电动机节能对于能源节约和环境保护具有重要作用,因此在上世纪70年代第一次能源危机后,美国与欧洲的电机制造业纷纷推出了高效率电动机,或称节能电动机。这种三相感应电动机与一般的三相电动机功率等级与安装尺寸关系相同,转矩特性和起动电流指标也基本相同,所不同的是高效率电机的损耗较一般效率电机下降20%左右,效率则随功率不同提高1%~6%。
美国为加快高效率电动机的推广应用,美国国会在1992年通过了对“能源政策和节能法令”的修订,并正式成为法律。该法令规定在美国生产和进口的电动机必须达到高效率电动机的效率指标,即所谓的EPACT法令。美能源政策法令(EPACT)所规定的电动机最低效率标准指标,在所规定的功率和转速范围内,与美国电机制造商协会NEMA的高效牢电动机效率标准NEMAl2-10的指标相同。其法令所规定的电动机范围为一般用途、NEMA T机座尺寸、单速、底脚安装的三相笼型感应电动机,为NEMA A和B设计(即一般起动性能要求),连续定额,在230/460V和恒定60Hz电源下运行的电动机,功率从l~200马力,极数为2极、4极和6级,封闭式电机和开肩式电机。实施范围包括防爆电动机。在表11中列出了1~200马力、4极电机的。EPACT指标与当时8大电机制造商所提供的一般电机效率平均值的比较,这8大电机制造商为GE、US、Baldor、Lincon、Malathon、Magnetek、Reliance和Toshiba等公司。从该表数据可见,EPACT指标的较一般电机的平均值对应于不同功率升高了1~5.7个百分点,此11个规格效率平均效率提高了2.7个百分点,损耗分别下降了15%~33%,平均下降了24%。
美国在颁布高效率电机标准NEMAl2—10以后,曾制订一更高效率的电机标准NEMAl2.1l,但因起动电流偏大未获推广。本世纪初美国电力供应仍然紧张,美国市场上开始出现高于EPACT指标的超高效率电机,于是美国NEMA在2001年与以美国各州电力公司为主组成的能源效率联盟(CEE)联合制定了新的超高效率电机标准,称为NEMA Premium标准,该标准的起动性能要求与EPACT一致,该标准的效率指标基本上反映了目前美国市场上超高效率电机的平均水平。其功率范围为1~500hp,单速,2极、4极和6极,NEMA A设计和B设计,为连续定额的三相笼型感应电动机。美国NEMA标准MGl—2003中规定了NEMA Premium的效率指标NEMAl2—12和NEMAl2—13,其中前者对应于600V及以下的电动机,后者对应于中压5kV及以下的电动机。在表12中列出了NEMA Premium与EPACT 4极封闭型电机的效率指标对比。从中可见,NEMAPremium较EPACT效率提高了l~3个百分点,该11个规格效率平均提高了1.8个百分点,电动机的损耗各规格下降了14%~24%,损耗平均下降了18.8%。在图1 5中表示了美国近10年来高效率电机效率指标的进展。
在图16中表示了美国一典型规格50 hp 4极电动机近20年来损耗下降、效率提高的进程。从图可见,该规格电机损耗了降近一半,效率提高了约4个百分点。
