電機(jī)節(jié)能范文

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篇1

（1.合肥工業(yè)大學(xué) 電氣及自動(dòng)化工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；

2.六安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院， 安徽 六安 237158）

摘 要：針對(duì)電機(jī)在負(fù)載較小時(shí)運(yùn)行效率低、資源浪費(fèi)的問(wèn)題，詳細(xì)分析了電機(jī)節(jié)能的基本原理，基于STC89C51單片機(jī)提出了一種功率因數(shù)控制方案，通過(guò)單片機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的調(diào)節(jié)，進(jìn)而達(dá)到電機(jī)節(jié)能的設(shè)計(jì)目的。本文給出了系統(tǒng)工作原理、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)以及軟件流程，實(shí)際的使用和測(cè)試表明，本系統(tǒng)對(duì)于經(jīng)常處于負(fù)載較輕或者負(fù)載經(jīng)常變化的電機(jī)有較好的節(jié)能效果，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)；電機(jī)節(jié)能；電流檢測(cè)；功率因數(shù)

中圖分類號(hào)：TM301文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-260X（2015）03-0137-03

交流異步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、操作方便、可靠性高等特點(diǎn)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)中廣泛使用，作為機(jī)電設(shè)備的重要?jiǎng)恿敵鲅b備在各行各業(yè)特別是工礦企業(yè)中使用。但是在實(shí)際的使用過(guò)程中，許多電機(jī)運(yùn)行在恒定輸出功率之下，無(wú)法改變系統(tǒng)的輸出功率。這與實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中負(fù)載實(shí)時(shí)變化的事實(shí)是相矛盾的，是一種非常不經(jīng)濟(jì)、不環(huán)保的運(yùn)行狀態(tài)，往往會(huì)造成較大的能源浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)造成不必要的電機(jī)損耗。所以說(shuō)電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)的研究和推廣具有很大的迫切性和必要性。

針對(duì)上述情況，本文在詳細(xì)分析電機(jī)能源浪費(fèi)原因、電機(jī)節(jié)能控制原理的基礎(chǔ)上，基于STC89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種功率因數(shù)控制方案，該方案通過(guò)單片機(jī)對(duì)電機(jī)系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)了電機(jī)功率因數(shù)的調(diào)節(jié)，進(jìn)而在不同的負(fù)載情況下，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功率的改變，達(dá)到電機(jī)節(jié)能的目的。本文給出了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件流程分析等，并且在實(shí)際的工作環(huán)境中進(jìn)行了測(cè)試，表明，本系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求，工作穩(wěn)定，對(duì)經(jīng)常處于負(fù)載較輕或者負(fù)載經(jīng)常變化的電機(jī)有較好的節(jié)能效果。

1 電機(jī)能源浪費(fèi)原因分析

交流電機(jī)雖然有使用簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、可靠性好的特點(diǎn)，并在工業(yè)、農(nóng)業(yè)中廣泛使用，但是卻有相當(dāng)一部分交流電機(jī)由于各方面的原因處于電能浪費(fèi)狀態(tài)并增加了機(jī)器的損耗，總結(jié)起來(lái)，電機(jī)造成能源浪費(fèi)的原因主要有[1]：

（1）大部分電機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中，都采用直接啟動(dòng)方式，不但對(duì)電網(wǎng)和動(dòng)力系統(tǒng)造成沖擊，并且超出常規(guī)運(yùn)行電流的大電流啟動(dòng)造成巨大的電能損耗。

（2）在實(shí)際的工作環(huán)境中，往往在電動(dòng)機(jī)動(dòng)能配置的時(shí)候，會(huì)較為片面的追求相對(duì)安全的余量，這就會(huì)造成電動(dòng)機(jī)容量過(guò)大的結(jié)果，導(dǎo)致工作中的電動(dòng)機(jī)偏離系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最佳工作狀態(tài)，使得運(yùn)行的功率因數(shù)降低。

（3）工作環(huán)境中，由于成本、管理、人員控制等原因，往往會(huì)讓電動(dòng)機(jī)采用穩(wěn)定功率運(yùn)行，這樣在電動(dòng)機(jī)空載、輕載的時(shí)候，會(huì)造成巨大的額外電能損失。

2 電機(jī)節(jié)能原理

目前我國(guó)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效率與國(guó)際水平相比還有較大差距，大概在10%-20%左右，隨著國(guó)家節(jié)能減排的力度加大，電機(jī)節(jié)能技術(shù)也日益受到重視。針對(duì)上述電機(jī)能量浪費(fèi)原因的分析，可以通過(guò)建立較為完善的實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行全面你的監(jiān)控，適時(shí)調(diào)整電機(jī)的輸入輸出的功率，這樣能夠使電機(jī)按照負(fù)載的實(shí)際需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)妮斎牒洼敵觯瑢?duì)功率進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)，從而減少系統(tǒng)電能的浪費(fèi)和消耗。目前較為流行的電機(jī)能耗控制方法是功率因數(shù)控制閥，此方法通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)功率因數(shù)角的變化，監(jiān)測(cè)電壓，進(jìn)而進(jìn)行調(diào)整，從而使電機(jī)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。本方法的特點(diǎn)有[2]：

（1）比較適合恒定功率運(yùn)行，負(fù)載經(jīng)常變化的電機(jī)。

（2）實(shí)現(xiàn)電壓、電流的同步協(xié)動(dòng)，電機(jī)節(jié)能效果顯著增強(qiáng)。

（3）適用范圍較廣，適用于大多數(shù)三相交流電機(jī)，只需要按照功率大小進(jìn)行分別配置即可。

（4）穩(wěn)定性和精確性好。

電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載的情況下功率因數(shù)最高，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)最佳，但是在空載的情況下，功率因數(shù)最低。并且根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作原理可以分析得知，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流會(huì)隨著負(fù)載大小變化，所以可以將負(fù)載電流作為系統(tǒng)檢測(cè)信號(hào)。功率因數(shù)越高，有用功占功率總功率的比重越大，系統(tǒng)運(yùn)行效率更好。所以說(shuō)，從某種意義上來(lái)說(shuō)，功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備運(yùn)行效率高低的一個(gè)重要系數(shù)，功率因數(shù)降低，則說(shuō)明用于無(wú)用功的消耗的增加，設(shè)備的運(yùn)行效率在降低。所以在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中，往往會(huì)把功率因數(shù)作為重要的檢測(cè)指標(biāo)。提高功率因數(shù)的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面：

（1）通過(guò)功率因數(shù)的提高，減少了電機(jī)的損耗，減少和生產(chǎn)成本，提高系統(tǒng)工作效率。

（2）通過(guò)功率因數(shù)的改善，減少了供電系統(tǒng)中的電壓損耗，可以使得電機(jī)的供電電壓更為穩(wěn)定，改善了電能質(zhì)量，減少的電機(jī)的磨損，降低了安全隱患。

（3）功率因數(shù)的提高可以提高系統(tǒng)的裕度。

在本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，主要通過(guò)對(duì)正在運(yùn)行電機(jī)的相電壓和相電流進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)，計(jì)算出功率因數(shù)角，通過(guò)內(nèi)控芯片的比對(duì)、檢測(cè)以及處理，在通過(guò)脈沖信號(hào)觸發(fā)電流，控制導(dǎo)通角，使電壓和電流隨負(fù)載的變化靈活進(jìn)行調(diào)整，從而真正達(dá)到降壓節(jié)能的目的[3]。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體框圖如圖1所示：

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文在詳細(xì)分析電機(jī)能源浪費(fèi)原因、電機(jī)節(jié)能控制原理的基礎(chǔ)上，基于STC89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種功率因數(shù)控制方案，該方案通過(guò)單片機(jī)對(duì)電機(jī)系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)了電機(jī)功率因數(shù)的調(diào)節(jié)，進(jìn)而在不同的負(fù)載情況下，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功率的改變，達(dá)到電機(jī)節(jié)能的目的。

STC89C51具有指令速度快、穩(wěn)定性好、在線燒錄、編程簡(jiǎn)單、成本低等原因，非常適合本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

功率因數(shù)的檢測(cè)主要是對(duì)運(yùn)行狀態(tài)電機(jī)的相電流和相電壓進(jìn)行檢測(cè)，在異步電動(dòng)機(jī)中，由于感性負(fù)載的存在，所以在電壓經(jīng)過(guò)過(guò)零點(diǎn)后，往往會(huì)有一個(gè)延遲角，電流才能過(guò)零，這個(gè)夾角就是功率因數(shù)角。電壓過(guò)零檢測(cè)就是把輸入的負(fù)載電壓轉(zhuǎn)換成同一相位的矩形波，通過(guò)單片機(jī)的輸入管腳，送入核心處理器，這個(gè)矩形波的下降沿既是脈沖的觸發(fā)信號(hào)，又是單片機(jī)的定時(shí)器信號(hào)。電流過(guò)零檢測(cè)就是把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為矩形波，有單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)和處理。通過(guò)對(duì)功率因數(shù)角的檢測(cè)，然后通過(guò)余弦取值，進(jìn)而判斷功率因數(shù)角的大小，推導(dǎo)出系統(tǒng)負(fù)載的變化，進(jìn)而改變晶閘管的導(dǎo)通角[4]，實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)。電壓電流過(guò)零檢測(cè)電路如圖2所示，其中電壓采樣電路如圖3所示。通過(guò)本采樣電路，可以對(duì)電機(jī)的線電壓隔離降壓，然后進(jìn)行整流，達(dá)到直流信號(hào)再經(jīng)過(guò)濾波、分壓后送至單片機(jī)的A/D端進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，可以得到實(shí)時(shí)的電壓值，由單片機(jī)進(jìn)行判斷。

電流采樣電路如圖4所示，通過(guò)本采樣電路，可以利用三個(gè)電流互感器分別檢測(cè)三相電流，采集的信號(hào)通過(guò)橋式整流后送入單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行檢測(cè)，將其與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，進(jìn)而判斷負(fù)載的狀態(tài)，決定是否觸發(fā)脈沖，降低系統(tǒng)電壓。

在完成系統(tǒng)檢測(cè)之后，就要進(jìn)行系統(tǒng)處理和觸發(fā)，其中晶閘管的觸發(fā)是通過(guò)觸發(fā)電路實(shí)現(xiàn)的，所以說(shuō)觸發(fā)電路才是決定系統(tǒng)準(zhǔn)確性和可靠性的關(guān)鍵電路，直接影響著系統(tǒng)節(jié)能的效率，所以由較高的設(shè)計(jì)要求。觸發(fā)電路的脈沖信號(hào)必須大于相應(yīng)晶閘管的觸發(fā)閾值，同時(shí)觸發(fā)脈沖的幅度和上升沿坡度也會(huì)影響觸發(fā)精度。為保證晶閘管的可靠導(dǎo)通和系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，本系統(tǒng)中的觸發(fā)電路采用兩個(gè)三極管組成放大電路[5，6]，系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)如圖5所示。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，以主程序?yàn)楹诵脑O(shè)計(jì)子模塊，簡(jiǎn)化和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)行中通過(guò)主程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)子模塊的調(diào)用。主要設(shè)計(jì)流程如圖6所示：

上電后系統(tǒng)先調(diào)用初始化子程序，對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行初始化并進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)對(duì)模糊控制算法進(jìn)行離線處理，把計(jì)算得到的模糊控制查詢表存入單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，以便節(jié)能時(shí)查表使用．初始化子程序完成后，進(jìn)入軟起動(dòng)設(shè)定程序，進(jìn)行軟起動(dòng)初始時(shí)間的設(shè)定，若不設(shè)定，則系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)在一個(gè)系統(tǒng)周期之內(nèi)自動(dòng)進(jìn)入軟啟動(dòng)，啟動(dòng)完成后進(jìn)入主循環(huán)，電壓、電流等功能電路對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行采樣，并將采樣信息送入主控制器，后由各子程序進(jìn)行處理，并進(jìn)行故障檢測(cè)。系統(tǒng)每半個(gè)周期都要對(duì)晶閘管進(jìn)行一次觸發(fā)，并且還要完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、狀態(tài)顯示等功能，所以對(duì)實(shí)時(shí)的要求較高。

5 系統(tǒng)測(cè)試分析

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，需要進(jìn)行詳細(xì)的功能測(cè)試和性能測(cè)試，驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確定。但是由于系統(tǒng)實(shí)際條件限制，本系統(tǒng)智能針對(duì)實(shí)驗(yàn)室異步電機(jī)進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)功能測(cè)試結(jié)果如表1所示：

系統(tǒng)空載時(shí)，電壓對(duì)功率因數(shù)的影響如表2所示：

由上述結(jié)果可以看出，電壓的降低對(duì)于系統(tǒng)空載時(shí)的功率因數(shù)影響很大，通過(guò)功率因數(shù)的調(diào)節(jié)，確實(shí)可以達(dá)到功率調(diào)節(jié)的目的。

實(shí)驗(yàn)室電機(jī)為9KW，本次測(cè)試時(shí)間為4小時(shí)，每個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)各一個(gè)小時(shí)，系統(tǒng)性能測(cè)試結(jié)果如表3所示：

篇2

關(guān)鍵詞：磁性槽楔；電機(jī)節(jié)能；應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，能源問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái)，尤其對(duì)于電力能源來(lái)說(shuō)，我國(guó)各個(gè)地區(qū)都不同程度的出現(xiàn)了電力供應(yīng)緊張的問(wèn)題，這就對(duì)電機(jī)節(jié)能技術(shù)提出了更高的要求。在電機(jī)中采用磁性槽楔能夠提升電機(jī)效率，對(duì)于電力能源的節(jié)約有著積極的意義。基于以上，本文簡(jiǎn)要研究了磁性槽楔在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用。

