交流異步電機運行過程中的節能分析

倪春梅

【摘要】對交流異步電機運行過程中的節能，主要是選用智能型的節能器的節能保護，這樣不但提高了產品的質量、提高了勞動的生產率也節約了電能。所以在設計交流異步電機的時候需要滿足一些特殊的要求，還需要降低電流，減少電機的損耗，提高電機的工作效率。

【關鍵詞】交流異步電機；運行過程中的節能；工作效率；節能保護

【中圖分類號】TM301.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）01—0081—02

1 前言

現在我們國家的許多企業中，許多交流異步電機都在運轉，然而其中有許多都是沒有在經濟的狀態下運轉，浪費了大量的電能。所以交流異步電機運行過程中的控制是節約能源和提高工作效率。企業中許多都是使用直接啟動的電機，啟動的時候5-7倍的電流造成了大量的電能的浪費。對于負荷量不是特別大的電機就要使拖動系統有變壓和調速的功能，而使用壓和定速的方式會造成大量的電能損耗。所以在電機運行過程中的節能主要方法是依靠對電機的啟動電流進行控制并且調節負載情況。因此在電機運行的過程中就要求電機啟動設備操作簡單方便，啟動的電流小一些，電機的機械特性要符合系統的要求提高工作效率。

2 異步電動機工作方式

2.1 異步電動機起動方式

2.1.1 軟起動

隨著微型計算機控制技術的迅猛發展，在相關的控制工程領域中先后研制成功了一批電子式軟起動控制器，廣泛應用在電動機的起動過程，降壓啟動器隨之被替代。當前電子式的軟起動設施都使用的是晶閘管的調壓電路，其電路構成如下所描述：晶閘管六只，兩兩反并聯后串聯至三相電源上，待系統發送起動信號后，微機控制起動器系統立即進行數據計算，令晶閘管輸送觸發信號，使晶閘管的導通角得到控制，根據給定的輸出，調節輸出電壓，實現電動機的控制。該起動方式適合各種功率值的三相交流異步電動機包括六根和三根連接方式的起動控制。

2.1.2 直接起動

此種起動方式是電機起動方式中最基礎最簡單的，首先借助用刀開關使電動機與電網進行連接，此時在額定電壓下電動機起動并運行起來，該方式特點為：投資少，設備簡單、數量少，雖然起動時間短，但起動時的轉矩較小，電流較大，比較適合應用在容量小的電動機起動。

2.1.3 降壓起動

由于直接起動存在較大的缺點，降壓起動隨之產生。這種起動方式適用的起動環境為空載和輕載這兩種情況，由于降壓起動方式是在同時實現了限制起動轉矩和起動電流的，因此起動工作結束后需要使工作的電路恢復到額定狀態。

2.2 異步電動機運行方式

2.2.1 調壓控制

從電動機的機械特性上可以得出，負載一定的情況下，轉速可以控制在O-Sm進行控制，要使調速寬度得到擴展，可通過對定子繞組電壓進行調整的方法實現對電機轉速的控制，定子電壓降低時，電機的電壓平方與電磁轉矩的關系為正比，所以此時電機的轉速隨著電壓的減小而減小，由此實現了擴大調速范圍。

由于調壓調速的穩定性不高，又因為存在較大的轉子電阻，一旦負載轉矩發生變化，隨之被引起的轉速的大范圍的變化，此時系統的穩定性將變的更差。

2.2.2 串級控制

對于繞線式異步電動機經常使用的是串級調速，在轉子回路中加入了額外的電動勢使得轉差率發生變化，由此實現調速目的，串級調速的效率較高，可以將電動機的功率進行利用，并且能實現無級且平滑的調速，在轉速較低時能得到較硬的機械特性。

2.2.3 變頻控制

變頻器主回路的結構基本相同，大同小異，但其有多種的控制方式，一般可分為開環控制以及閉環控制兩種方式，如今各種產品中大部分應用了成熟的變頻器控制方式，根據自己的調速用途、設備性能要求以及調速目的去選擇最合意的控制方式的變頻器。

3 異步電動機能耗分類

3.1 恒定的損耗

這種損耗是任一臺電動機都會產生的，且與電機負載的大小沒有關系，僅與電動機本身有關，恒定損耗包括鐵芯損耗和機械損耗，并且電機各類參數決定了損耗的大小，例如材料、工藝、結構、轉速等。

3.2 帶負載損耗

此種損耗也稱之為銅耗，由轉子銅耗以及定子銅耗構成，這是因為電動機在工作時電流流經轉子繞組以及定子繞組時的損耗。這種損耗所占總損耗的比重約為20%-70%，負載損耗與電動機的容量形成反比。

3.3 雜散損耗

這種損耗是由鐵雜損耗以及銅雜損耗構成的，是由定子的漏磁通以及轉子和定子的高次諧波引起的。

鐵雜損耗又被稱為脈動損耗或者表面損耗，產生于轉子動作時，轉子和定子之間發生齒磁通脈動時產生的，和外加電壓的平方成正比，由電壓決定其大小。高次諧波磁勢產生銅損，和電流平方成正比，電流決定了銅損的大小。當今異步電機的電機主要是感應電機，其雜散損耗約占總損耗的10%-15%，銅損耗所占的比重最多，約占70%-90%。

4 節能措施

4.1 節能狀態下頻率變化對電機性能影響

通過改變定子頻率與電壓的比例來實現電機的節能工作狀態，概括說即為改變定子的頻率。此種變化只對電機鐵心參數的影響較大，對銅損耗的影響不大，所以電機的鐵心參數應該在節能要求較高的情況下得到充分的考慮。

4.2 采用自適應變頻調速節能

在確定了轉速以及轉矩的電動機工作在節能狀態時，要找到節能點需要考慮到電動機的參數，但是由于異步電動機的負載為感性負載，頻率的變化必然后引起參數的變化，導致電機偏離了節能點。因此將自適應式控制應用在電動機的控制系統中。

自適應式的工作方式為：首先待節能調節器將給定輸入調入以后將電壓以及頻率進行輸出，并把二者輸送給異步電動機以及模型。由于剛開始存在一定的偏差，要把偏差信號送回至自適應調整回路，經過運算后逐步的進行調節。最后在誤差信號最小時自動停止調節，電動機達到穩定的工作狀態。

4.3 節能技術適用對象

優化節電技術在不需要調速的現場、對轉速無較高要求的、電機較長時間運行在輕載或空載的場合以及具有大幅度變化的負續現場等效果都非常顯著。是否能夠采用節能裝置僅通過所產生的節能量來確定是遠遠不夠的。

一般情況下，節能量通常是與電機大小以及效率相關，效率高、容量大的電動機其能夠節能的范圍反而小，常要求電機工作在滿載的50%-60%以內。此外，通過對電動機的端電壓，即三相交流全波調壓電路，此電路由晶閘管組成，可以降低電動機的損耗達到節能的效果。但在應用時要注意其工作的穩定性是與電動機的轉子電阻、定子阻抗以及轉動慣量有關的，其相應的數值越大，穩定性能越好。

5 結束語

當前我國的工礦企業幾乎都在使用交流異步電動機，同時相當一部分的電動機處在高能耗的工作狀態，造成了大量的能源浪費，破壞我國的生態文明建設。對交流異步電動機節能的研究以及效率的提高等問題亟待解決，希望以上的一些見解能為日后的研究工作提供幫助，使電動機的工作更節能更高效。

參考文獻

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