電氣工程自動化系統中節能設計技術的應用探討

韋玲徽

（柳州市建設工程質量安全監督管理處　廣西　柳州市　545000）

電氣工程自動化系統中節能設計技術的應用探討

韋玲徽

（柳州市建設工程質量安全監督管理處廣西柳州市545000）

本文主要從電氣工程自動化及節能設計技術的基本內容；電氣工程自動化系統中節能設計的重要原則以及電氣工程自動化系統中的相關節能設計技術等幾個方面出發，探討電氣工程自動化中節能設計技術的應用問題。

電氣工程；自動化系統；節能設計技術；應用

前言

隨著世界科學技術的不斷發展，我國的電氣工程自動化技術也處在不斷變革和發展進步之中。隨著我國政治經濟等各方面的不斷進步和發展，我國的城市化進程也在不斷推進之中，對電能的需求量也在不斷增大。從中國當前現狀來看，節能設計已然成為電氣工程自動化系統中最需攻克的難題。

1　電氣工程自動化及節能設計技術簡介

電氣工程自動化是一門與人們的日常生產生活息息相關的新興學科，它被歸納在電氣信息學科之下。它對于提高企業的工作效率，降低企業運營成本，提升勞動生產率，完善勞動環境和條件具有舉足輕重的作用。隨著我國城市化進程不斷推進，城市化的程度不斷加深，我國城市的電網也在不斷擴大發展之中，為了保證城市居民生產生活的用電，電力容量也在不斷加大之中，這意味著需要使用更多的變頻器、變壓器、整流器等等。這些儀器在使用過程中會產生大量的諧波，進而危害電網。為了消除諧波的影響，保證電網不受損害的同時又遵循節能環保的原則，電氣工程自動化系統另辟蹊徑，轉而從變壓器、有源濾波器等技術中入手，利用降低電路在傳輸過程中的損耗量；選擇優質的變壓器；加入有源濾波器；補償無功等技術手段達到節能環保的效果。促使電氣工程自動化系統在使用時更加節能，更加科學合理。

2　電氣工程自動化系統中節能設計所要遵循的原則

2.1遵循安全至上的原則

盡管在電氣工程自動化系統中進行節能設計的目的是節能，但在設計時首先要考慮的仍然是安全性原則，安全凌駕于所有設計之上。因此，在進行節能設計時，不能僅僅關注節能方面，應充分考慮該項設計是否具備使用的安全性，會不會對操作者和使用者造成安全隱患，只有在安全的基礎上進行節能設計，才能保證生產活動的順利進行，保證生產活動的高效完成。

2.2追求技術先進

如今是一個科學技術迅猛發展的時代，各種節能設備和節能新技術頻繁地更新換代，節能技術的發展可謂日新月異。因此，為了設計出最新穎、功能最強大的節能產品，應該密切關注新技術的產生和更新，采用最新的、最尖端的技術作為節能產品設計的技術支持。先進的技術與設備對節能產品的節能效果提升具有顯著作用。

2.3遵循環保原則

如今，全世界都在提倡保護環境，環保體現在生活的方方面面，因此，電氣工程自動化系統中節能設計也必須考慮到對自然環境的影響問題。電氣自動化系統的節能裝置應盡可能地降低對周圍環境的破壞，甚至做到對周邊環境起保護作用。同時，節能設計還應考慮到經濟條件等問題，力求設計出經濟環保的節能產品。

3　節能設計中的相關技術

3.1變壓器節能技術法

變壓器是電氣工程自動化設備中的重要組成部分，它的主要功能是將電壓、電流和功率進行或升或降的轉換。變壓器在工作中會消耗大量的能量，因此，要做好電氣工程自動化系統中的節能設計，可以從降低變壓器工作時的能源消耗入手，這對于電氣工程自動化系統的節能設計具有重要作用。一般來說，要降低變壓器運行時的能源消耗量，可以從以下幾個方面入手：

3.1.1科學選取變壓器的構成材料

為了實現變壓器節能，應合理選擇變壓器的制作材料，通過對選擇的材料組合能夠優化裝置，達到最大節能效果。如果在設計中出現銅片或絕緣材料的設計不恰當的情況，則很可能導致更大的能源消耗。由此，設計人員在設計過程中，應在保證變壓器能夠正常工作的前提下對變壓器工作時的能源損耗量進行檢測，從而選擇出最節能最科學的材料。