1磁性槽楔應(yīng)用的必要性

電機(jī)在氣隙磁通的過(guò)程中，降低氣隙磁阻能夠有效降低磁電流，從而實(shí)現(xiàn)電氣損耗的降低，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。就目前來(lái)看，當(dāng)前電機(jī)普遍選用開(kāi)口槽作為定子槽型，如果采用槽楔采用非導(dǎo)磁材料，則會(huì)導(dǎo)致槽楔缺乏導(dǎo)磁率，在這樣的狀況下，齒槽下的氣隙磁阻會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)，高次齒諧波分量增加，這就給電機(jī)帶來(lái)了較大的損耗，電機(jī)效率低下，同時(shí)較大的波動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生噪聲污染。而在電機(jī)中采用磁性槽楔則能夠有效避免上述問(wèn)題，磁性槽楔的應(yīng)用能夠?qū)庀⒋艌?chǎng)分布變得均勻，磁場(chǎng)分布曲線平滑，高次諧波降低，整個(gè)電機(jī)的溫升以及損耗會(huì)降低，不僅實(shí)現(xiàn)了電機(jī)節(jié)能目的，同時(shí)有效改善了電機(jī)噪聲污染的問(wèn)題。

2磁性槽楔在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中的作用

隨著技術(shù)的發(fā)展，用戶對(duì)于電機(jī)的節(jié)能性要求逐漸提升，各種高效率電機(jī)得到了廣泛的推廣。但受到制造工藝以及電機(jī)裝配等方面因素的影響，電機(jī)損耗的真實(shí)值往往與設(shè)計(jì)值有著一定的偏差，這就導(dǎo)致電機(jī)的溫升和效率難以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。為了提升電機(jī)的效率，降低溫升，在電機(jī)設(shè)計(jì)中通常會(huì)采取更換沖片材料、改變槽型等方式，但這些方式有著成本高、效果不顯著的問(wèn)題，在這樣的背景下，磁性槽楔在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用逐漸受到重視。磁性槽楔能夠有效降低電機(jī)空載附加鐵耗，空載附加鐵耗指的是空載電機(jī)空載雜散損耗。鐵芯開(kāi)槽導(dǎo)致的氣隙磁導(dǎo)不均勻以及空載磁勢(shì)空間分布曲線中的諧波都能夠在氣隙中產(chǎn)生諧波磁場(chǎng)，從而導(dǎo)致空載附加鐵耗的產(chǎn)生。諧波磁場(chǎng)相對(duì)磁極表面產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)則會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，而相對(duì)于齒的運(yùn)動(dòng)能夠產(chǎn)生脈振損耗，采用磁性槽楔能夠有效降低卡式系數(shù)（卡式系數(shù)是衡量電機(jī)平穩(wěn)程度的系數(shù)，卡式系數(shù)越小，電機(jī)運(yùn)行越平穩(wěn)，輸出能量越高，損耗能量越小，節(jié)能效果越好）和平均氣隙磁密以及齒內(nèi)的平均磁密。

3應(yīng)用試驗(yàn)節(jié)能對(duì)比

選擇兩臺(tái)型號(hào)相同、轉(zhuǎn)子系數(shù)相同的電機(jī)，對(duì)其定子槽楔材料進(jìn)行改變，一臺(tái)電機(jī)使用磁性槽楔，一臺(tái)電機(jī)使用非磁性槽楔，對(duì)兩臺(tái)電機(jī)的鐵耗、空載電流、效率、功率因素以及溫升等節(jié)能參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。應(yīng)用試驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)如表1所示。由表1可以清晰的對(duì)比出應(yīng)用磁性槽楔和應(yīng)用非磁性槽楔電機(jī)的節(jié)能效果，首先，磁性槽楔能夠有效的降低電機(jī)鐵耗，且降低的幅度十分顯著，從而降低電機(jī)的整體損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果；第二，在應(yīng)用磁性槽楔之后，電機(jī)的運(yùn)行效率得到了有效的提升，從89.65%提升到了91.56%，由此可見(jiàn)，磁性槽楔不僅能夠節(jié)約能源，還能夠提升電機(jī)的運(yùn)行效率，符合節(jié)能增效的基本要求；第三，使用磁性槽楔之后，空載電流有所下降，這就降低了電機(jī)的實(shí)際損耗，有效改善了電機(jī)電氣性能指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能；第四，從溫升上來(lái)看，使用磁性槽楔的電機(jī)溫升降低，這就保證了電機(jī)運(yùn)行的可靠性。

4磁性槽楔在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用要點(diǎn)

通過(guò)上文中的分析可知，磁性槽楔的應(yīng)用對(duì)于電機(jī)節(jié)能有著積極的意義，現(xiàn)總結(jié)磁性槽楔在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用要點(diǎn)如下：①注意轉(zhuǎn)矩下降問(wèn)題：在應(yīng)用磁性槽楔過(guò)程中，磁性槽楔的導(dǎo)磁性能良好，這會(huì)增加定子的漏抗，如果外加電壓和頻率保持一定，則隨著電抗的增加，電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性會(huì)逐漸降低，電機(jī)轉(zhuǎn)矩隨之下降，在應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意；②注意磁性槽楔固定問(wèn)題：在應(yīng)用磁性槽楔的過(guò)程中，很容易出現(xiàn)槽楔固定不牢固而導(dǎo)致脫落的問(wèn)題，這就對(duì)磁性槽楔的制造提出了更高的要求。首先，應(yīng)當(dāng)對(duì)槽楔的裝配間隙進(jìn)行嚴(yán)格控制，將間隙控制在合理的范圍之內(nèi)，避免槽楔打入困難，同時(shí)避免槽楔打入之后出現(xiàn)松動(dòng)問(wèn)題。第二，應(yīng)當(dāng)在槽楔朝線圈的一面進(jìn)行刷膠處理，避免槽楔松動(dòng)。第三，應(yīng)當(dāng)對(duì)真空壓力整浸參數(shù)進(jìn)行控制，保證槽楔的各個(gè)接觸面都能夠滲入油漆，以此來(lái)保證磁性槽楔的緊固程度，避免槽楔松動(dòng)；③注重磁性槽楔的選擇問(wèn)題：在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中應(yīng)用磁性槽楔的過(guò)程中，并不是槽楔的導(dǎo)磁效果越好，其節(jié)能效果越佳，在選擇磁性槽楔的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)保證槽楔導(dǎo)磁性能的合理性，保證槽楔不僅能夠提升電機(jī)運(yùn)行效率，同時(shí)能夠降低電機(jī)的損耗，要保證磁性槽楔導(dǎo)磁率的合理。

5結(jié)論

綜上所述，能源問(wèn)題是關(guān)系到人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要問(wèn)題，節(jié)能意識(shí)逐漸深入人心。隨著電動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用，電機(jī)節(jié)能技術(shù)備受關(guān)注，本文簡(jiǎn)要分析了磁性槽楔在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用，闡述了磁性槽楔對(duì)于電機(jī)節(jié)能的作用，并探討了具體的應(yīng)用要點(diǎn)，旨在為電機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)踐提供參考。

作者:朱巍 單位:清遠(yuǎn)市清新區(qū)太和供水有限公司

參考文獻(xiàn)：

[1]李軍麗,胡春雷.磁性槽楔在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用[J].中小型電機(jī),2005(02):57-59.

篇3

【關(guān)鍵詞】工業(yè)縫紉機(jī)電腦控制板；單片機(jī)；LED顯示

本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)，通過(guò)單片機(jī)與電路的合理結(jié)合，使工業(yè)縫紉機(jī)有了更多更完善的功能。單片機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)給予了工業(yè)縫紉機(jī)系統(tǒng)“身軀”，而單片機(jī)的應(yīng)用程序賦予了其新的“生命”，使其在傳統(tǒng)的搶答器面前具有電路簡(jiǎn)單、成本低、運(yùn)行可靠等特色。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分，硬件和軟件分開(kāi)設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)部分包括電路原理圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。軟件設(shè)計(jì)部分，首先在總體設(shè)計(jì)中完成系統(tǒng)總框圖和各模塊的功能分析，擬定詳細(xì)的工作計(jì)劃；然后進(jìn)行具體編程，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程 語(yǔ)言和工具，進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)等；最后是對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試測(cè)試，達(dá)到所需功能要求。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，硬件電路是采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該方法保證設(shè)計(jì)電路的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。硬件電路的設(shè)計(jì)最重要的是選擇用于控制的單片機(jī)，并確定與之配套的芯片，使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)既經(jīng)濟(jì)又高性能。硬件電路設(shè)計(jì)還包括輸入輸出接口設(shè)計(jì)，根據(jù)要求選擇芯片的型號(hào)，繪制電路圖進(jìn)行仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不當(dāng)及時(shí)修改，最終達(dá)到設(shè)計(jì)目的。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，先編寫(xiě)各個(gè)功能模塊子程序，然后進(jìn)行組合與調(diào)整，經(jīng)過(guò)調(diào)試后，最終達(dá)到設(shè)計(jì)功能要求。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，工業(yè)縫紉機(jī)電路由單片機(jī)控制電路、電源電路、顯示電路、鍵盤電路、程序電路、報(bào)警電路等組成。

系統(tǒng)的主控單元由AT89S52及其最小工作系統(tǒng)構(gòu)成，主要功能是控制系統(tǒng)的總體，是系統(tǒng)的核心，相當(dāng)于系統(tǒng)的大腦和心臟。以AT89C52芯片作為搶答器控制核心，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。電容起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。晶振頻率的典型值為12MHz。本設(shè)計(jì)中采用內(nèi)部振蕩方式。采用內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘情號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)際應(yīng)用中使用較多。時(shí)鐘電路，電容、晶振構(gòu)成時(shí)鐘電路。

單片機(jī)的時(shí)鐘電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)。單片機(jī)的復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，復(fù)位信號(hào)使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。電容起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5-30pF。晶振頻率的典型值為12MHz。本設(shè)計(jì)中采用內(nèi)部振蕩方式。采用內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘情號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)際應(yīng)用中使用較多。

系統(tǒng)復(fù)位是任何單片機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。AT89C51單片機(jī)是高電平復(fù)位。

在單片機(jī)的應(yīng)用中，人機(jī)界面占有相當(dāng)重要的地位，人機(jī)界面主要包括輸入和結(jié)果顯示，而LED顯示具有發(fā)光率高、使用壽命長(zhǎng)、成本低、與單片機(jī)接口方便等特點(diǎn)得以廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中顯示采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。LED顯示是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。LED數(shù)碼管根據(jù)接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類，將多只LED的陰極連在一起即為共陰式，而將多只LED的陽(yáng)極連在一起即為共陽(yáng)式。它們的發(fā)光原理是一樣的。共陽(yáng)極LED顯示的發(fā)光二極管陽(yáng)極接電源。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的負(fù)極低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管亮。

顯示器采用的是七段數(shù)碼顯示器。LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示用在多位LED顯示中，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制（段碼控制），而共陰極點(diǎn)或共陽(yáng)極點(diǎn)分別由另外一組I/O口線控制（位碼控制）。由于所有的段選碼皆由一個(gè)I/O控制，因此，在每個(gè)瞬間，每個(gè)LED只能顯示相同的字符。要想每位顯示不動(dòng)的字符，必須采用掃描顯示方式，即在每一瞬間只有某一位顯示相應(yīng)字符，在此瞬間，段選碼控制I/O口輸出相應(yīng)字符段碼，位選碼控制I/O口在該顯示位送入選通電平以保證該位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每位顯示該位顯示字符，并保持延時(shí)一定時(shí)間，以造成視覺(jué)暫留效果，不斷循環(huán)送出相應(yīng)的段選取碼、位選碼，就可以獲得視覺(jué)穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。動(dòng)態(tài)掃描的頻率有一定的要求，頻率太低，LED將出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。。

在硬件電路設(shè)計(jì)定型后，軟件任務(wù)也就基本上定下來(lái)了。在各執(zhí)行模塊進(jìn)行定義時(shí)，規(guī)劃好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型問(wèn)題。源程序主要包括主程序、鍵盤子程序、顯示子程序、外部中斷子程序等。

主程序任務(wù)是初始化控制器，包括鍵盤、顯示、外部中斷等各初始量，然后循環(huán)調(diào)用鍵盤子程序、調(diào)用顯示子程序。

顯示子程序的任務(wù)是完成時(shí)間、編碼、狀態(tài)等信息顯示。

每個(gè)鍵都賦予了特定功能，鍵盤子程序的功能是掃描鍵盤（檢測(cè)是否有鍵按下），鍵抖動(dòng)處理，多鍵串鍵處理，確定被按下的鍵的位置，產(chǎn)生相應(yīng)的鍵的代碼，鍵功能執(zhí)行。

定時(shí)中斷子程序的任務(wù)是完成計(jì)時(shí)、時(shí)間的十六進(jìn)制到十進(jìn)制轉(zhuǎn)換。

外中斷子程序的任務(wù)是接收數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理，處理數(shù)據(jù)后送顯示緩沖區(qū)。

所用元器件封裝，常用元器件封裝軟件中有，有些元器件的封裝要根據(jù)元器件的結(jié)構(gòu)自己制作。用人工方法設(shè)計(jì)PCB。PCB繪制好后，將PCB用激光打印機(jī)打印到熱轉(zhuǎn)印紙上。用一塊10cmx20cm的覆銅板，將打印好的熱轉(zhuǎn)印紙正面附在覆銅板的帶有銅的一面，一起送入熱轉(zhuǎn)印機(jī)中。覆銅板自然冷卻后，撕去熱轉(zhuǎn)印紙。用FECL3爛去板子上的其余銅，洗凈即可。然后按照焊盤上的孔的大小打孔，涂上松香酒精，電路板制作就完成了。然后按照電原理圖，在電路板上插入元器件，再用電烙鐵焊接牢固即可。

系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，而且兩者是密不可分的。我們?cè)O(shè)計(jì)好的硬件電路和軟件程序，只有經(jīng)過(guò)聯(lián)合調(diào)試，才能驗(yàn)證其軟硬件是否達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，也只有經(jīng)過(guò)調(diào)試，才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以解決、完善。

硬件調(diào)試：首先檢查制版過(guò)程中的一些由工藝性造成的失誤，比如錯(cuò)線，開(kāi)路，短路等問(wèn)題，這些都可直接由電路板上檢查獲得。再可用萬(wàn)用表檢查是否存在電路短路、斷路等問(wèn)題。檢查完硬件，確定硬件部分全部正確后進(jìn)行軟件調(diào)試。

