電機節能控制技術的設計與實現

皮建國

摘要：近年來，我國的工業化進程有了很大進展，對電機的應用越來越廣泛。電機主體技術發展迅速，但在節能綠色發展方面相對不足，不利于能源與電機的發展。對電機節能控制技術的設計與實現進行分析。

關鍵詞：電機;節能;控制;設計;軟啟動

引言

機電拖動系統主要由電動機、電源、控制設備以及工作機構組成，發電機為重要部件。同時，電力拖動常應用在電力生產、機械生產以及冶金等行業當中，為行業經濟發展使用的重要傳動方式。在電力拖動過程中，節能技術應用廣泛，因此，分析拖動工程中的節能技術具有現實意義。

1電機變頻控制節能技術概述

電機變頻控制節能技術是一種包含了計算機技術、電力傳動技術以及電子信息技術的綜合性節能技術。電機變頻控制節能技術在實踐應用過程中，需要控制機械制備的強弱電，通過調整機械設備的電機轉速和電流頻率來實現節能的目的。電機變頻控制節能技術可以把機械設備的工作電流頻率轉化為其它頻率，并利用專業半導體構件將交流電轉換為直流電，此時，機械設備的逆變器就可以完成對電流與電壓的全面控制。通過調整電機的電流頻率對電機轉速進行控制，可以在保證電機功率滿足運行要求的前提下，進一步提高電機的節能效率，減少電機在運行過程中產生的能源損耗。

2降低電機性能的原因

（1）長期水流量導致整個水面泵內壁的硬度、剪切磨損和老化，內流通過系數增大，水頭損失嚴重，水力效率降低。（2）泵殼結垢問題比較嚴重，因為在泵之前，藥品或水質因素可能導致泵殼壁厚增加約 2 毫米，形成結垢瘤，減少泵體容積和泵容量，并因水頭損失增加原流道。（3）水泵加工工藝導致水泵缺陷。比合格的水泵有更嚴重的腐蝕、磨損和空心問題。此外，工藝排放缺陷會導致泵通道出現裂縫。水流增加能量損失，降低水力效率。（4）不可避免的情況主要是由于顆粒的背水面上的負壓。當壓力低于某一標準值時，特別是當泵葉片被電化學腐蝕逐漸腐蝕時，會出現快速空洞的現象。（5）機械損耗和容積損耗，在長期使用中由于機械磨損導致供水泄漏增加，機械效率和容積效率降低，這正是水泵效率和效率降低，水資源損失進一步增加的原因。

3電機節能控制技術的設計與實現

3.1優化電機節能控制系統的模塊設計

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。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。

3.2電機變頻軟啟動節能

電機的啟動方式主要為硬啟動，硬啟動過程中產生的瞬間電流是電機額定電流的4-7倍，長期的硬啟動會直接影響電機設備和電源線路的安全使用，造成電機設備等超負荷運轉。而電機變頻軟啟動就是通過變頻調節功能，實現對電機啟動時電流的控制，讓電機啟動時的電流從零開始，逐漸增加到滿足電機運轉的額定電流。尤其在電機設備、水泵啟動時，電機變頻軟啟動可以降低電機的電網容量，減少對擋板和閥門的破壞。將電機運轉的最大電流控制在電機設計的額定電流范圍內，減少過大電流對電機電網的沖擊，以此延長電機設備及其內部構件的使用壽命，減少電力損耗，降低電機設備運轉維修費用，增加企業經濟收益。

3.3變頻調速

同步電動機轉速、供電頻率二者同步時，可保持穩定狀態，電動機轉速和電源頻率相關，和負載無關，因此，變頻調速是轉變其轉速的唯一方式。變頻調速的節能方案為自控系統、他控系統兩種方式。其中，自控調速節能方案在變頻調速過程，可消除轉子振蕩、失步等過程的安全問題，在系統當中安裝電動機軸端檢測器，利用其信號發出電力頻率、導通順序等，保持定子、轉子二者轉速同步，消除設備運轉時的負載沖擊。可使用交-交、交-直-交等變頻裝置，在該系統中，使用電力逆變器、轉子檢測器等代替傳統的接觸換向器，實現變頻調速過程的節能。使用他控系統實現變頻調速，其節能方案為，選擇交-直-交類型變頻器作為調速系統主要裝置，對比于自控系統，其結構簡單，只含有1臺變頻器。所以，操作簡單，但是變頻效率較低。變頻器可作為啟動裝置，保證同步電動機平穩啟動，可將其應用在多個電動機同時調速的過程中。此外，此調速方式可能存在轉子失步、振蕩等問題，導致安全性能較差，因此，實際應用較少。

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。

結語

綜上所述，現階段電機變頻控制節能技術的應用還存在一定的局限性，沒有被廣泛應用到生活與生產活動中。為此，我們要不斷加深對電機變頻控制節能技術的應用認識，發現技術應用中的實際問題，找到有效的解決方法。通過不斷改善技術應用環境，創新技術應用方式，從而進一步推廣電機變頻控制技術應用。

參考文獻

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