電機節能控制技術的設計與實現

史 月

（大慶油田昆侖集團水泥有限責任公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

隨著技術的飛速發展，電機的核心技術已經取得了長足進步，但是節能技術的應用還不夠深入全面，使得電機相關技術綠色可持續發展速度緩慢。為了讓電機技術更為全面的發展，要重視電機節能控制技術的設計與實現。從何處入手、如何有效提升電機節能控制技術運用水平，就成為相關人員不得不深思熟慮、三思后行的問題。

1 電機節能控制技術概念分析

節能控制技術比較復雜，也正是由于其復雜性使得技術的推廣存在一定難度。當前節能控制技術主要涵蓋最小功率輸入、軟啟動、負載控制、功率因數等控制方式。其中，軟啟動與功率因數法應用的比較廣泛。軟啟動技術主要指按照之前設計好的控制模式對電機的啟動過程進行控制，降低啟動的電壓，從而實現節能的目的。功率因數指調節轉速，使得轉速可以適應相應的負載變化，提升靈敏度同時較少電機能源耗損。另外，當前新技術的運用大有上漲趨勢，在新技術中（階梯）跟進應用最為明顯。

2 節能技術的應用分析

2.1 軟啟動在電機節能設計中的應用

當前軟啟動技術在電機節能設計中的應用十分廣泛，通過軟啟動可以滿足電機節能的需要，符合電機在輕載與空載狀態下長時間工作，節省能源同時保障電機正常利用。軟啟動技術之所以可以起到節省能源的目的，主要源于其可以通過調節電壓來動態調節整個電機中輸入與輸出的電流大小，對電流進行準確控制。而且，這種軟啟動技術發展性明顯，近些年已經逐漸完善。傳統的軟啟動技術調整電流的方式比較單一，只能通過對電機連線方式進行調整來實現電流控制，但這一調整電流方式的優化效果不太明顯，因此對技術進行改進勢在必行。隨著研究與技術開發的相關數據表明，創新軟啟動技術的便可以實現更為精準的電流控制，同時降低電機啟動階段電能的損耗，有效節省能源[1]。正是由于軟啟動技術發展空間大、利用簡便，未來軟啟動技術的應用會越來越深入。

2.2 常用的節能控制措施分析

當前常用的電機節能控制措施主要在啟動環節，包括改進直接啟動與降壓啟動兩種節能控制模式。首先，改進直接啟動模式。直接啟動是非全壓啟動的相對模式，主要指全壓啟動，是當前常用的電機啟動模式之一，它通過將電源直接接入定子繞組實現啟動的目的。當前所用的改進直接啟動方式主要指通過盡量減小電機啟動瞬間電流、改善特性曲線、簡化控制等手段，優化直接啟動模式，實現節能控制的目標。其次，降壓啟動模式。降壓啟動模式主要通過適當減少定子數量，實現對電流的降低控制，進而達到節能的目的。但，這種模式運用具有一定的局限性，只能預計還用在低啟動電流、接線滿足380 V/△的情況才可以利用該種節能控制模式。在降壓啟動模式模式下主要通過以下流程對節能進行控制：第一步，接線。電氣啟動后連接星型接線之后逐漸改變為三角形接線；第二步，降低定子串電壓。適當降低定子串電壓，啟動電壓控制與Y/△控制線路等多種系統啟動。這種方式雖然可以降低啟動電壓、達到節能控制目的，但是其降壓相對節能程度有限。

3 電機節能控制技術的設計與實現

3.1 電機節能控制技術設計面臨的問題

為了提升電機節能控制技術節能程度，就需要對原有技術進行分析，及時發現節能控制技術設計中存在的不足，才能針對性提升科學的技術改進方案，有效提升節能效率。相關設計人員必須從電機節能控制技術設計現狀與面臨的問題入手全面進行分析，為技術的革新提供支持。當前電機節能控制技術設計方面存在的不足主要體現在4 個方面：①啟動電流對電網沖擊控制相對不足；②全壓啟動時對電網沖擊比較大；③電機運行存在的一定的安全問題；④體底部電機效率低、散熱性能差。

3.2 優化電機節能控制系統的模塊設計

相關設計人員需要優化電機節能控制系統的模板設計，提升電機節能控制能力，促進節能控制技術的綠色發展。設計人員在節能控制模板設計中從軟啟動模板設計、節能運行模板設計、智能模板控制設計。

首先，設計人員需要注重軟啟動模板設計的優化，有效提升節能控制效率。設計人員在軟啟動模板設計優化中，從啟動時間、優化啟動方式提升節能控制效率。在節能軟啟動時間控制方面，相關設計人員要盡可能多段啟動時間、控制啟動電壓與電流達到節能的目的。電機軟啟動時間控制最長不得超過128 s，盡可能縮短啟動時間、減少能耗。在電能軟啟動電壓加控制與電流控制方面，需要注重啟動頻率的控制，適當降低啟動頻率，避免啟動使得電器溫度過高，提升電器可用時長，提升電機節能控制性價比。設計人員還可以優化底部電機，提升電機效率，優化電機散熱系統，確保電機安全。

其次，相關設計人員要從節能運行模板設計入手，提升節能控制能力。相關設計人員需要核算電機運轉中驅動負載的最大承受值，盡可能避免電機在最大荷載承受值情況下一直使用，延長電機使用壽命。設計人員優化相關節能控制儀器，對電機節能控制過程中的運轉情況進行監督，及時發現電機運行中存在的安全隱患，并針對性制定解決方案，提升電機運轉的可靠性，促進節能控制技術的綠色發展[2]。