①電源調(diào)試。不加電測(cè)試，完成焊接后，用萬(wàn)用表測(cè)電源輸出端電阻，若阻值很小，說(shuō)明有短路，檢查故障，反之正常。加電測(cè)試，通電后，用萬(wàn)用表測(cè)電源輸出端電壓，測(cè)得實(shí)際輸出電壓為+5.12V/-5.06V，在要求范圍內(nèi)，輸出電壓正常，說(shuō)明電源電路正常。

②單片機(jī)基本電路調(diào)試。通電測(cè)震蕩電路、復(fù)位電路的電壓，AT89C52的31引腳電平。

③顯示電路調(diào)試。本設(shè)計(jì)的顯示電路使用了共陽(yáng)數(shù)碼管。在安裝數(shù)碼管之前要用萬(wàn)用表檢測(cè)數(shù)碼管。顯示電路調(diào)試過(guò)程為：確保單片機(jī)的管腳與數(shù)碼管連接正確，編寫(xiě)一段顯示程序，檢查顯示電路正確與否。

④鍵盤電路調(diào)試比較簡(jiǎn)單，鍵盤電路比較簡(jiǎn)單，故調(diào)試起來(lái)也很容易，確保焊接正確的情況下，只需編寫(xiě)一段測(cè)試程序，在仿真器上調(diào)試，當(dāng)按下按鍵時(shí)，觀察對(duì)應(yīng)端口的電平狀態(tài)即可。

⑤無(wú)線接收電路及解碼電路的調(diào)試。通電，按下無(wú)線發(fā)射電路的按鍵，用示波器觀察無(wú)線接收電路及解碼電路輸出端有無(wú)波形輸出即可。

軟件先在仿真器上調(diào)試，確保運(yùn)作正常之后。調(diào)試過(guò)程是循序漸進(jìn)過(guò)程，直到各項(xiàng)符合設(shè)計(jì)要求即可。在本設(shè)計(jì)中，軟件調(diào)試主要分四部分：主程序、鍵盤處理子程序、顯示子程序、定時(shí)中斷子程序、外中斷子程序。

顯示子程序調(diào)試。顯示子程序是相對(duì)獨(dú)立的子程序，要顯示的數(shù)據(jù)應(yīng)放入相應(yīng)的顯示緩沖區(qū)中，顯示子程序的功能就是把顯示緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)在對(duì)應(yīng)的位置上顯示。編好顯示子程序，改變顯示緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)，調(diào)試顯示子程序，直到顯示正常為止。

定時(shí)中斷子程序調(diào)試。定時(shí)中斷子程序也是相對(duì)獨(dú)立的子程序，編好顯示子程序，在主程序中預(yù)置定時(shí)數(shù)據(jù)，開(kāi)定時(shí)中斷，在仿真器上調(diào)試，觀察時(shí)間顯示器的顯示，調(diào)試定時(shí)中斷子程序，直到數(shù)據(jù)顯示正常為止。

參考文獻(xiàn)

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篇4

【關(guān)鍵詞】電機(jī)保護(hù)控制；節(jié)能裝置；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)今世界各國(guó)面臨的最大問(wèn)題就是能源問(wèn)題，其直接影響一個(gè)國(guó)家的生存和可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，隨著世界經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，工業(yè)技術(shù)水平越來(lái)越高，使得人類生存的環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重。在這種情況下，節(jié)能環(huán)保成為當(dāng)今世界最關(guān)注的焦點(diǎn)話題。作為電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，要想促進(jìn)企業(yè)發(fā)展，就必須順應(yīng)時(shí)展的需求，實(shí)現(xiàn)電機(jī)保護(hù)控制裝置的節(jié)能降耗，采用先進(jìn)的節(jié)能降耗技術(shù)，并在原有的基礎(chǔ)上不斷研發(fā)新的機(jī)電產(chǎn)品，促進(jìn)電機(jī)保護(hù)控制節(jié)能裝置的不斷發(fā)展和更新，為適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)生活的實(shí)際需求提供更大的支持。

1 我國(guó)電機(jī)保護(hù)控制節(jié)能裝置現(xiàn)狀分析

1.1 熱繼電器

電機(jī)保護(hù)控制裝置中最早是將熱繼電器作為控制裝置，其是由雙金屬片機(jī)械式進(jìn)行控制的。該種繼電器的熱感應(yīng)較好。電機(jī)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生大量熱，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)下，其內(nèi)部熱量不斷增加，繼電器會(huì)對(duì)電機(jī)熱量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)熱量達(dá)到一定極限值時(shí)就會(huì)造成金屬片彎曲，以此來(lái)起到自動(dòng)保護(hù)的作用。總體來(lái)說(shuō)，該種控制裝置的控制方式較為簡(jiǎn)單且反時(shí)限性能好，但是功能比較單一，無(wú)法對(duì)電機(jī)出現(xiàn)的通風(fēng)受阻、長(zhǎng)期過(guò)載、堵轉(zhuǎn)等問(wèn)題起到一定的控制和保護(hù)作用。同時(shí)該種保護(hù)裝置在電流較大或發(fā)生短路等故障后，就無(wú)法再次使用，其受環(huán)境溫度的影響較大。另外，該種保護(hù)控制裝置的功耗大、性能差、耗材多，無(wú)法實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。隨著時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展，電子式電機(jī)保護(hù)控制逐漸替代了熱繼電器，促使我國(guó)電機(jī)保護(hù)控制裝置得到全面發(fā)展。

1.2 溫度繼電器

作為熱繼電器控制裝置的一種延伸，溫度繼電器是使用盤式雙金屬片來(lái)制造的，其結(jié)果較為簡(jiǎn)單、保護(hù)效果好、可靠性強(qiáng)。它是將電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)換為溫度，在繼電器的監(jiān)測(cè)下了解電機(jī)的溫度變化情況，當(dāng)溫度達(dá)到控制值就會(huì)自動(dòng)控制電機(jī)內(nèi)部電流，使電機(jī)停止運(yùn)行。然而，溫度上升到一定值后，其散熱和降溫速度較為緩慢且時(shí)間長(zhǎng)，所以該種繼電器保護(hù)控制裝置不適用于較大功率的電機(jī)。但是在功率較低的電器中，該種繼電器保護(hù)控制裝置的使用較為廣泛，如冰箱、電扇、空調(diào)等。溫度繼電器與熱繼電器的區(qū)別在于前者是將熱量轉(zhuǎn)換為溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而后者是直接對(duì)熱量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，雖然兩者都是在電機(jī)運(yùn)行達(dá)到特定的情況時(shí)提供保護(hù)作用，但是其工作原理卻完全不同。

1.3 電子式保護(hù)控制節(jié)能裝置

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平日新月異，電機(jī)保護(hù)控制裝置逐漸實(shí)現(xiàn)了集成化、數(shù)字化、自動(dòng)化及節(jié)能降耗等多種功能，其中電子式保護(hù)控制節(jié)能裝置就是一個(gè)典型代表。根據(jù)其功能差異，可以將電子式保護(hù)控制節(jié)能裝置劃分為以下幾類，即溫度保護(hù)、斷相保護(hù)、多功能保護(hù)、智能保護(hù)等。

第一，斷相保護(hù)控制裝置，該種裝置是工作原理是以三相不平衡為依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的保護(hù)與節(jié)能控制。在實(shí)際工作中，其能夠?qū)﹄姍C(jī)運(yùn)行過(guò)程中的電壓、電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)異常現(xiàn)象，就會(huì)自動(dòng)采取保護(hù)控制。雖然該種裝置的靈活性較高，但是電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的三相不可能隨時(shí)保持平衡，當(dāng)電壓波動(dòng)或網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷失穩(wěn)時(shí)，就會(huì)影響電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中電壓的穩(wěn)定性，這樣繼相保護(hù)控制裝置就會(huì)誤認(rèn)為電機(jī)出現(xiàn)異常，然后迅速做出制動(dòng)反應(yīng)。因此，這種保護(hù)控制裝置會(huì)引起誤動(dòng)且只能依靠監(jiān)測(cè)來(lái)判斷故障，保護(hù)范圍小且整體性能水平不高。

第二，多功能保護(hù)控制節(jié)能裝置，該種裝置是利用正負(fù)序、過(guò)電流等對(duì)電機(jī)實(shí)施保護(hù)控制。傳統(tǒng)的多功能保護(hù)控制節(jié)能裝置采用晶體管電路，而當(dāng)前則轉(zhuǎn)變?yōu)榧呻娐贰⒑衲る娐罚鸩綄?shí)現(xiàn)了集成化。多功能保護(hù)控制節(jié)能裝置的功能較為廣泛，其不僅具備了斷相功能，同時(shí)還能對(duì)電機(jī)運(yùn)行中的負(fù)荷、堵轉(zhuǎn)及三相不平衡等提供保護(hù)與控制。但是該種保護(hù)控制裝置仍存在一定的缺陷與不足之處，其對(duì)電機(jī)產(chǎn)生故障的保護(hù)控制范圍較小，且對(duì)高溫、不通風(fēng)等電機(jī)故障無(wú)法起到保護(hù)控制作用。當(dāng)前，智能化多功能保護(hù)控制節(jié)能裝置的功能較為廣泛，具有觸點(diǎn)、漏電保護(hù)控制、指示故障及數(shù)字顯示等功能。

第三，溫度保護(hù)控制節(jié)能裝置，該種裝置是利用傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)控制的，其就是在電機(jī)中安裝傳感器，在電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，其繞組溫度會(huì)升高，當(dāng)溫度達(dá)到控制值，傳感器會(huì)自動(dòng)采取控制，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，保護(hù)裝置接收到電信號(hào)后快速做出反應(yīng)，切斷電機(jī)主控電源，以此實(shí)現(xiàn)保護(hù)控制的作用。

第四，智能化保護(hù)控制節(jié)能裝置，該種裝置的組成主體為微型處理器，其是利用CPU的多樣化功能，能夠?qū)崿F(xiàn)其他保護(hù)控制裝置可實(shí)現(xiàn)及無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。智能化保護(hù)控制節(jié)能裝置不僅可以快速處理故障，還能與電機(jī)實(shí)際設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，當(dāng)正常值超出時(shí)，其會(huì)自動(dòng)進(jìn)行保護(hù)控制，同時(shí)自動(dòng)設(shè)定電機(jī)實(shí)際參數(shù)。另外，該種裝置可以直接控制電機(jī)，達(dá)到集中監(jiān)測(cè)控制的效果。由于智能化保護(hù)控制節(jié)能裝置具有功能多、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，所以它是當(dāng)前電機(jī)保護(hù)控制中最為理想的一種保護(hù)控制及節(jié)能裝置。

2 我國(guó)電機(jī)保護(hù)控制節(jié)能裝置的發(fā)展趨勢(shì)

首先，在理論知識(shí)與技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面，結(jié)合當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展形勢(shì)和高新技術(shù)理論研究狀況，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，建立電機(jī)故障模型，引入諧波、相位量、阻抗量等，提高電機(jī)故障檢測(cè)的敏感性。同時(shí)，在技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)各種理論研究，從而提高電機(jī)保護(hù)控制裝置的精確度和靈活度，這樣有利于電機(jī)保護(hù)控制裝置在節(jié)能降耗方面的發(fā)展。

其次，要想推動(dòng)電機(jī)保護(hù)控制節(jié)能裝置的發(fā)展，加大技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵，只有依靠過(guò)硬的技術(shù)手段和方法，并以全新的理論為基礎(chǔ)，將其與新的軟硬件設(shè)施相結(jié)合，使各種新的檢測(cè)手段在電機(jī)運(yùn)行中得到應(yīng)用，并利用微處理對(duì)故障進(jìn)行分析、判斷、比較，這樣可以明確故障類型及嚴(yán)重程度。與此同時(shí)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的保護(hù)控制，還能對(duì)實(shí)現(xiàn)電機(jī)故障的預(yù)測(cè)、預(yù)防及應(yīng)急處理等功能。

最后，將電機(jī)與保護(hù)控制節(jié)能裝置配套，這樣可以解決用戶在選擇保護(hù)控制節(jié)能裝置上的難題，提高電機(jī)質(zhì)量等級(jí)和商家信譽(yù)度，提高電機(jī)使用壽命。就當(dāng)前發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，實(shí)現(xiàn)電機(jī)與保護(hù)控制節(jié)能裝置的配套是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也將進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)電機(jī)保護(hù)控制節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗奠定良好的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，當(dāng)前我國(guó)電機(jī)保護(hù)控制節(jié)能裝置因諸多因素的影響還或多或少存在一些理論、技術(shù)及其他方面的缺陷與不足之處。針對(duì)這種情況，電機(jī)廠家和保護(hù)控制裝置廠商需進(jìn)行深入研究和多種形式的合作，促進(jìn)我國(guó)電機(jī)保護(hù)控制裝置的完善化、合理化及高效化，提高電機(jī)保護(hù)控制裝置的節(jié)能降耗效果，以此實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏，為推動(dòng)和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化建設(shè)和創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)做出應(yīng)用的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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篇5

關(guān)鍵詞：磁性槽楔；電機(jī)節(jié)能；應(yīng)用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.185

0 前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，能源問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái)，尤其對(duì)于電力能源來(lái)說(shuō)，我國(guó)各個(gè)地區(qū)都不同程度的出現(xiàn)了電力供應(yīng)緊張的問(wèn)題，這就對(duì)電機(jī)節(jié)能技術(shù)提出了更高的要求。在電機(jī)中采用磁性槽楔能夠提升電機(jī)效率，對(duì)于電力能源的節(jié)約有著積極的意義。基于以上，本文簡(jiǎn)要研究了磁性槽楔在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用。