3.1.2使用銅質材料

銅質材料的電阻相對于其他材料低，這能夠減少變壓過程中產生的電阻損耗。同時，使用冷札硅鋼片并降低磁密也能夠達到降低變壓器工作過程中的能量損耗。

3.1.3選取具有優良節能作用的變壓器

如今，市面上已經出現了一些具備很好的節能功能的變壓器了，如S10、S11等型號。這種變壓器除了具備傳統的變壓器的優勢，同時兼備了良好的節能功能。

3.2對系統的功率因素進行提升

對系統的功率因素進行提升主要分為提高其自然功率因素和采用人工方法對系統因素進行提升。

對系統的自然因素進行提升可以采用一系列科學合理的方式完成。如努力提升電氣設施的工作效率，從而完成節能目標。這種方式的實現可以依靠增大用戶們的負載程度，采用極數少的電動機等措施，但必須是在滿足工藝生產條件的情況下才能采用的。同時，可以采用電動機變頻自動控制的方法使電氣工程自動化系統達到節能效果，因為電動機一旦實現了變頻自動控制機制，可以使電動機在小負載情況下使系統功率因素得到提升。這些方法都能在不增加其他補救設施的條件下就能提高系統的功率因素，因此，這些方式具備經濟且效果顯著的特點，對于控制生產成本就有積極作用。

采用人工方法對系統因素進行提升的方式屬于人工補償的一種方式。因為盡管對系統自然功率因素進行提升的方法非常經濟，但無法滿足工業用電的巨大需要。因此，安裝一定的補償設備非常必要。

3.3減弱高次諧波

變頻器、變壓器、整流器等儀器在使用過程中會產生大量的諧波，這些諧波對用電設備的損害非常巨大。例如：加重電網的負擔；降低電網的可用容量；使設備的利用率降低；降低企業的經營利潤等。同時，諧波還將影響自動化裝置的可靠性和安全性能。因此，減弱高次諧波非常必要。一般情況下，減弱高次諧波可以采用使用Δ/Y節接線的變壓器，達到消除3的倍數的諧波。同時，可以通過增加變壓器的二次側相數；選擇綠色無諧波污染的變頻器等措施達到減弱諧波的效果。

3.4降低電路傳輸過程中的損耗量

通常情況下，電能傳輸介質本身具有一定的電阻，在傳輸過程中將損耗電能。盡管電阻造成的電能損耗并不能完全消除掉，但可以在實際電氣工程自動化系統中通過節能設計達到降低損耗量的目的。

電能在傳輸過程中的電流是一定的，不會任意發生變化，因此，要降低電路傳輸過程中的損耗量，設計者應該著力于降低傳輸介質的電阻方面。而根據電阻公式R=ρL/S可知，電阻的大小與導線的橫截面積、長度和電阻材料的電阻率有關。其中，與導線長度和電阻率成正比例關系，與橫截面積成反比例關系。所以，要降低電阻，可以采取以下幾種方式：

3.4.1合理縮減電線長度

在對電導線進行布線之前，應該合理規劃導線的經過路徑，盡量縮短電線的長度，以降低導線的電阻。

3.4.2從電阻率數字大小選取合適的導線

為達到降低電路傳輸過程中的損耗量的目標，在綜合考慮經濟的條件下，應選擇電阻率較小的導線。如表1是幾種常見的導體材料在20℃時的電阻率。

其中錳銅合金：85%銅，12%錳；鎳銅合金：54%銅，46%鎳；鎳鉻合金：67.5%鎳，15%鉻，16%鐵，1.5%錳。

表1　

3.4.3對導線的橫截面積進行改良

在不影響電路的正常工作的基礎上，合理增加電線的橫截面積對降低導線的電阻具有顯著作用。橫截面積增大，導線電阻降低，從而降低電能在傳輸過程中的損耗量，達到節能的效果。

3.5從電能使用處節約電能

通過對電能使用環節處進行電氣工程自動化系統的節能設計主要由科學合理選用節能型照明燈、選用節約能源的鎮流器和綠色照明三方面組成。

3.5.1因地制宜選用照明光源

國家對照明光源的類型出臺了相關規定，因此，照明光源在選擇過程中應按照規定進行，以滿足照明節能的要求。高效能的節能型光源，它具備高于一般照明燈好多倍的發光效率，這能夠實現節約大量電能的目標。同時，在洗手間、樓梯間等地應選擇吸頂燈，既滿足人們的日常生活需求，又達到了節能環保的需求。此外，在工業廠房內，為了節約能源，可以選擇金屬鹵化物燈，如果一盞燈無法滿足正常生產需求時，可以采取兩種光源或多種光源共同照明的方式，這樣既增強了亮度，又減少了耗能量。

3.5.2配合使用節能型鎮流器

在工業廠房內，在使用了節能型的照明光源同時，應該配合使用節約能源的鎮流器，以達到降低能源消耗的目的。

3.5.3綠色照明

對照明的設計應該契合使用環境，設計者應進行科學合理的設計，既滿足其使用功能，又達到節能環保的效果。

4　結語

綜上所述，電氣工程自動化系統中節能設計技術的運用對人們的生產生活具有重要的影響作用。為了順應科學發展的要求，建立起一個節能環保的社會，電能的節約是其中的重要組成部分。我們應該從多個方面共同努力，設計出節能高效的設備。

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TM76

A

1673-0038（2015）32-0013-02

2015-7-3

韋玲徽（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事建筑工程的質量安全管理監督工作。