZC系列電子動態節電器與同類型產品的比較優勢
目前，全國有很多企業開發出了大量的設備節電器類產品，但綜合起來主要有三代（類），即軟啟動節電器、變頻技術節電器和電子動態節電器。
第一代（類） 軟啟動節電器
軟啟動節電器是最早一代的節電裝置，它唯一實現節電的原理就是通過電機的平穩延時啟動來消除電機硬啟動時的峰值衝擊電流（最大瞬時電流量），從而實現節約設備用電。該類節電器技術簡單、成本低廉、易推廣、不對電網造成損害，但節電量太小，目前該類產品市場的平均售價為2500元/台~4700/台元之間。
第二代（類） 變頻節電器
變頻節電器是前幾年開始出現的設備節電器，它的技術原理是通過對輸入電源固有的電壓和頻率先整流為直流，再逆變為電壓或頻率可變的交流電輸出，通過電壓和頻率與設備載荷的自適應變化調整，輸出與設備所需負載相適應的驅動功率（適當的電量）來實現節約電量。該技術原理先進，節電量幅度較大，效果明顯，產品成本依所用變頻器產地的不同而差異甚大，但該技術有一個致命的弱點就是在它工作時，因為它不斷整流和變頻的過程，會對電網造成偕波、雜波和浪涌等明顯影響，對一個地區來講，當產品使用量不大時，對電網的影響不明顯，但當達到一定量時，不僅會造成會供電系統線損、銅損和發熱明顯增大，甚至會造成整個電網系統的崩潰，因此該類節電器的使用一直受到供電部門的嚴密監控和很多苛刻條件的限制。除此之外，該類產品還有一個弱點就是當使用國產變頻器時，由於技術原因，經常易壞，維護成本很高，當使用進口變頻器時，產品成本又高居不下（產品平均價格在1.5萬元以上），正因為如此，變頻節電技術開發套用幾年以來，至今仍無法普及。
第三代（類） 電子動態自適應節電器
該類產品技術是目前最適合我國國情的新型節電技術產品，它不僅有軟啟動節電器的節電功能，還具有變頻器所具有的全部節電功能，同時消除了變頻器對電網影響的缺陷，此外該類產品還能夠適應低速電機設備節電。該類產品技術先進、可靠性強、無須維護、不發熱、環境適應性強、設備兼容性強，成本低廉，價格適中，其套用前景不可估量。
5．ZC系列三相交流電機驅動設備數字式電子動態節電器功能簡介
（1）自適應動態調節功率輸入，消除無用功率的電量損耗，降低用電量，節省用電成本；
（2）電機實現軟啟動，保護電機及設備機械傳動機構不受啟動瞬時衝擊破壞，明顯降低設備維修開支；
（3）抑制供電源電流、電壓瞬流、偕波和浪涌等，保護設備電機、電路不受損害，提高設備運行平穩性；
（4）明顯降低感性負載因溫度升高而造成的銅損和線損，延長電機使用壽命；
（5）過載和供電電壓波動過載監測、保護；
（6）電源接入相序錯誤檢查；
（7）全天候多環境適應性；
（8）明顯提高設備功率因素，減少對電網的影響和損害；
（9）無觸點、無電弧、免維護、安全可靠；
（10）自耗電基本可以忽略不計。
三．ZC系列數字式電子動態節電器套用前景
1．普通三相交流電機驅動設備的幾乎所有領域如注塑機、油壓機、空壓機、沖床、車床、銑床、磨床、衝壓機、紡織機、液壓機、煉膠機、碎石機、油田抽油機、扶手電梯、輸送帶、成型機、攪拌機等等均可適用；
2．低速、普通三相交流電機均可適用；
3．礦井內等特種生產場合除外。
套用效益分析
1．企業直接經濟效益
對以利用三相交流電機驅動設備為主要生產手段的企業，其生產成本中，電費一項的開支占很大比重。在設備數量一定時，企業生產任務量越大，該項費用也跟著增大，當企業為增加產品產量而增加設備數量時，電費開支也將跟著設備的增加而以更大比例增加。電費，實際上成了企業的剛性成本！當電費成本的增長率等於或超過產品利潤增長率時，企業任何擴大生產規模的行為，只會帶來企業效益的負增長結果，電費開支已經成為制約企業進一步提高效益的“瓶頸”。因此，該項成本的增減變動，將直接體現企業產品的競爭力進而直接影響企業的經濟效益。
在當今因市場競爭而導致絕大部分企業產品利潤率不斷降低和產品價格日趨同一的條件下，當企業電費這一剛性成本能夠直降12%以上時，不僅會直接減小企業每月的現金流支出壓力，降低產品成本提高產品競爭力，同時還為企業省出了寶貴的用電容量增容指標，為企業擴大生產規模創造了難得的條件。
另外，隨著能源緊張不斷加劇，電價正以更密的頻次和更大的費率調整上漲，而且這種上漲是剛性的，即只漲不跌，電費成本已越來越成為企業所必須主要關注的重要事項了。因此，為了維持住企業現有的效益水平或進一步提高企業的經濟效益，消化掉電費的漲價因素，便成為事關企業生存與發展的重大問題。通過節電技改直降電費12%以上，是企業能夠馬上做到並能夠立竿見影的舉手之勞，早用早受益！
其次，企業電費開支的剛性約束顯然超過了賦稅對企業的剛性約束。企業所繳納的全部稅賦中的最大部分是企業的營業稅和增值稅，營業稅和增值稅是企業產生銷售行為後才計稅的，當沒有銷售時，企業是可以少交或不交上述稅賦的，另外企業還可以通過申請或公關運作達到減免稅賦的目的（當然這種方式獲得的優惠極有可能是短暫的和非常有限的，何況還要為此付出數量不菲的公關成本），而電費的交納卻與企業的產品產生銷售與否完全無關，只要設備發生了生產行為，供電局不會理會你的產品是否銷售了，反正你的電費必須按時足額交納，否則停電沒商量，更沒有減免電費一說，因此，降低電費成本更比減免稅賦對企業的意義重大！
最後，ZC節電器技改投入，按現行平均電價水平和現行設備平均功率計算，每台節電器的投入資金，可在一年內收回，而節電器的使用壽命至少8年以上，並且無須維護，因此，經濟效益不言自明！
2．企業間接經濟效益
從上述功能和技術指標闡述可知，因節電改造後，企業還可獲得隱性效益：明顯減少設備修理成本，可延長電機和設備的使用壽命，無須申請便可獲得增容等。
3．社會效益
符合國家關於節能降耗政策導向，同時因採用節電措施達到政府規定的，還可享受政府的財政獎勵，一舉多得！
中國測試技術研究院 電磁電子檢測所
成都中測簡能科技發展有限公司