1 磁性槽楔應(yīng)用的必要性

電機(jī)在氣隙磁通的過(guò)程中，降低氣隙磁阻能夠有效降低磁電流，從而實(shí)現(xiàn)電氣損耗的降低，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。就目前來(lái)看，當(dāng)前電機(jī)普遍選用開(kāi)口槽作為定子槽型，如果采用槽楔采用非導(dǎo)磁材料，則會(huì)導(dǎo)致槽楔缺乏導(dǎo)磁率，在這樣的狀況下，齒槽下的氣隙磁阻會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)，高次齒諧波分量增加，這就給電機(jī)帶來(lái)了較大的損耗，電機(jī)效率低下，同時(shí)較大的波動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生噪聲污染。而在電機(jī)中采用磁性槽楔則能夠有效避免上述問(wèn)題，磁性槽楔的應(yīng)用能夠?qū)庀⒋艌?chǎng)分布變得均勻，磁場(chǎng)分布曲線平滑，高次諧波降低，整個(gè)電機(jī)的溫升以及損耗會(huì)降低，不僅實(shí)現(xiàn)了電機(jī)節(jié)能目的，同時(shí)有效改善了電機(jī)噪聲污染的問(wèn)題。

2 磁性槽楔在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中的作用

隨著技術(shù)的發(fā)展，用戶對(duì)于電機(jī)的節(jié)能性要求逐漸提升，各種高效率電機(jī)得到了廣泛的推廣。但受到制造工藝以及電機(jī)裝配等方面因素的影響，電機(jī)損耗的真實(shí)值往往與設(shè)計(jì)值有著一定的偏差，這就導(dǎo)致電機(jī)的溫升和效率難以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。為了提升電機(jī)的效率，降低溫升，在電機(jī)設(shè)計(jì)中通常會(huì)采取更換沖片材料、改變槽型等方式，但這些方式有著成本高、效果不顯著的問(wèn)題，在這樣的背景下，磁性槽楔在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用逐漸受到重視。

磁性槽楔能夠有效降低電機(jī)空載附加鐵耗，空載附加鐵耗指的是空載電機(jī)空載雜散損耗。鐵芯開(kāi)槽導(dǎo)致的氣隙磁導(dǎo)不均勻以及空載磁勢(shì)空間分布曲線中的諧波都能夠在氣隙中產(chǎn)生諧波磁場(chǎng)，從而導(dǎo)致空載附加鐵耗的產(chǎn)生。諧波磁場(chǎng)相對(duì)磁極表面產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)則會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，而相對(duì)于齒的運(yùn)動(dòng)能夠產(chǎn)生脈振損耗，采用磁性槽楔能夠有效降低卡式系數(shù)（卡式系數(shù)是衡量電機(jī)平穩(wěn)程度的系數(shù)，卡式系數(shù)越小，電機(jī)運(yùn)行越平穩(wěn)，輸出能量越高，損耗能量越小，節(jié)能效果越好）和平均氣隙磁密以及齒內(nèi)的平均磁密。

3 應(yīng)用試驗(yàn)節(jié)能對(duì)比

選擇兩臺(tái)型號(hào)相同、轉(zhuǎn)子系數(shù)相同的電機(jī)，對(duì)其定子槽楔材料進(jìn)行改變，一臺(tái)電機(jī)使用磁性槽楔，一臺(tái)電機(jī)使用非磁性槽楔，對(duì)兩臺(tái)電機(jī)的鐵耗、空載電流、效率、功率因素以及溫升等節(jié)能參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。應(yīng)用試驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1可以清晰的對(duì)比出應(yīng)用磁性槽楔和應(yīng)用非磁性槽楔電機(jī)的節(jié)能效果，首先，磁性槽楔能夠有效的降低電機(jī)鐵耗，且降低的幅度十分顯著，從而降低電機(jī)的整體損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果；第二，在應(yīng)用磁性槽楔之后，電機(jī)的運(yùn)行效率得到了有效的提升，從89.65%提升到了91.56%，由此可見(jiàn)，磁性槽楔不僅能夠節(jié)約能源，還能夠提升電機(jī)的運(yùn)行效率，符合節(jié)能增效的基本要求；第三，使用磁性槽楔之后，空載電流有所下降，這就降低了電機(jī)的實(shí)際損耗，有效改善了電機(jī)電氣性能指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能；第四，從溫升上來(lái)看，使用磁性槽楔的電機(jī)溫升降低，這就保證了電機(jī)運(yùn)行的可靠性。

4 磁性槽楔在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用要點(diǎn)

通過(guò)上文中的分析可知，磁性槽楔的應(yīng)用對(duì)于電機(jī)節(jié)能有著積極的意義，現(xiàn)總結(jié)磁性槽楔在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用要點(diǎn)如下：①注意轉(zhuǎn)矩下降問(wèn)題：在應(yīng)用磁性槽楔過(guò)程中，磁性槽楔的導(dǎo)磁性能良好，這會(huì)增加定子的漏抗，如果外加電壓和頻率保持一定，則隨著電抗的增加，電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性會(huì)逐漸降低，電機(jī)轉(zhuǎn)矩隨之下降，在應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意；②注意磁性槽楔固定問(wèn)題：在應(yīng)用磁性槽楔的過(guò)程中，很容易出現(xiàn)槽楔固定不牢固而導(dǎo)致脫落的問(wèn)題，這就對(duì)磁性槽楔的制造提出了更高的要求。首先，應(yīng)當(dāng)對(duì)槽楔的裝配間隙進(jìn)行嚴(yán)格控制，將間隙控制在合理的范圍之內(nèi)，避免槽楔打入困難，同時(shí)避免槽楔打入之后出現(xiàn)松動(dòng)問(wèn)題。第二，應(yīng)當(dāng)在槽楔朝線圈的一面進(jìn)行刷膠處理，避免槽楔松動(dòng)。第三，應(yīng)當(dāng)對(duì)真空壓力整浸參數(shù)進(jìn)行控制，保證槽楔的各個(gè)接觸面都能夠滲入油漆，以此來(lái)保證磁性槽楔的緊固程度，避免槽楔松動(dòng)；③注重磁性槽楔的選擇問(wèn)題：在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中應(yīng)用磁性槽楔的過(guò)程中，并不是槽楔的導(dǎo)磁效果越好，其節(jié)能效果越佳，在選擇磁性槽楔的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)保證槽楔導(dǎo)磁性能的合理性，保證槽楔不僅能夠提升電機(jī)運(yùn)行效率，同時(shí)能夠降低電機(jī)的損耗，要保證磁性槽楔導(dǎo)磁率的合理。

5 結(jié)論

綜上所述，能源問(wèn)題是關(guān)系到人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要問(wèn)題，節(jié)能意識(shí)逐漸深入人心。隨著電動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用，電機(jī)節(jié)能技術(shù)備受關(guān)注，本文簡(jiǎn)要分析了磁性槽楔在電機(jī)節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用，闡述了磁性槽楔對(duì)于電機(jī)節(jié)能的作用，并探討了具體的應(yīng)用要點(diǎn)，旨在為電機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)踐提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

關(guān)鍵詞 電機(jī)節(jié)能變頻器

中圖分類號(hào)：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671—7597（2013）041-150-01

電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的設(shè)備，應(yīng)用量多、使用范圍廣的高耗能動(dòng)力設(shè)備。在工業(yè)生產(chǎn)中據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的總裝機(jī)容量約為4億千瓦，年耗電量約為6000億kwh，約占工業(yè)用電的70%—80%。我國(guó)以中小型電機(jī)為主，約占80%，而中小型電機(jī)耗損的電量卻占總損耗量的90%。電機(jī)在我國(guó)的實(shí)際應(yīng)用中，同國(guó)外相比差距很大，機(jī)組效率為75%，比國(guó)外低10%；系統(tǒng)運(yùn)行效率為30%—40%，比國(guó)際先進(jìn)水平低20%—30%。因此在我國(guó)中小型電機(jī)具有極大的節(jié)能潛力，推行電機(jī)節(jié)能勢(shì)在必行。

1 電動(dòng)機(jī)的工作原理

三相異步電動(dòng)機(jī)定子鐵芯上按一定的規(guī)律均勻布置著三組繞組，接通三相電源時(shí)定子繞組中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，閉合導(dǎo)條中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，旋轉(zhuǎn)磁極的磁場(chǎng)對(duì)該電流作用，產(chǎn)生電磁力，轉(zhuǎn)子便產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，順著旋轉(zhuǎn)磁極方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。當(dāng)轉(zhuǎn)子速度和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度相同時(shí)，導(dǎo)條不發(fā)生相對(duì)切割，而沒(méi)有力的作用，導(dǎo)致永遠(yuǎn)趕不上旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度而叫異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)實(shí)耐用，便于制造，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)使之廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

單相異步電機(jī)一般有兩副或四副繞組，通過(guò)電容移相，把相位相差90°，從而產(chǎn)生脈動(dòng)磁場(chǎng)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來(lái)，但與同容量的三相電動(dòng)機(jī)相比較，體積較大，運(yùn)行性能差，效率低。因此，只制造成小功率系列。

2 變頻調(diào)速的工作原理

變頻器是將固定頻率的交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電，由三相交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式n=（1-s）60f/p可知，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率s和磁極對(duì)數(shù)p和改變頻率f，一個(gè)量或者多個(gè)量變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也隨之變化。

2.1 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率調(diào)速

1）給異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子引入其他電動(dòng)勢(shì)來(lái)調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速稱為串級(jí)調(diào)速，引入電動(dòng)勢(shì)的方向與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)不同或相同，但頻率相同，通過(guò)改變引入電動(dòng)勢(shì)的大小可改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。2）給繞線異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻來(lái)調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，引入電阻越大，轉(zhuǎn)速越低。上述兩種方法沒(méi)有改變同步轉(zhuǎn)速，只改變轉(zhuǎn)差率，原因在轉(zhuǎn)子回路的電流發(fā)生了變化，從而使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩發(fā)生改變而引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。3）給電動(dòng)機(jī)的電源電壓發(fā)生改變，同步轉(zhuǎn)速?zèng)]有改變，但電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩因電壓的降低而降低，使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而降低。

2.2 改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速

磁極對(duì)數(shù)的改變直接使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，但電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)只能是正整數(shù)，所以不能無(wú)級(jí)調(diào)速。

2.3 改變頻率調(diào)速

通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源的頻率使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。由上述都可以使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，轉(zhuǎn)差率調(diào)速一般會(huì)有效率低、發(fā)熱、平滑性差等缺點(diǎn)，而變頻調(diào)速恰好可以改變這些，使得電動(dòng)機(jī)效率高、性能好、無(wú)級(jí)變速等。

3 變頻調(diào)速的特點(diǎn)

1）保護(hù)功能完善。具有過(guò)載、過(guò)流、過(guò)電壓和欠電壓等功能，在這些保護(hù)中，保證負(fù)載在正常情況下避免出現(xiàn)故障而引起的電能浪費(fèi)。

2）控制功能簡(jiǎn)單。具有面板、外部?jī)煞矫嬲w控制，正反轉(zhuǎn)、多段速、外部信號(hào)給定等，使其操作簡(jiǎn)單，效率提升。

3）參數(shù)設(shè)置多樣化。加減速、制動(dòng)、頻率跳變、程序運(yùn)行等，從根本上調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，能量的浪費(fèi)。

4）控制方式多樣。

①U/f控制，在實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的同時(shí)改變電壓，這樣，在不損壞電動(dòng)機(jī)的情況下，利用鐵芯發(fā)揮轉(zhuǎn)矩的能力，補(bǔ)償電壓的大小可調(diào)節(jié)，便可應(yīng)用于不同負(fù)載。②矢量控制，該控制使電動(dòng)機(jī)有很硬的機(jī)械特性，有很好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

4 變頻器調(diào)速的經(jīng)濟(jì)效益

我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)了25年。黨的十六大提出2020年全面建成小康社會(huì)的目標(biāo)，要求GDP年均增長(zhǎng)7.2%，這在世界工業(yè)化國(guó)家中是前所未有的，是人類歷史上空前的社會(huì)實(shí)踐。2005年，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值已達(dá)到182321億元，經(jīng)濟(jì)總量已達(dá)到22 500億美元（按匯率），占世界第四位，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、工業(yè)增加值、固定資產(chǎn)投資都在高速增長(zhǎng)，但在增長(zhǎng)的同時(shí)也要減少損失，通過(guò)變頻調(diào)速系統(tǒng)后，節(jié)能效果使經(jīng)濟(jì)效益得到全面提高。

4.1 故障率的減少提高經(jīng)濟(jì)效益

在直流系統(tǒng)中，調(diào)速性能好，但故障多。1）每次在加工中零件的損失。2）修理過(guò)程中耽擱的時(shí)間造成的損失。3）本身修理的損失等。

4.2 設(shè)備壽命的延長(zhǎng)提高經(jīng)濟(jì)效益

1）有些設(shè)備全速運(yùn)行時(shí)阻矩大，摩損嚴(yán)重，使用變頻調(diào)速后，運(yùn)行平穩(wěn)，磨損大大減少，壽命延長(zhǎng)。2）在電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)和停止過(guò)程中，設(shè)備沖擊大而使壽命減少，變頻調(diào)速后啟動(dòng)停止過(guò)程得到改善而使壽命延長(zhǎng)。3）在水力管網(wǎng)中，水泵直接控制而導(dǎo)致水錘效應(yīng)減少水泵和管網(wǎng)的壽命，變頻的恒壓控制使壓力變化平穩(wěn)而提高壽命。

4.3 質(zhì)量的提升提高的經(jīng)濟(jì)效益

1）變頻器無(wú)極調(diào)速能使質(zhì)量提升。2）接受反饋能使質(zhì)量提升。3）檢測(cè)的準(zhǔn)確是質(zhì)量提升。

節(jié)能是我國(guó)的基本國(guó)策其中之一。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開(kāi)能源，能源的緊缺是世界性問(wèn)題。

近20年來(lái)變頻調(diào)速的發(fā)展，普及應(yīng)用大約10年的時(shí)間，在這期間，變頻調(diào)速在節(jié)能中發(fā)揮著重要的作用，已成為交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速必不可少的控制方式，所以節(jié)能貫穿于以后的經(jīng)濟(jì)生活當(dāng)中，如軋鋼、紡織、空調(diào)、洗衣機(jī)等，在各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。