然后，相關設計人員需要注重智能保護模板的設計。相關設計人員除了軟啟動模板與節能運行模板優化之外，還可以從智能化保護控制模板入手，綜合性提升電機節能控制水平，確保電機正常運轉。在智能保護模板設計中可以從智能模板單獨設計與參數故障科學存貯兩方面著手單獨設計，獨立于其他系統，避免發生故障對保護系統造成不利影響，實現對電機實時監測。

最后，設計人員還不可忽視電機節能控制系統參數故障存儲，方便節能控制系統根據之前參數問題，及時作出調整提升節能控制能力，促進技術綠色發展。

3.3 節能控制系統的整體設計

設計人員在電機節能控制系統設計上可以從節能控制系統方案設計、技術方案設計、開發目標確定、設計思想明確4 個方面全面提升節能控制系統的科學性，提升電機的電能利用率，促進節能控制技術的綠色發展。

首先，電能節能控制技術設計人員需要制定總體設計方案，以便指導整個節能控制技術的設計全程有序推進。相關設計人員需要根據具體施行的情況適當調整總體設計方案的分配調整，提升方案的指導性。在總體方案設計中處理技術設計方案的簡略概述之外，相應的總體節能控制測量必不可少。在節能具體情況測量方面，相關技術人員可以采用專業的微電腦數字測量控制儀器，對電機的電流與電壓情況實施檢測，從節能控制系統用開啟前、開啟后進行科學測量，以便及時準確記錄電機節能控制設計的具體成效。同時，利用相應的微電腦數字技術可以減小電機啟動與停止的電流沖擊，提升電機的可靠性延長電機使用壽命，促進電機節能技術的進一步發展。

其次，相關設計人員需要對技術方案進行設計，提升電機節能控制效率，促進技術的綠色發展。在電機節能控制系統技術設計方案制定中，設計人員可以從電機啟動入手，提升電機節能控制效率。在節能控制方面，可以利用智能數字控制，對電機電流情況做足檢測控制，并通過雙向可控硅模對電壓進行控制，降低電機啟動電壓，實現節能控制的效用。設計人員還可以根據電機的不同，選擇不同的智能型數字控制器，保證電機正常運轉。在節能控制系統設計方面，設計人員還要關注節能控制系統的使用壽命，確保電機節能控制系統可以盡可能長久應用，提升電機性能。智能化數字控制器工作的基本原理：電機在運轉之后，智能化數字器對相關參數進行計算，并釋放相應的干擾，之后送入A/D 轉換器，再經過微處理器進行運算處理，將結果存貯比對CPU 核算的對應值，待比對結束后進行一系列的轉換，調整控制串電流與電壓。這樣，就能利用智能化數字控制器對點線路電流進行控制，設置額定電壓，緩步提升輸出電壓，降低電機啟動時對電網的沖擊，提升電機節能控制率。

然后，在節能控制設計中需要注重開發目標的明確，以便指導節能控制系統的科學開發。相關設計人員在電機節能控制系統設計上，需要注重相關開放目標的制定，在目標指導下促進節能控制系統的有序開放。利用智能化數字控制器對電機電流與電壓實時監控，有效避免電機半載或輕載時的電能浪費。在設計節能控制目標明確方面，相關設計人員可以組織多次會議，依據電機設計的具體情況，明確既能控制系統的目標，提升節能控制系統設計的科學性與實用性。

最后，設計人員要巧思妙想，注重設計思想明確。在設計思想方面，設計人員要注重電機技能控制系統設計思想的全面性，從節能降耗、優化電機結構、調速控制方面全面明確設計思想。在節能降耗方面，設計人員需要注重材料的環保性，避免對環境造成污染。為了進一步提升電機節能控制效率，相關設計人員可以從電機結構優化方面入手，降低電機運行中的電能耗損，提升節能控制能力。另外還可以從調速控制方面入手，提升電機節能控制能力。

3.4 節能控制系統設計試運行測試

電機節能控制系統設計結束后，相關測試人員要針對節能控制系統及時做試運行測試工作，方便及時排查電機節能控制系統中出現的不足，進一步優化節能控制系統，提升電機節能控制能力。測試人員在系統測試過程中要做好相關數據的記錄與總結，方便為后期電機節能系統改進提供可靠依據。

首先，測試人員要有步驟有目的地對電機節能系統功能進行驗證。在功能驗證方面需要做到全面、清晰，盡量做到面面俱到，例如，在節能控制測試中需要檢測產品的功能、性能、環境應對能力、穩定性、狀態、安全性等。

其次，電機節能系統測試時要按照一定的步驟進行。相關測試人員要按照一定步驟對系統進行測試，確保整個測試工作有序推進。

最后，測試中相關參數要及時記錄。測試人員需要對節能系統中相關參數及時做好記錄，避免出現遺漏的情況，認真嚴謹地面對測試工作，提升檢測質量[3]。

4 結束語

綜上所述，電機節能控制技術的設計與實現涉及的環節比較多，設計人員可從優化電機節能控制系統的模塊設計、節能控制系統的整體設計、節能控制系統設計試運行測試等方面提升電機節能控制能力。另外，相關設計人員要注重系統的全面具體清晰，全面提升電機節能控制能力，促進節能技術綠色發展的早日實現。