關于三相異步電機的節能探討

摘要：在工業自動化領域，大量自動化設備的運行依賴于電動機，而作為所有電動機中最常見的異步電動機，由于結構簡單、成本低、過載能力強，在各個領域得到廣泛應用。使用三相異步電動機時，必須根據其最大負荷進行選擇，但實際上，該值是根據三相異步電動機空時或輕時的負荷來確定的，因此降低三相異步電動機的功率因數可能會降低其運行效率并導致大量的電能浪費，為此從節能角度對三相異步電動機的節能控制技術進行深入研究十分重要。

關鍵詞：三相異步電機;節能;措施

引言

三相異步電動機由于結構簡單、成本低，廣泛應用于工業和農業。但是，實際上，許多工業企業的電動機在非經濟條件下運行，造成大量的電力浪費。原因主要有兩個方面：第一，異步電動機直接起動電流過高，對電網產生重大影響，從而影響同一電網其他設備的正常運行;第二種情況是，由于運行過程中的負載變化，電機可能處于輕負荷或空負荷狀態，從而導致電機效率低下和功率因數降低。因此，在周期性變負荷時，需要調節三相異步電動機的電壓并節約能源。

1卷煙制絲設備中三相異步電動機的應用

制絲是卷煙生產的關鍵環節，制絲設備的性能以及運行的質量又是影響制絲效果的關鍵，為了提高制絲設備故障處理的針對性和有效性，首先必須要對制絲生產環節有全面的了解，充分了解制絲的生產流程和設備構成。卷煙制絲設備是制絲環節各類機械設備的統稱，具體包括開包機、切片機、真空回潮機、松散回潮機、篩分加料機、切絲機、烘絲機、摻配加香機，貯絲柜等。這些機械設備都是用三相異步電動機作為原動機來拖動的。延吉卷煙廠制絲設備中共有電機774臺，其中762臺是三相異步電動機，包括皮帶電機、振槽電機、滾筒驅動電機、風機、水泵電機等。目前制絲生產線中電機控制方式主要有西門子饋電器控制和變頻器控制。西門子饋電器控制電機功率≤7.5KW的電機，變頻器控制≥7.5KW的電機。饋電器主要由空氣開關和接觸器組成，通過西門子ET200S子站傳輸數據控制饋電器來啟動或停止電動機。變頻器是一種交流電氣傳動系統將交流工頻電源轉換成電壓、頻率均可變的適合交流電機調速的電力電子交換裝置，通過變頻器控制電機啟動、調速、停止。

2三相異步電動機耗能高的原因分析

目前，三相異步電動機的能耗占制絲生產線總能耗的60%，為降低能耗而改變電動機的節能方式將大大提高電動機運行的經濟效益。電動機能耗電動機最大的問題是起動電流較高，并且無法在起動和運行時協調電動機的扭轉力和載荷扭轉力。電動機起動時的扭力通常在150 %到200 %之間，基本上可以在一瞬間達到最大轉速，這可能導致電動機內部組件起火。電機啟動電流是額定電流的4-7倍，導致電壓不穩定。當轉矩滿足負載要求時，電機繼續以輕負荷運行，因此電機長時間不能在功率因數高、效率高的點附近運行，當電源電壓、頻率和轉矩負荷固定時，電機的勵磁電流基本保持不變，從而在一定程度上增加了能耗。

3三相異步電動機節能方面主要存在的問題

（1）電動機選型不合適，選擇的電動機額定容量較大，使用大功率的電機驅動小負載，浪費能耗。（2）電動使用年限較長，效率低下，能耗高。（3）電動機電源電壓不對稱。由于低壓供電系統單相負載不平衡，電機的三相電壓不對稱，使電機產生負序轉矩，導致電機在運行過程中大量損耗。當電網電壓低時，電機電流增加，進一步加大損耗。（4）電機維護維修管理不到位。設備維修時，沒有按規定操作，維修時間過長，設備損失持續，同時設備運行時間過長，維護不及時導致損失增加。

4節能控制措施

4.1 選擇合適的電機

合理選擇電動機類型是實現電動機節能降耗目的的首要前提，主要有三個方面：（1）對節能型電動機的選擇;（2）選擇合適的電動機類型;（3）對電動機額定容量的選擇。

4.2安裝節能裝置

三相異步電動機的性能和功率因數可能會因負載而異。電機的負載狀態可以根據電機使用的功率因數來決定，因此功率因數必須用作控制電機的反饋值。節能裝置是一種閉環因數控制裝置，在保證電動機良好狀態的基礎上，實現對電量的調整，通過利用PLC對運行中電機的電壓電流進行監控，處理過電流電壓信息，當出現過電流等現象時，可以通過對電流參數的修改來控制和調節電機，這樣能更好實現電動機節能降耗。

4.3對電動機風扇的優化

電機風扇主要起散熱的作用，通過對電機的散熱就能減少因為溫度太高導致的電能浪費和一些零件的損壞。目前制絲設備電機是自冷式散熱，扇葉在電機軸上安裝，電機轉風扇轉，電機停風扇停，這種降溫方式效果不明顯?？梢赃x用軸流式機翼風扇來代替當前最廣泛使用的風扇，就能很好的改善現有的狀態。通過在電機上安裝風罩，使其利用好空氣動力性能，電機運行時，風扇就能產生氣壓差，產生氣壓差的浮力能夠最大限度的增強運行速度和效能，很大程度減小用電損耗。

4.4電機維護管理

（1）電機使用環境應保持干燥，電動機表面保持清潔，風扇罩不應有灰塵等阻礙。（2）當電機運行中振動和噪聲明顯增大時，及時檢查軸承。（3）電動機工作時間超過5000小時，應補充或更換減速箱潤滑脂。（4）定期檢查電機的溫度和監控電機的電流，若發現電機過熱或電流過大時，及時排除故障。電機的正確維護，對節能起到非常好的效果。

結束語

節能降耗在當今社會中顯得十分重要，也是實現低碳發展、循環發展的重要途徑，越發引起了廣泛關注。電動機的節能降耗技術在節約能源中發揮的實際作用很大。針對三相異步電動機相對較大的能耗問題，本文提出了幾種節能控制方法，選擇合適的電動機，安裝節能裝置，對電動機風扇優化，對電機科學的維護管理，以提高實現節能控制目標。

參考文獻

[1]李張義，吳晗.三相異步電機節能控制技術研究[J].中國設備工程，2019（12）：131-132.

[2]張鑫，劉建業.三相交流異步電機的節能控制仿真研究[J].電腦知識與技術，2018，14（20）：252-253+258.

作者簡介：金清（1989.4-），男，吉林和龍人，長春工業大學電氣工程及其自動化學士，助理工程師，單位：吉林煙草工業有限責任公司延吉卷煙廠