篇7

關(guān)鍵詞：異步電動(dòng)機(jī) 軟起動(dòng) 節(jié)能運(yùn)行 智能馬達(dá)優(yōu)化控制器。

1 前 言

目前在工礦企業(yè)中使用著大量的交流異步電動(dòng)機(jī)（包括380V/660V低壓電動(dòng)機(jī)和3KV/6KV中壓電動(dòng)機(jī)），有相當(dāng)多的異步電動(dòng)機(jī)及其拖動(dòng)系統(tǒng)還處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的狀態(tài)，白白地浪費(fèi)掉大量的電能。究其原因，大致是由以下幾種情況造成的：

①由于大部分電機(jī)采用直接起動(dòng)方式，除了造成對(duì)電網(wǎng)及拖動(dòng)系統(tǒng)的沖擊和事故之外，8~10倍的起動(dòng)電流造成巨大的能量損耗。

②在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)容量選配時(shí)，往往片面追求大的安全余量，且層層加碼，結(jié)果使電動(dòng)機(jī)容量過(guò)大，造成“大馬拉小車”的現(xiàn)象，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)偏離最佳工況點(diǎn)，運(yùn)行效率和功率因數(shù)降低。

③從電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械自身的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性考慮，往往要求電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有變壓、變速調(diào)節(jié)能力，若用定速定壓拖動(dòng)，勢(shì)必造成大量的額外電能損失。

電動(dòng)機(jī)的非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況，早已引起國(guó)家有關(guān)部門的重視，并分別于1990年和1995年制定和修定了一個(gè)強(qiáng)制性的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》（GB12497-1995）。希望依此來(lái)規(guī)范三相異步電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，國(guó)標(biāo)的對(duì)低壓電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起了很大的促進(jìn)作用，但對(duì)中壓電動(dòng)機(jī)則收效甚微。其原因是：

（1）中壓電動(dòng)機(jī)一般容量較大，一旦發(fā)生故障，其影響也大，因此對(duì)節(jié)電措施的可靠性的要求就更高；

（2）中壓電動(dòng)機(jī)節(jié)電措施受電力電子功率器件耐壓水平的限制，節(jié)電產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)在技術(shù)上難度更大一些。

到目前為上，國(guó)內(nèi)尚無(wú)成型的中壓電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)和節(jié)電運(yùn)行的產(chǎn)品面市。

2 異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)

由于工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的不斷更新和發(fā)展，對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能提出了越來(lái)越高的要求，歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面：

①要求電動(dòng)機(jī)有足夠大的，并且能平穩(wěn)提升的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和符合要求的機(jī)械特性曲線；

②盡可能小的起動(dòng)電流；

③起動(dòng)設(shè)備盡可能簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠，起動(dòng)操作方便；

④起動(dòng)過(guò)程中的功率消耗應(yīng)盡可能的少。根據(jù)以上相互矛盾的要求和電網(wǎng)的實(shí)際情況，通常采用的起動(dòng)方式有兩種：一種是在額定電壓下的直接起動(dòng)方式，另一種是降壓起動(dòng)方式。

2.1 直接起動(dòng)的危害

直接起動(dòng)是最簡(jiǎn)單的起動(dòng)方式，起動(dòng)時(shí)通過(guò)閘刀或接觸器將電動(dòng)機(jī)直接接到電網(wǎng)上。直接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，起動(dòng)速度快。但是直接起動(dòng)的危害很大；

①電網(wǎng)沖擊：過(guò)大的起動(dòng)電流（空載起動(dòng)電流可達(dá)額定電流的4~7倍，帶載起動(dòng)時(shí)可達(dá)8~10倍或更大），會(huì)造成電網(wǎng)電壓下降，影響其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行，還可能使欠壓保護(hù)動(dòng)作，造成設(shè)備的有害跳閘。同時(shí)過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)使電機(jī)繞組發(fā)熱，從而加速絕緣老化，影響電機(jī)壽命。

②機(jī)械沖擊：過(guò)大的沖擊轉(zhuǎn)矩往往造成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損，導(dǎo)致?lián)舸龣C(jī)；轉(zhuǎn)軸扭曲，聯(lián)軸節(jié)、傳動(dòng)齒輪損傷和皮帶撕裂等。

③對(duì)生產(chǎn)機(jī)械造成沖擊：起動(dòng)過(guò)程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷，縮短使用壽命；影響傳動(dòng)精度，甚至影響正常的過(guò)程控制。

所有這些都給設(shè)備的安全可靠運(yùn)行帶來(lái)威脅，同時(shí)也造成過(guò)大的起動(dòng)能量損耗，尤其當(dāng)頻繁起停時(shí)更是如此。因此對(duì)電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)有以下限制條件：

①生產(chǎn)機(jī)械是否允許拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)，這是先決條件；

②電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)不大于供電變壓器容量的10~15%；

③起動(dòng)過(guò)程中的電壓降U應(yīng)不大于額定電壓的15%。對(duì)于中、大功率的電動(dòng)機(jī)一般都不允許直接起動(dòng)，而要求采用一定的起動(dòng)設(shè)備，方可完成正常的起動(dòng)工作。

2.2 老式降壓起動(dòng)方式的適用場(chǎng)合及性能比較：

降壓起動(dòng)的目的是減小起動(dòng)電流，但它同時(shí)也使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降了。對(duì)于重載起動(dòng)，帶有大的峰值負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械，就不能用這種方式起動(dòng)。傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)有以下幾種方法：

（1）星形/三角形轉(zhuǎn)換器：這種方法適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組采用接法的電動(dòng)機(jī)。定子有六個(gè)接頭引出，接到轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)上，起動(dòng)時(shí)采用星形接法，起動(dòng)完畢后再切換成接法。起動(dòng)電壓為220V，運(yùn)行電壓為380V。這種起動(dòng)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，起動(dòng)過(guò)程中消耗能量少。缺點(diǎn)是有二次電流沖擊，設(shè)備故障率高，需要經(jīng)常維護(hù)，所以不宜使用在頻繁起動(dòng)的設(shè)備上。在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，由于瞬變電勢(shì)和電動(dòng)機(jī)剩磁產(chǎn)生的電勢(shì)往往與電源電壓有相位差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓相加，引起過(guò)大的沖擊電流和電磁轉(zhuǎn)矩，因此大大地限制了它的使　用。由于起動(dòng)電壓為運(yùn)行電壓的 ，故其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1/3，只能用在空載或輕載（負(fù)載率小于1/3）起動(dòng)的設(shè)備。在電動(dòng)機(jī)輕載或空載運(yùn)行時(shí)，也可利用該起動(dòng)設(shè)備作降壓運(yùn)行，以提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率。

（2）自耦變壓器降壓起動(dòng)：三相自耦變壓器（也稱補(bǔ)償器）高壓邊接電網(wǎng)，低壓邊接電動(dòng)機(jī)，一般有幾個(gè)分接頭，可選擇不同的電壓比，相對(duì)于不同起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的負(fù)載。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后再將其切除。其優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電壓可以選擇，如0.65、0.8或0.9UN，以適應(yīng)不同負(fù)載的要求。缺點(diǎn)是體積大，重量重，且要消耗較多有色金屬，故障率高，維修費(fèi)用高。

(3) 磁控軟起動(dòng)器：磁控軟起動(dòng)器是利用控磁限幅調(diào)壓的原理，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中電壓可由一個(gè)較低的值平滑地上升到全壓，使電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩勻速增加，起動(dòng)特性變軟，并可實(shí)現(xiàn)軟停車。但其起控電壓在200V左右，用戶不可調(diào)整，會(huì)有較大的電流沖擊，且體積較大。

(4) 對(duì)于高壓電機(jī)，可在定子線路中串聯(lián)電抗器或水電阻實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，待起動(dòng)完成后再將其切除。但電抗器成本高，水電阻損耗又大。

(5) 對(duì)于繞線式異步電動(dòng)機(jī)，可在轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器或水電阻實(shí)現(xiàn)起動(dòng)，待起動(dòng)完成后再將其切除。但頻敏變阻器成本高，而水電阻損耗又大。其他還有延邊三角形起動(dòng)，定子串電阻起動(dòng)等方法。

值得指出的是：盡管各種老式降壓起動(dòng)方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，但它們有一個(gè)共同的優(yōu)點(diǎn)：就是沒(méi)有諧波污染。

2.3 新型的電子式軟起動(dòng)器

隨著電力電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外相繼開(kāi)發(fā)出一系列電子式起動(dòng)控制設(shè)備，用于異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制，以取代傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)設(shè)備。新型的電子式軟起動(dòng)器的主回路一般都采用晶閘管調(diào)壓電路，調(diào)壓電路由六只晶閘管兩兩反向并聯(lián)組成，串接于電動(dòng)機(jī)的三相供電線路上。當(dāng)起動(dòng)器的微機(jī)控制系統(tǒng)接到起動(dòng)指令后，便進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算，輸出晶閘管的觸發(fā)信號(hào)，通過(guò)控制晶閘管的異通角β，使起動(dòng)器按所設(shè)計(jì)的模式調(diào)節(jié)輸出電壓，以控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程。當(dāng)起動(dòng)過(guò)程完成后，一般起動(dòng)器將旁路接觸器吸合，短路掉所有的晶閘管，使電動(dòng)機(jī)直接投入電網(wǎng)運(yùn)行，以避免不必要的電能損耗。

所謂“軟起動(dòng)”，實(shí)際上就是按照預(yù)先設(shè)定的控制模式進(jìn)行的降壓起動(dòng)過(guò)程。目前的軟起動(dòng)器一般有以下幾種起動(dòng)方式：

(1) 限流軟起動(dòng)：限流起動(dòng)顧名思義就是在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中限制其起動(dòng)電流不超過(guò)某一設(shè)定值（Im）的軟起動(dòng)方式。主要用在輕載起動(dòng)的負(fù)載的降壓起動(dòng)，其輸出電壓從零開(kāi)始迅速增長(zhǎng)，直到其輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im，然后在保持輸出電流I

這種起動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電流小，且可按需要調(diào)整，（起動(dòng)電流的限值Im必須根據(jù)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)設(shè)定，Im設(shè)置過(guò)小，將會(huì)使起動(dòng)失敗或燒毀電機(jī)。）對(duì)電網(wǎng)電壓影響小。其缺點(diǎn)是在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起 動(dòng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。

(2) 電壓鈄坡起動(dòng)：輸出電壓由小到大鈄坡線性上升，將傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)變有級(jí)為無(wú)級(jí)，主要用在重載起動(dòng)。它的缺點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，且轉(zhuǎn)矩特性呈拋物線型上升對(duì)起動(dòng)不利，且起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)電機(jī)不利。改進(jìn)的方法是采用雙鈄坡起動(dòng)：輸出電壓先迅速升至U1，U1為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)所需的最小轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的電壓值，然后按設(shè)定的速率逐漸升壓，直至達(dá)到額定電壓。初始電壓及電壓上升率可根據(jù)負(fù)載特性調(diào)整。這種起動(dòng)方式的特點(diǎn)是起動(dòng)電流相對(duì)較大，但起動(dòng)時(shí)間相對(duì)較短，適用于重載起動(dòng)的電機(jī)。

(3) 轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)：主要用在重載起動(dòng)，它是按電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩線性上升的規(guī)律控制輸出電壓，它的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)平滑、柔性好，對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)有利，同時(shí)減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載起動(dòng)方式。它的缺點(diǎn)是起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。

(4) 轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動(dòng)與轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)一樣也是用在重載起動(dòng)的場(chǎng)合。所不同的是在起動(dòng)的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩，克服拖動(dòng)系統(tǒng)的靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，可縮短起動(dòng)時(shí)間。但是，突跳會(huì)給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其它負(fù)荷，使用時(shí)應(yīng)特別注意。

(5) 電壓控制起動(dòng)是用在輕載起動(dòng)的場(chǎng)合，在保證起動(dòng)壓降的前提下使電動(dòng)機(jī)獲得最大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡可能地 縮短起動(dòng)時(shí)間，是最優(yōu)的輕載軟起動(dòng)方式。

停車方式有三種：一是自由停車，二是軟停車，三是制動(dòng)停車。軟起動(dòng)器帶來(lái)的最大好處是軟停車和制動(dòng) 停車，軟停車消除了拖動(dòng)系統(tǒng)的反慣性沖擊，對(duì)于水泵 就是“水錘”效應(yīng)；制動(dòng)停車則在一定場(chǎng)合代替了反接 制動(dòng)停車功能。

2.4 軟起動(dòng)器與傳統(tǒng)降壓起動(dòng)器的比較軟起動(dòng)器與傳統(tǒng)降壓起動(dòng)器的性能。

2.5 軟起動(dòng)器的適用場(chǎng)合

(1) 生產(chǎn)設(shè)備精密，不允許起動(dòng)沖擊，否則會(huì)造成生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品不良后果的場(chǎng)合；

(2) 電動(dòng)機(jī)功率較大，若直接起動(dòng)，要求主變壓器容量加大的場(chǎng)合；

(3) 對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)要求嚴(yán)格，對(duì)壓降要求≤10% UN的供電系統(tǒng)；

(4) 對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高，可進(jìn)行空載或輕載起動(dòng)的設(shè)備。

嚴(yán)格地講，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)當(dāng)小于額定轉(zhuǎn)矩50%的拖動(dòng)系統(tǒng)，才適合使用軟起動(dòng)器解決起動(dòng)沖擊問(wèn)題。對(duì)于需重載或滿載起動(dòng)的設(shè)備，若采用軟起動(dòng)器起動(dòng)，不但達(dá)不到減小起動(dòng)電流的目的，反而會(huì)要求增加軟起動(dòng)器晶閘管的容量，增加成本；若操作不當(dāng)，還有可能燒毀晶閘管。此時(shí)只能采用變頻軟起動(dòng)。因?yàn)檐浧饎?dòng)器調(diào)壓不調(diào)頻，轉(zhuǎn)差功率始終存在，難免過(guò)大的起動(dòng)電流；而變頻器采用調(diào)頻調(diào)壓方式，可實(shí)現(xiàn)無(wú)過(guò)流軟起動(dòng)，且可提供1.2~2倍額定轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，特別適用于重載起動(dòng)的設(shè)備。但是變頻器的價(jià)格就要比軟起動(dòng)器的價(jià)格高得多了。

