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橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)

表 2 M6 挤出机永磁电机改造项目设备明细表
序号 设备名称 规格型号 数量 单价（元） 备注
1 开炼机变频控制系统 ME5004T0281C 1 套 212 068.97 280 kW 变频器，400V 级
2 永磁同步电机 280-L 250 kW/1001 r 1 套 94 827.58 400V，1 000 r/min
3 输入电缆 1 套 0 用户提供
4 输出电缆 1 套 0 用户提供
5 费用合计 306 896.55 总体改造费用

3 项目收益测算 I 2 ：转子电流折算值； cosΦ2：电动机转矩侧的功率因数 )
众所周知，ME 系列型号的变频器在工作时对应 工业领域中，变频器所搭载的负载一般有恒转矩
的输出电流和对应的频率有着非常大的关系，更准确 负载、二次方负载和恒功率负载三种。恒转矩负载由
的来说，应该是电机内部电磁转矩和频率的某种关系。 于转矩不随速改变故电流波动极小 ；二次方负载多用
那么从这里可以先讨论一下电磁转矩和电流之间 于风机在此不做讨论 ；恒功率负载由于要求速度和张
的关系，即电机拖动的负载主要靠电磁转矩，而电磁 力都保持不变，因此功率恒定，但是电流随时波动，
转矩的大小是靠转矩系数、磁通量、转子之间的电流 是本项目所应用的工况，可以做重点讨论。
和电机本身功率因数这几个变量共同决定的。换而言 我们在一个工作日内选取 6 个时间点，同时对加
之，在保证相同电磁转矩的情况下，功率因数的升高 装在 M6 挤出机上的永磁电机转子端电流和加装在 M5
必然会导致转子端电流变小。 挤出机上的直流电机转子端电流进行监测，监测结果

T M =k M Φ 1 I 2 cosΦ 2 如表 3 所示（针对单类型胶料）。
(T M : 电动机电磁转矩 ； k M 转矩系数 ； Φ 1 ：磁通量

表 3 永磁电机电流和直流电机对比
时间点 永磁电机电流 I 永磁 /A 直流电机电流 I 直流 /A 备注
8:00 160 230
9:00 172 226
10:00 164 232 1. 数据全部取整处理 ；
15:00 168 224 2.M6 挤出机使用永磁电机，M5 挤出机使用直流电机 ；
16:00 167 233 3.M5 和 M6 挤出机使用工况均针对单类型胶料。
17:00 165 223
平均值 166 228

824 kW . h=428 868 元
至此，我们监测得到的永磁电机平均输出电流 I 永
磁 =166A，直流电机平均输出电流 I 直流 =228A，以此 永磁电机年度收益 = 直流电机年度电费 - 永磁电
数据可以算出项目收益如下所示。 机年度电费 = C 直流 -C 永磁 =428 868-312 246 元 =116
3.1 显性收益 622 元
设备正常负荷时间每年运行约为 300 天，每天运 永磁电机年度收益为 116 622 元，设备改造需要
转 22 h。 投资 306 896.55 元，预计改造后 2.63 年即可收回成本。
永磁电机平均输出电流 I 永磁 =166A，直流电机平 3.2 隐性收益
均输出电流 I 直流 =228A （1）由于密炼机使用直流电机，功率因数低必需
永磁电机功率 ： P 永磁 =UI 永磁 =380V×166A=63.08 kW 增加功率因数补偿装置 ；通过改造永磁电机后无需加
永磁电机做功 ( 年 ) ： W 永磁 =UI 永磁 T=416 328 kW . h 装功率因数补偿装置，降低了使用成本。
0.75 元 （2）直流电机在生产过程中启动力矩大，过载能
永磁电机年度电费 ： C 永磁 =0.75 永磁 = ×416
kW . h 力高，容易出现故障导致设备役龄短。直流调速器调
328 kW.h=312 246 元
速范围窄、易损坏，需要定期维护人力与物力 ；通过
直流电机功率 ： P 直流 =UI 直流 =380V×228A=86.64 kW . h
改造后对永磁电机采用矢量控制，变频器调速范围宽
直流电机做功（年）： W 直流 =UI 直流 T=571 824 kW . h
泛，故障率低。进而提高设备总和效率，有效延长设
0.75 元
直流电机年度电费 ： C 直流 =0.75W 直流 = ×571
kW . h 备役龄。
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