3 異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和優(yōu)化節(jié)電控制技術(shù)

3.1 異步電動(dòng)機(jī)降壓節(jié)電技術(shù)概述

對(duì)于滿載或重載運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，降低其端電壓將會(huì)造成嚴(yán)重后果，隨著端電壓的降低，電動(dòng)機(jī)的磁通和電動(dòng)勢(shì)隨之減小，鐵耗無(wú)疑將下降。但與此同時(shí)，隨電壓平方變化的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也迅速下降而小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)只能依靠增大轉(zhuǎn)差率，提高電磁轉(zhuǎn)矩以達(dá)到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡的狀態(tài)。轉(zhuǎn)差率的增大，引起轉(zhuǎn)子電流增大，同時(shí)引起定子和轉(zhuǎn)子電壓間的相角增大，導(dǎo)致定子電流增大，從而使定子和轉(zhuǎn)子銅耗增加值大大超過(guò)鐵耗的下降值，這時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組溫升將會(huì)增高，效率將會(huì)下降，甚至發(fā)生電動(dòng)機(jī)燒毀事故。因而，一般規(guī)程都規(guī)定了電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)電壓變化范圍不得超過(guò)額定電壓的95%~110%。

然而對(duì)于輕載運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，情況就截然不同，使供電電壓適當(dāng)降低，在經(jīng)濟(jì)上是有利的。這是因?yàn)樵谳p載運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)差率大大小于額定值，轉(zhuǎn)子電流并不大，在降壓運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流增加的數(shù)值有限。而另一方面，卻由于電壓的降低，使空載電流和鐵損大幅減少。在這種情況下，電動(dòng)機(jī)的總損耗就可降低，定子溫升，運(yùn)行效率和功率因數(shù)同時(shí)得到改善。由此可見(jiàn)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性與電動(dòng)機(jī)負(fù)載率同運(yùn)行電壓是否合理匹配關(guān)系極大。理論分析表明電動(dòng)機(jī)的力能指標(biāo)（運(yùn)行效率與功率因數(shù)）與其端電壓之間存在如下的數(shù)量關(guān)系[2]：

……………………………………（1）

…………………………………………………（2）

SN和S—電動(dòng)機(jī)額定工況和降壓運(yùn)行的轉(zhuǎn)差率；

和 —電動(dòng)機(jī)額定工況和降壓運(yùn)行的功率因數(shù)；

ηN和η—電動(dòng)機(jī)額定工況和降壓運(yùn)行的效率；

KU—電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓系數(shù)，KU=U/UN；

UN和U—電動(dòng)機(jī)額定電壓和降壓運(yùn)行時(shí)的實(shí)際電壓；

K1—電動(dòng)機(jī)的空載電流系數(shù)，K1=Io/IN；

IN和Io一電動(dòng)機(jī)的額定電流和空載電流。

從式（2）不難看出：并不是所有的降壓行為都能達(dá)到節(jié)電的目的，只有當(dāng)電壓降低程度大于轉(zhuǎn)差率及功率因數(shù)上升程度時(shí)，才能使運(yùn)行效率提高。實(shí)際上，電動(dòng)機(jī)效率隨電壓降低而變化的關(guān)系呈馬鞍形曲線，對(duì)應(yīng)于每一個(gè)輸出功率（或負(fù)載系數(shù)），必然存在一個(gè)最佳調(diào)壓系數(shù)Kum，當(dāng)Ku=Kum時(shí)，電動(dòng)機(jī)的損耗最低，效率最高。Kum稱為電動(dòng)機(jī)的最佳電壓調(diào)節(jié)系數(shù)。不同負(fù)載下最佳電壓調(diào)節(jié)系數(shù)Kum可按電動(dòng)機(jī)的負(fù)載系數(shù)β由下式確定[1]：

……………………………………………………（3）

式中： —電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)的有功損耗（kW）；

Po—電動(dòng)機(jī)的空載損耗（kW）；

K—計(jì)算系數(shù)，K=（Po-Pfw）/ΣPN；

Pfw—電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損耗（kW）；

β—電動(dòng)機(jī)的負(fù)載系數(shù)，β=P2/PN·100%

P2—電動(dòng)機(jī)的輸出功率；

PN—電動(dòng)機(jī)的額定功率。

文獻(xiàn)[1]給出了輕載電動(dòng)機(jī)采用降壓節(jié)電措施后，節(jié)約電能的計(jì)算公式為：節(jié)約的有功功率

………………………………………（4）

節(jié)約的無(wú)功功率：

…………………………………………（5）

節(jié)約的電能：

…………………………………………………（6）

式中：QN—電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)的無(wú)功功率（Kvar）；

Qo—電動(dòng)機(jī)的空載無(wú)功功率（Kvar）；

KQ—無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，當(dāng)電動(dòng)機(jī)直連電機(jī)母線KQ=0.02~0.04，二次變壓取KQ=0.05~0.07，三次變壓取KQ=0.08~0.10；

Tec—電動(dòng)機(jī)年運(yùn)行時(shí)間（h）。

3.2 優(yōu)化節(jié)電的控制依據(jù)

(1) 功率因數(shù)（ ）控制法：

最早出現(xiàn)的異步電機(jī)優(yōu)化節(jié)電器為№La 功率因數(shù)控制器，其原理是通過(guò)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的 值，與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值比較，當(dāng)實(shí)際值低于設(shè)定值時(shí)，說(shuō)明電動(dòng)機(jī)為輕載，通過(guò)降低電動(dòng)機(jī)的端電壓來(lái)提高 ，直到實(shí)際的 測(cè)量值達(dá)到設(shè)定值為止，實(shí)現(xiàn)了節(jié)電； 數(shù)值高表明是重載，則升高電機(jī)端電壓，以保證軸上的輸出功率。這是一種間接節(jié)電法：控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，而目的是節(jié)電。由于交流異步電機(jī)的最佳功率因數(shù)在全工作范圍內(nèi)呈曲線變化；不同制造廠生產(chǎn)的同一規(guī)格的異步電機(jī)的功率因數(shù)呈一定的離散性；同一臺(tái)電機(jī)在其新舊壽命期，在同一工況下的功率因數(shù)也呈現(xiàn)一定的離散性，這就給設(shè)計(jì)和調(diào)整帶來(lái)一定的困難。故這種方法是不能達(dá)到最佳節(jié)電效果的，并且理論與實(shí)踐都已證明，過(guò)高的功率因數(shù)值對(duì)于異步電機(jī)來(lái)說(shuō)，并不節(jié)電。

（2）最小輸入功率法：

交流異步電機(jī)工作時(shí)，從電網(wǎng)輸入的電功率P1，一部分轉(zhuǎn)換成電機(jī)軸上的機(jī)械功率P2輸出，另一部分則是自身的損耗PS，包括鐵耗與銅耗兩部分。共中鐵耗與輸入電壓的平方成正比，而銅耗則與其電流的平方成正比，只有在銅耗等于鐵耗時(shí)，電機(jī)的效率最高，損耗PS最小。最小輸入功率法的原理就是在電機(jī)工作的任一負(fù)載點(diǎn)上，在保證軸上機(jī)械功率輸出的前提下，通過(guò)降低電機(jī)的端電壓而減小電機(jī)自身的損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。雖然降壓可以降低鐵耗，而當(dāng)電壓降到一定程度之后，若繼續(xù)下降，則電流又要增加，因而又增加了銅耗。通過(guò)微機(jī)自動(dòng)尋優(yōu)，讓鐵耗和銅耗都維持在最低的水平，也即電壓與電流的乘積——輸入的電功率達(dá)到最小值，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)節(jié)電目的。

（3）突加負(fù)載控制

當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載急劇上升時(shí)，又要能在極短的時(shí)間內(nèi)（

3.3 優(yōu)化節(jié)電的適用對(duì)象

對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)嚴(yán)格要求，及不需要調(diào)速運(yùn)行的場(chǎng)合，特別是對(duì)于經(jīng)常大幅度變動(dòng)的負(fù)載，或者長(zhǎng)時(shí)間處于輕載或空載的電動(dòng)機(jī)，例如軋鋼機(jī)、鍛壓機(jī)、抽油機(jī)等負(fù)載，使用優(yōu)化節(jié)電技術(shù)，可以收到明顯的節(jié)電效果。其節(jié)電量視電動(dòng)機(jī)的負(fù)載系數(shù)及輕載運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)短而定。

3.4 降壓起動(dòng)優(yōu)化節(jié)電計(jì)算實(shí)例

為一臺(tái)輕載運(yùn)行的Y1600—10/1730型6000V電動(dòng)機(jī)配置一套優(yōu)化控制系統(tǒng)，著重計(jì)算其起動(dòng)性能參數(shù)和節(jié)電效果。

Y1600—10/1730型電動(dòng)機(jī)的原始數(shù)據(jù)：額定功率PN=1600kW，額定電壓UN=6.0kV，額定電流IN=185A，額定轉(zhuǎn)速nN=595r/min；最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2.22，起動(dòng)電流倍數(shù)=堵轉(zhuǎn)電流/額定電流=5.53，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=0.824，額定效率ηN=94.49%，額定功率因數(shù) 。電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)的有功損耗ΣPN=93.3kW，電動(dòng)機(jī)的空載損耗Po=29.6kW，電動(dòng)機(jī)的空載電流Io=46.25A，電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)的無(wú)功功率QN=918Kvar，電動(dòng)機(jī)的空載無(wú)功功率Qo=480.6Kvar。

(1) 輕載運(yùn)行降壓節(jié)電效果計(jì)算

（1）不同負(fù)載系數(shù)下，電動(dòng)機(jī)的最佳調(diào)壓系數(shù)Kum的計(jì)算按式（3）進(jìn)行，計(jì)算結(jié)果示于表2。

（2）當(dāng)U=UN時(shí)，不同負(fù)載系數(shù)下，電動(dòng)機(jī)的綜合功率損耗ΣPc的計(jì)算按（7）式進(jìn)行[1] ，計(jì)算結(jié)果示于表2

………………（7）

（3）按最佳電壓調(diào)節(jié)系數(shù)進(jìn)行調(diào)壓后節(jié)省的電量計(jì)算按式（4）、式（5）和式（6）進(jìn)行，計(jì)算結(jié)果示于表2。

表2 按最佳調(diào)壓系數(shù)進(jìn)行降壓后節(jié)省的電量計(jì)算值

電動(dòng)機(jī)負(fù)載系數(shù)B

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

最佳電壓調(diào)節(jié)系數(shù)Kum

0.374

0.53

0.647

0.747

0.836

0.916

節(jié)省的有功功率P（KW）

24.2

17.0

11.0

6.4

3.0

0.86

節(jié)省的無(wú)功功率Q（Kvar）

386.5

300.8

224.8

157.0

97.6

47.2

節(jié)省的綜合有功功率P+KqQ（Kvar）

47.4

35.05

24.5

15.8

8.86

3.7

U=UN時(shí)電機(jī)綜合功率損耗ΣPC（KW）

59.34

62.04

66.53

72.83

80.93

90.82

節(jié)電率（%）

79%

56.4%

36.8%

21.7%

11%

4%

(2) 降壓起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)特性估算

由電動(dòng)機(jī)的原始數(shù)據(jù)得知，電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)參數(shù)如下：起動(dòng)電流IK=5.53IN，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mk=0.824MN。

① 采用降壓起動(dòng)時(shí)，調(diào)壓系數(shù)Ku的確定：

……………………………………………（8）

式中：Un——電動(dòng)機(jī)電壓，V；

UN——電動(dòng)機(jī)額定電壓，UN=6.0KV

MN——生產(chǎn)機(jī)械要求的最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)采用輕載起動(dòng)方式時(shí)，MN≥0.2MN。

代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得 。

② 采用降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)參數(shù)計(jì)算

起動(dòng)電流In=KU·IK=2.72IN

起動(dòng)電壓Un=KU·UN=0.493UN=2960V

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

③ 降壓起動(dòng)的節(jié)電效果計(jì)算

直接起動(dòng)時(shí)從電網(wǎng)吸收的無(wú)功功率計(jì)算[1]

…………………………………（9）

代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得

降壓起動(dòng)時(shí)從電網(wǎng)吸收的無(wú)功功率計(jì)算[1]

…………………………………（10）

代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得

節(jié)約的無(wú)功功率 &nbs

電網(wǎng)傳輸Q所消耗的有功功率

Pn=KQ·Qn=0.06×8052.1=483.1kW

降壓起動(dòng)的無(wú)功節(jié)電率

4 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速

異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速屬低效調(diào)速方式，因?yàn)樵谡{(diào)速過(guò)程中始終存在轉(zhuǎn)差損耗，因此調(diào)壓調(diào)速有很大的限制，不是任何一臺(tái)普通的籠型電機(jī)加上一套晶閘管調(diào)壓裝置，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速的。

首先必須改變電動(dòng)機(jī)的外特性，新的外特性必須使電動(dòng)機(jī)有一個(gè)寬廣的穩(wěn)定的調(diào)速范圍。一般要采用高轉(zhuǎn)差率電機(jī)，交流力矩電機(jī)或在繞線式電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組中串接電阻的方法，并且要加上轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，才能進(jìn)行穩(wěn)定的調(diào)速。

其次是要將調(diào)速過(guò)程中由于轉(zhuǎn)差功率引起的轉(zhuǎn)子的溫升很好地導(dǎo)出機(jī)外，才能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。這里可采取旋轉(zhuǎn)熱管結(jié)構(gòu)，也可采取特殊風(fēng)道冷卻結(jié)構(gòu)，都是行之有效的方法。

在電力電子技術(shù)高度發(fā)展的今天，變頻調(diào)速裝置的價(jià)格已不再昂貴的情況下，再考慮調(diào)壓調(diào)速，似乎已無(wú)多大的現(xiàn)實(shí)意義了。

5 智能馬達(dá)優(yōu)化控制器（IMOC系列）

在對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)和優(yōu)化節(jié)電技術(shù)的長(zhǎng)期深入研究的基礎(chǔ)上，研制成功了智能馬達(dá)優(yōu)化控制器（IMOC系列），適配電機(jī)功率從5.5KW-110KW。

該控制器采用了16位馬達(dá)控制專用單片微處理器Intel 80C 196MC，具有完善的檢測(cè)控制功能；主功率器件則采用具有世界高技術(shù)水平的專利產(chǎn)品——集成移相調(diào)控晶閘管模塊，該模塊突破以往晶閘管模塊的概念，將復(fù)雜的移相控制電路與晶閘管管芯創(chuàng)造性地集成為一體，組成一個(gè)完整的電力移相調(diào)控的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。用它組成的控制器，不但使體積大大縮小，而且增加了設(shè)備的可靠性和抗干擾的能力。

在技術(shù)上更是集眾家之長(zhǎng)，并大大突破國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的功能，除了起動(dòng)保護(hù)，優(yōu)化節(jié)電外，還增加了風(fēng)機(jī)，水泵類負(fù)載的調(diào)速功能；抽油機(jī)間歇工作節(jié)電功能，無(wú)功功率就地補(bǔ)償功能。尤其是完善的保護(hù)功能：有過(guò)電流、過(guò)電壓、過(guò)負(fù)載、短路、接地、缺相、相間不平衡及功率模塊超溫和電機(jī)超溫保護(hù)等功能。是電機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保護(hù)神。該控制器具有以下功能特點(diǎn)：

（1）16位微電腦智能化控制，鍵盤設(shè)定，數(shù)碼顯示，操作簡(jiǎn)單直觀。

（2）軟起動(dòng)，軟停車功能，有效減小起動(dòng)沖擊。

（3）優(yōu)化馬達(dá)運(yùn)行方式，節(jié)電、改善功率因數(shù)。

（4）風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載的調(diào)壓調(diào)速閉環(huán)控制功能。

（5）具有泵控制功能，可避免或減小液流喘振和“水錘”效應(yīng)。

（6）具有相平衡和電源電壓自動(dòng)補(bǔ)償功能。

（7）具有完善的保護(hù)、報(bào)警功能。

（8）起動(dòng)方式、起動(dòng)電壓、起動(dòng)電流、額定電流及負(fù)載類型等參數(shù)均可設(shè)定。

（9）具有遠(yuǎn)方控制及聯(lián)網(wǎng)通訊功能。

（10）自診斷功能。

經(jīng)過(guò)在不同工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期使用，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié) 論

（1）電子式軟起動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較之傳統(tǒng)的/Y起動(dòng)器，自耦變壓器起動(dòng)器具有無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)噪音、重量輕、體積小，起動(dòng)電流及起動(dòng)時(shí)間可控制，起動(dòng)過(guò)程平滑等優(yōu)點(diǎn)，并且維護(hù)工作量小。當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載或輕載時(shí)，節(jié)能效果顯著，特別適用于短時(shí)滿載，長(zhǎng)時(shí)間空載的負(fù)載。

（2）對(duì)于高轉(zhuǎn)差電機(jī)，實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)，力矩電機(jī)等，尤其是在帶風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載時(shí)，有較好的調(diào)速性能，但不適用于普通的籠型電機(jī)調(diào)速。

篇8

關(guān)鍵詞：電力技術(shù)；電力節(jié)能；技術(shù)應(yīng)用

0引言

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力在人們生產(chǎn)生活著起到了重要的作用。目前我國(guó)用電量大的省份對(duì)于用電量需求也十分強(qiáng)烈，故而用電節(jié)能成為當(dāng)前資源節(jié)約的著重點(diǎn)。我國(guó)消耗的總能量是世界消耗總能量的1/3，故而節(jié)約能源是我國(guó)當(dāng)前重要的戰(zhàn)略措施[1]。電力技術(shù)中的電力節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，能夠提升電力運(yùn)轉(zhuǎn)效率，實(shí)現(xiàn)能源的充分利用，從根本來(lái)有效降低能源消耗，提升經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)實(shí)現(xiàn)我國(guó)的社會(huì)效益，以推動(dòng)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速可持續(xù)發(fā)展。

1電力節(jié)能設(shè)計(jì)

電力節(jié)能實(shí)施的目的就是節(jié)能，在此工作過(guò)程中電力節(jié)能設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有進(jìn)行最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能提高生產(chǎn)節(jié)能的作用。由于人們對(duì)電力資源的需求不斷上升，電力企業(yè)對(duì)于電力節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行更為深入的創(chuàng)新與改進(jìn)[2]。電力節(jié)能需先完善電力節(jié)能的設(shè)計(jì)，考慮電力系統(tǒng)的可實(shí)施操作性，從電力系統(tǒng)負(fù)荷能力高低以及設(shè)備的可靠程度來(lái)進(jìn)行觀察分析。在配電中需保證電力系統(tǒng)的可操作調(diào)控性，以及確保運(yùn)轉(zhuǎn)工作中的高效、靈活、穩(wěn)定。為提升電力系統(tǒng)利用能源的有效性，完成電力節(jié)能的目的，需要在電力系統(tǒng)內(nèi)部?jī)x器的使用中進(jìn)行節(jié)能型儀器的選取[3]。還能夠通過(guò)減少電能消耗以及均衡負(fù)荷等方法來(lái)進(jìn)行節(jié)能效果的提升。配電規(guī)劃的設(shè)置過(guò)程，需強(qiáng)化確定配電負(fù)荷系數(shù)的力度，選擇最優(yōu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)備的安裝組合，以此促進(jìn)設(shè)備的有效運(yùn)行，減少電能消耗。國(guó)內(nèi)電力企業(yè)需清晰認(rèn)識(shí)到電力節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的重要性，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求下，進(jìn)行電力的有效供給，保證電力的利用率，避免能源的消耗[4]。

2電力節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

2.1節(jié)能電力系統(tǒng)使用

目前，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的消耗量達(dá)到了總供電量的百分之八，在能源節(jié)約的過(guò)程中進(jìn)行電力節(jié)能技術(shù)的優(yōu)化，全方位分析所處地域的供電距離以及電容量、電網(wǎng)運(yùn)行等情況，在供配電系統(tǒng)的節(jié)能中需選取合理科學(xué)的電壓，在選擇配電電壓之時(shí)，由于供電系統(tǒng)同有色金屬的損耗比較小，故而應(yīng)選取比配電電壓稍大的。但如果用戶配電設(shè)備較多，容量較大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好的話，則可優(yōu)先選取同配電電壓相同的電壓。還有部分供電方式是使用專用的變壓器進(jìn)行供電，以滿足用電用戶的實(shí)際需求。電網(wǎng)運(yùn)行中，感性負(fù)荷占多數(shù)，像電機(jī)、變壓器等都是電力負(fù)荷中的感性負(fù)荷，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備安裝之后，能夠提供無(wú)功功率。無(wú)功功率在整個(gè)系統(tǒng)容量中占大部分，這種無(wú)功功率對(duì)線路形成了無(wú)形的壓力，不利于電網(wǎng)的正常合理運(yùn)行，使得電壓無(wú)法處于穩(wěn)定的狀態(tài)。減少其電網(wǎng)中的流動(dòng)，降低電能消耗，發(fā)揮著無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾饔谩Ｆ錈o(wú)功補(bǔ)償裝置能夠調(diào)整以及優(yōu)化電力系統(tǒng)中的電壓，穩(wěn)定其電網(wǎng)運(yùn)行，調(diào)整系統(tǒng)中的不平衡電流，以此提升電力企業(yè)的運(yùn)行效益[5]。

2.2改進(jìn)配電線路

架空絕緣導(dǎo)線有著極大的優(yōu)點(diǎn)，將架空絕緣導(dǎo)線進(jìn)行推廣以及應(yīng)用，可以增強(qiáng)線路運(yùn)行的安全可靠性，避免外力及其他意外原因造成的短路，以此減少線路作業(yè)過(guò)程中的停電現(xiàn)象，達(dá)到提升配電線路的整體可用度。線路長(zhǎng)度與導(dǎo)線的電阻量是成正比，同線路截面成反比。電力傳遞過(guò)程中的電阻壓力過(guò)多會(huì)給功率造成極大的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻的有效控制可以降低線路損耗，延長(zhǎng)電路壽命。因架空絕緣導(dǎo)線自身的特性，可以滿足沿墻敷設(shè)的實(shí)施，簡(jiǎn)化線路桿塔，節(jié)約線路材料，使得項(xiàng)目更為順利美觀地完成。還因?yàn)槠渚€間距小，其線路電抗比普通導(dǎo)線更小，因而極大地減少了導(dǎo)線腐蝕程度，延長(zhǎng)了配電線路的使用壽命[6]。

2.3電機(jī)調(diào)速

電力節(jié)能過(guò)程中，需要對(duì)電機(jī)的本身性能進(jìn)行優(yōu)化改良，優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)變動(dòng)負(fù)荷電機(jī)的速度，以節(jié)約電力能源。在改良電機(jī)性能的同時(shí)，加強(qiáng)負(fù)荷電機(jī)轉(zhuǎn)速更有利于電機(jī)節(jié)能運(yùn)行，使得電力資源的節(jié)約工程有了新突破與新進(jìn)展[7]。電力技術(shù)中的電力節(jié)能技術(shù)應(yīng)用主要是涉及電機(jī)本身和變負(fù)荷電機(jī)調(diào)速，在實(shí)際操作之中，把兩者進(jìn)行充分的結(jié)合應(yīng)用，以此保證電機(jī)節(jié)能效果的最佳化。使用調(diào)速控制來(lái)進(jìn)行水流量流速以及風(fēng)流量流速，以此達(dá)到節(jié)能的效果[8]。

2.4完善電力系統(tǒng)

電力計(jì)量系統(tǒng)在電力企業(yè)運(yùn)行中起著重要的作用，主要是由主站、通信網(wǎng)絡(luò)、配電站、變電站組成，包括分層式與分布式電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[9]。電力計(jì)量系統(tǒng)建立的主要目的就是降低電力消耗實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的理念，對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行降壓工作，促進(jìn)電力系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。其中遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)是應(yīng)用分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主站，需對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置，收集電力總量數(shù)據(jù)，在實(shí)際的具體操作過(guò)程中，需通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、模擬、通信來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力劑量信息的實(shí)時(shí)采集與處理工作[10]。

篇9

關(guān)鍵詞：電氣產(chǎn)品；試驗(yàn)；節(jié)能技術(shù)；電力系統(tǒng)

加強(qiáng)電氣產(chǎn)品試驗(yàn)節(jié)能技術(shù)研究，有利于保持這些產(chǎn)品良好的使用功能，降低電氣產(chǎn)品實(shí)踐應(yīng)用中的能源消耗率，為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供科學(xué)保障。因此，需要結(jié)合電氣產(chǎn)品的功能特性及電力系統(tǒng)運(yùn)行要求，從不同的方面對(duì)這類產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)進(jìn)行深入研究，確保電氣產(chǎn)品在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的性能可靠性。

一、電氣產(chǎn)品試驗(yàn)系統(tǒng)的原理分析

實(shí)踐過(guò)程中為了確保電氣產(chǎn)品試驗(yàn)有效性，需要對(duì)其系統(tǒng)原理進(jìn)行必要的分析。其試驗(yàn)系統(tǒng)包括：電源、被試品、負(fù)載、參數(shù)測(cè)量單元。在這些不同組成部分的共同作用下，能夠使電氣產(chǎn)品試驗(yàn)系統(tǒng)處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)該系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，需要選擇性能可靠的電源，并將其加載到被試品上，在有效的連接方式支持下，將被試品的輸出與負(fù)載連接起來(lái)，進(jìn)而通過(guò)對(duì)負(fù)載的調(diào)節(jié)，確保試驗(yàn)計(jì)劃的深入推進(jìn)。在此期間，為了實(shí)現(xiàn)被試品電參數(shù)的有效測(cè)量，獲得可靠的測(cè)試結(jié)果，需要注重參數(shù)測(cè)量單元的合理運(yùn)用。同時(shí)，整個(gè)電氣產(chǎn)品試驗(yàn)環(huán)節(jié)也可在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持下，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。

二、電氣產(chǎn)品試驗(yàn)節(jié)能要點(diǎn)分析

（一）試驗(yàn)系統(tǒng)中的電源。由于各電氣產(chǎn)品使用中的標(biāo)準(zhǔn)要求有所差異，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的電源，像變頻器、直流電源等，確保電氣產(chǎn)品實(shí)踐應(yīng)用中的性能可靠性。這些電源本質(zhì)上屬于電能轉(zhuǎn)換器，能夠在電能轉(zhuǎn)換機(jī)制的作用下，滿足電氣產(chǎn)品試驗(yàn)要求。實(shí)踐過(guò)程中通過(guò)對(duì)功率放大器與任意波形發(fā)生器的有效結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣產(chǎn)品試驗(yàn)中的電源系統(tǒng)構(gòu)建。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣產(chǎn)品試驗(yàn)節(jié)能技術(shù)的高效利用，需要在其電源系統(tǒng)構(gòu)建中使用功率放大器時(shí)，重視模塊化設(shè)計(jì)方式使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)容量擴(kuò)大問(wèn)題的科學(xué)處理，提升電氣產(chǎn)品試驗(yàn)節(jié)能水平。（二）試驗(yàn)系統(tǒng)中的負(fù)載。在電氣產(chǎn)品試驗(yàn)過(guò)程中，加深對(duì)負(fù)載實(shí)際作用的理解，有利于實(shí)現(xiàn)電氣產(chǎn)品試驗(yàn)節(jié)能目標(biāo)。像機(jī)械負(fù)載與電子負(fù)載，與電氣產(chǎn)品試驗(yàn)節(jié)能效果密切相關(guān)。實(shí)踐中通過(guò)對(duì)機(jī)械負(fù)載中拉壓力型負(fù)載與力矩型負(fù)載的有效把控，有利于實(shí)現(xiàn)電氣產(chǎn)品能耗問(wèn)題處理，保持其試驗(yàn)方面良好的節(jié)能效果。同時(shí)，在對(duì)電子負(fù)載分析時(shí)，應(yīng)關(guān)注電感、電阻等元件使用中的能耗狀況，促使電氣產(chǎn)品試驗(yàn)節(jié)能技術(shù)使用能夠達(dá)到預(yù)期效果。（三）試驗(yàn)系統(tǒng)中的能量回饋技術(shù)。電氣產(chǎn)品試驗(yàn)中通過(guò)對(duì)能量回饋單元的合理設(shè)置，能夠達(dá)到能量循環(huán)使用的目的，且在電力電子技術(shù)的支持下，滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行中節(jié)能降耗要求。在選擇能量回饋途徑的過(guò)程中，若采用能量回饋到電源的方式，將會(huì)使電氣產(chǎn)品試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行中能量得到充分利用，減少電網(wǎng)運(yùn)行中對(duì)配電系統(tǒng)的實(shí)際要求，促使電氣產(chǎn)品試驗(yàn)節(jié)能效果得以增強(qiáng)。同時(shí)，這種能量回饋途徑使用中不會(huì)產(chǎn)生污染問(wèn)題，客觀地決定了電氣產(chǎn)品試驗(yàn)系統(tǒng)中選擇這種途徑的必要性。除此之外，若能量回饋中采用回饋到市電的途徑，由于其易受并網(wǎng)問(wèn)題影響，且經(jīng)濟(jì)效益難以體現(xiàn)，需要在電氣產(chǎn)品試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行中慎重使用。（四）整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程的特點(diǎn)分析。在電氣產(chǎn)品試驗(yàn)節(jié)能分析的過(guò)程中，需要了解整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程特點(diǎn)，確保其節(jié)能技術(shù)使用有效性。這些特點(diǎn)包括：在實(shí)現(xiàn)電氣產(chǎn)品試驗(yàn)中的能量循環(huán)使用時(shí)，可在電源技術(shù)、能量回饋技術(shù)等不同技術(shù)的配合作用下實(shí)現(xiàn)，且保持整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程良好的節(jié)能效果；（2）配電系統(tǒng)容量降低，試驗(yàn)系統(tǒng)模塊化特征顯著，操作便捷性良好，節(jié)能效益增加；（3）在變壓器、發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域中適用性強(qiáng)，且采用了多電源模式，并在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制方式的作用下，逐漸提升了電氣產(chǎn)品整體的試驗(yàn)水平。

三、電氣產(chǎn)品試驗(yàn)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用分析

實(shí)踐過(guò)程中為了提高電氣產(chǎn)品試驗(yàn)節(jié)能技術(shù)利用效率，需要對(duì)其實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析。以2.5MW高壓大電機(jī)試驗(yàn)電源及型式試驗(yàn)系統(tǒng)為例，其原理框圖如圖1所示。圖12.5MW高壓大電機(jī)試驗(yàn)電源及型式試驗(yàn)系統(tǒng)原理框圖結(jié)合圖1所示的該試驗(yàn)系統(tǒng)原理，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能分析時(shí)，可從這些方面入手：（1）能量回饋。當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)對(duì)拖時(shí),陪試電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài),經(jīng)陪試電機(jī)的2.SMNV變頻電源的處理,回饋到被試電機(jī)的供電電源2.SMW變頻電源1,再經(jīng)其處理后,供給被試電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)80%回饋能量的使用；（2）輔助功能。采用并聯(lián)方式使用該變頻電源，能夠擴(kuò)大電機(jī)容量，滿足單臺(tái)電機(jī)疊頻溫升試驗(yàn)的要求；（3）擴(kuò)展功能。該系統(tǒng)運(yùn)行中，反映了旋轉(zhuǎn)型機(jī)械負(fù)載實(shí)現(xiàn)節(jié)能的過(guò)程，也使電力電子負(fù)載能夠在有效的工作機(jī)制下實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，促使系統(tǒng)能夠向發(fā)動(dòng)機(jī)輸出性能參數(shù)測(cè)試方面進(jìn)行擴(kuò)展，滿足電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)負(fù)載試驗(yàn)要求。結(jié)束語(yǔ)綜上所述，電氣產(chǎn)品試驗(yàn)節(jié)能技術(shù)的有效使用，有利于優(yōu)化這類產(chǎn)品性能，給予電力系統(tǒng)運(yùn)行必要的支持。因此，未來(lái)電氣產(chǎn)品研究中需要充分考慮與之相關(guān)的試驗(yàn)節(jié)能技術(shù)使用，并對(duì)該技術(shù)應(yīng)用效果進(jìn)行綜合評(píng)估，為新型電氣產(chǎn)品研發(fā)提供必要的參考依據(jù)，促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王帥.關(guān)于電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展的一些探討[J].科技與企業(yè),2014,（17）.

[2]關(guān)朋致.關(guān)于電力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的幾點(diǎn)探討[J].科技風(fēng),2015,（09）.

篇10

探討燃煤發(fā)電過(guò)程中常用的節(jié)能技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)例分析了節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用情況，為進(jìn)一步加快電力節(jié)能技術(shù)的發(fā)展提供參考建議。

關(guān)鍵詞：

節(jié)能技術(shù)；燃煤；發(fā)電；淺析

引言

火力發(fā)電是目前電力生產(chǎn)的主要形式，在進(jìn)行火力發(fā)電時(shí)需使用大量煤炭資源，為降低煤炭能源使用量、減少環(huán)境污染物的排放量與提高發(fā)電效率，則需在燃煤發(fā)電過(guò)程中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，如改善機(jī)組設(shè)計(jì)方法、制造質(zhì)量及運(yùn)行水平等[1]。應(yīng)用節(jié)能技術(shù)是降低燃煤發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)成本與提升經(jīng)營(yíng)效益的有效途徑。

1燃煤發(fā)電過(guò)程中常用的節(jié)能技

1.1IGCC節(jié)能技術(shù)

IGCC（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)）技術(shù)具有高效及清潔的特點(diǎn)，能有效減少燃煤發(fā)電能耗，在燃煤發(fā)電領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。在應(yīng)用IGCC技術(shù)的過(guò)程中可對(duì)含碳燃料，包括重渣油、石油焦、生物質(zhì)及煤炭等進(jìn)行氣化處理，經(jīng)過(guò)氣化處理后將會(huì)得到可用于發(fā)電的合成氣，在發(fā)電前需對(duì)合成氣進(jìn)行凈化處理，以確保蒸汽、燃?xì)饪蓪?shí)現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)。IGCC技術(shù)的機(jī)組設(shè)備主要包括兩大部分，第一部分中的設(shè)備有煤氣凈化裝置、空分設(shè)備及氣化爐等，余熱鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)及蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)則屬于另一部分。從IGCC技術(shù)的發(fā)電設(shè)備制造與系統(tǒng)構(gòu)成角度來(lái)看，該發(fā)電技術(shù)融合了燃煤發(fā)電系統(tǒng)中的多種先進(jìn)技術(shù)，能優(yōu)化集成燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)技術(shù)、煤氣凈化工藝、煤氣化工藝及空氣分離工藝等[2]。因此可優(yōu)化整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)可梯級(jí)利用燃煤化學(xué)能，減少燃煤能耗，具有減少污染物如CO2、S等排放的優(yōu)勢(shì)，在火電企業(yè)中應(yīng)用不但可有效解決發(fā)電效率低下的問(wèn)題，同時(shí)有利于保護(hù)環(huán)境，符合節(jié)能減排的發(fā)展要求。

1.2煤粉爐節(jié)能運(yùn)行技術(shù)

煤粉爐是常用的火力發(fā)電設(shè)備，該設(shè)備的燃燒效率較高，因此被許多發(fā)電廠引進(jìn)使用。煤炭質(zhì)量、煤種波動(dòng)等外界因素可對(duì)煤粉爐運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生影響，在煤炭質(zhì)量降低時(shí)還可能導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，進(jìn)而造成設(shè)備燃燒效率降低，這樣就會(huì)增加用電量，不利于節(jié)能。因此，可根據(jù)發(fā)電要求對(duì)煤粉爐運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整或改造鍋爐設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。以300MW煤粉爐為例，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，則可合理調(diào)整送風(fēng)量、引風(fēng)量。在調(diào)節(jié)引風(fēng)量時(shí)需要考慮煤粉爐運(yùn)行負(fù)荷情況，在需增加煤粉爐運(yùn)行負(fù)荷時(shí)，應(yīng)提前加大引風(fēng)量，以免造成爐膛內(nèi)部出現(xiàn)正壓，加大引風(fēng)量之后才能增加燃料量與送風(fēng)量，以提高燃料利用率及確保煤粉爐實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。在降低煤粉爐的運(yùn)行負(fù)荷前，先將送風(fēng)量與燃料量減少，隨后再將引風(fēng)量減少。在調(diào)整煤粉爐送風(fēng)量時(shí)應(yīng)將氧量作為參考依據(jù)，確保送風(fēng)后煤粉爐中氧量為3%～6%；同時(shí)在送風(fēng)后觀察火焰變化情況，如火焰處于熾白刺眼狀態(tài)或暗紅不穩(wěn)狀態(tài)，則表明風(fēng)量不合理，需及時(shí)調(diào)整送風(fēng)量[3]。在煤粉爐改造方面，首先可優(yōu)化選擇煤粉爐的型號(hào)，在發(fā)電時(shí)采用性能相對(duì)穩(wěn)定，燃燒效率較高的W型火焰爐或R型火焰爐，同時(shí)采用反向切圓、反吹風(fēng)等方法優(yōu)化射流配置，或?qū)煔饣亓餮b置安裝在燃燒器出口處等，確保煤粉在局部富集，并在燃燒過(guò)程中充分利用火熱。此外，可通過(guò)改造煤粉爐輔助設(shè)備，如磨煤機(jī)等確保煤粉爐實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。

2燃煤發(fā)電節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

以青海華電大通發(fā)電有限公司中的燃煤發(fā)電機(jī)組為例，深入分析節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用情況。該公司中的1號(hào)發(fā)電機(jī)組與2號(hào)發(fā)電機(jī)組煤粉爐存在粉管積粉及堵管問(wèn)題，且爐渣含碳量較高，不但會(huì)對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行構(gòu)成威脅，還會(huì)導(dǎo)致煤粉化學(xué)能利用率降低，不利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。對(duì)煤粉爐進(jìn)行檢修后發(fā)現(xiàn)其輔助設(shè)備磨煤機(jī)中的分離器存在設(shè)計(jì)缺陷，因此為使煤粉爐實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，決定適當(dāng)改造及優(yōu)化分離器的設(shè)計(jì)形式。該公司采用的鍋爐為懸吊式、單爐膛及平衡通風(fēng)亞臨界汽包爐，機(jī)組容量為2×300MW。煤粉爐中配備的磨煤機(jī)為BBD4054型，共為6臺(tái)，分離器共為6臺(tái)。分離器的直徑為290cm，出口溫度為70℃，入口溫度為330℃，出口風(fēng)壓為2.8kPa，入口風(fēng)壓為9.2kPa，總風(fēng)壓為12.4kPa，一次風(fēng)溫為70℃，一次風(fēng)速為24m/s。磨煤機(jī)的電機(jī)型號(hào)為YTM710-6，額定出力為54t/h，額定電流為163A，額定電壓為6000V，額定功率為1300kW，煤粉細(xì)度在18%～20%之間。

2.1分離器存在的問(wèn)題

由于分離器與磨煤機(jī)不屬于同一生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，在使用過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)配套，主要表現(xiàn)為分離器實(shí)際容積過(guò)大，利用率偏低，且在工作過(guò)程中需克服較大阻力，在燃煤雜質(zhì)含量較大時(shí)，分離器極容易發(fā)生堵塞問(wèn)題，且分離煤粉效果不理想。同時(shí)需增大磨煤機(jī)負(fù)荷才能有效分離煤粉，造成能耗量增加[4]。另一方面，分離器在回粉過(guò)程中入口氣流可將簾板吹起，造成含塵氣流進(jìn)入到簾板下部?jī)?nèi)椎體中，內(nèi)椎體中煤粉無(wú)法得到有效分離，直接進(jìn)入到風(fēng)管道當(dāng)中，因此爐膛中煤粉均勻性就會(huì)受到影響，粗大顆粒煤粉比例增加，造成燃燒效率明顯降低。

2.2分離器的節(jié)能改造

1）需對(duì)分離器進(jìn)行合理選型。合理選擇分離器的目的在于有效調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度，降低循環(huán)倍率、減少分離后粗大顆粒所占比例，進(jìn)而提高燃燒效率與實(shí)現(xiàn)節(jié)能[5]。由于磨煤機(jī)的風(fēng)量為80t/h，風(fēng)煤比為1.4，出力為55t，出口溫度為70℃，因此將分離器煤粉細(xì)度調(diào)整為15%，選擇直徑為310cm的分離器。2）選擇好與磨煤機(jī)運(yùn)行工況相符合的分離器后，采用以下方法進(jìn)行安裝：在粉管入口與磨煤機(jī)的出口之間安裝好分離器，同時(shí)適當(dāng)增加擋板角度，以便加快分離器流速；根據(jù)煤粉爐運(yùn)行需要適當(dāng)增加回粉管直徑，以避免回粉管出現(xiàn)堵塞，還將耐磨性能良好的陶瓷粘貼于椎體內(nèi)側(cè)，以增強(qiáng)分離器抗磨損能力，進(jìn)而起到改善運(yùn)行工況及節(jié)約煤炭能源的作用。

3結(jié)語(yǔ)

煤炭資源具有不可再生的特點(diǎn)，提高煤炭資源利用率有助于保證能源供應(yīng)穩(wěn)定性，同時(shí)可減輕使用煤炭能源時(shí)產(chǎn)生的大氣污染。在火力發(fā)電中需使用大量煤炭，因此要注重應(yīng)用節(jié)能發(fā)電技術(shù)，包括IGCC節(jié)能技術(shù)及空冷節(jié)能技術(shù)。此外，在應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的過(guò)程中重視強(qiáng)化發(fā)電節(jié)能管理，如在啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組時(shí)應(yīng)做到連續(xù)監(jiān)督大氣疏水過(guò)程，從而降低啟動(dòng)機(jī)組時(shí)的能耗。

作者：黃曉虎 單位：青海華電大通發(fā)電有限公司

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