電機節能范文

導語：如何才能寫好一篇電機節能，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

（1.合肥工業大學 電氣及自動化工程學院，安徽 合肥 230009；

2.六安職業技術學院 機電工程學院， 安徽 六安 237158）

摘 要：針對電機在負載較小時運行效率低、資源浪費的問題，詳細分析了電機節能的基本原理，基于STC89C51單片機提出了一種功率因數控制方案，通過單片機的控制實現功率因數的調節，進而達到電機節能的設計目的。本文給出了系統工作原理、系統硬件結構以及軟件流程，實際的使用和測試表明，本系統對于經常處于負載較輕或者負載經常變化的電機有較好的節能效果，系統的穩定性也滿足設計要求。

關鍵詞 ：單片機；電機節能；電流檢測；功率因數

中圖分類號：TM301文獻標識碼：A文章編號：1673-260X（2015）03-0137-03

交流異步電機具有結構簡單、成本低廉、操作方便、可靠性高等特點，在工業、農業中廣泛使用，作為機電設備的重要動力輸出裝備在各行各業特別是工礦企業中使用。但是在實際的使用過程中，許多電機運行在恒定輸出功率之下，無法改變系統的輸出功率。這與實際運行環境中負載實時變化的事實是相矛盾的，是一種非常不經濟、不環保的運行狀態，往往會造成較大的能源浪費，同時還會造成不必要的電機損耗。所以說電機節能系統的研究和推廣具有很大的迫切性和必要性。

針對上述情況，本文在詳細分析電機能源浪費原因、電機節能控制原理的基礎上，基于STC89C51單片機設計了一種功率因數控制方案，該方案通過單片機對電機系統的控制實現了電機功率因數的調節，進而在不同的負載情況下，實現了系統功率的改變，達到電機節能的目的。本文給出了系統的硬件設計、軟件流程分析等，并且在實際的工作環境中進行了測試，表明，本系統符合設計要求，工作穩定，對經常處于負載較輕或者負載經常變化的電機有較好的節能效果。

1 電機能源浪費原因分析

交流電機雖然有使用簡單、價格低廉、可靠性好的特點，并在工業、農業中廣泛使用，但是卻有相當一部分交流電機由于各方面的原因處于電能浪費狀態并增加了機器的損耗，總結起來，電機造成能源浪費的原因主要有[1]：

（1）大部分電機在實際使用過程中，都采用直接啟動方式，不但對電網和動力系統造成沖擊，并且超出常規運行電流的大電流啟動造成巨大的電能損耗。

（2）在實際的工作環境中，往往在電動機動能配置的時候，會較為片面的追求相對安全的余量，這就會造成電動機容量過大的結果，導致工作中的電動機偏離系統設計的最佳工作狀態，使得運行的功率因數降低。

（3）工作環境中，由于成本、管理、人員控制等原因，往往會讓電動機采用穩定功率運行，這樣在電動機空載、輕載的時候，會造成巨大的額外電能損失。

2 電機節能原理

目前我國電機系統的運行效率與國際水平相比還有較大差距，大概在10%-20%左右，隨著國家節能減排的力度加大，電機節能技術也日益受到重視。針對上述電機能量浪費原因的分析，可以通過建立較為完善的實時監控測量系統，對電機的運行參數進行全面你的監控，適時調整電機的輸入輸出的功率，這樣能夠使電機按照負載的實際需求進行適當的輸入和輸出，對功率進行靈活的調節，從而減少系統電能的浪費和消耗。目前較為流行的電機能耗控制方法是功率因數控制閥，此方法通過實時監測電機功率因數角的變化，監測電壓，進而進行調整，從而使電機達到最佳運行狀態。本方法的特點有[2]：

（1）比較適合恒定功率運行，負載經常變化的電機。

（2）實現電壓、電流的同步協動，電機節能效果顯著增強。

（3）適用范圍較廣，適用于大多數三相交流電機，只需要按照功率大小進行分別配置即可。

（4）穩定性和精確性好。

電動機在額定負載的情況下功率因數最高，系統運行狀態最佳，但是在空載的情況下，功率因數最低。并且根據電動機工作原理可以分析得知，電動機的負載電流會隨著負載大小變化，所以可以將負載電流作為系統檢測信號。功率因數越高，有用功占功率總功率的比重越大，系統運行效率更好。所以說，從某種意義上來說，功率因數是衡量電氣設備運行效率高低的一個重要系數，功率因數降低，則說明用于無用功的消耗的增加，設備的運行效率在降低。所以在電機節能技術中，往往會把功率因數作為重要的檢測指標。提高功率因數的優勢主要有以下幾個方面：

（1）通過功率因數的提高，減少了電機的損耗，減少和生產成本，提高系統工作效率。

（2）通過功率因數的改善，減少了供電系統中的電壓損耗，可以使得電機的供電電壓更為穩定，改善了電能質量，減少的電機的磨損，降低了安全隱患。

（3）功率因數的提高可以提高系統的裕度。

在本文設計的系統中，主要通過對正在運行電機的相電壓和相電流進行過零檢測，計算出功率因數角，通過內控芯片的比對、檢測以及處理，在通過脈沖信號觸發電流，控制導通角，使電壓和電流隨負載的變化靈活進行調整，從而真正達到降壓節能的目的[3]。

系統設計整體框圖如圖1所示：

3 系統硬件設計

本文在詳細分析電機能源浪費原因、電機節能控制原理的基礎上，基于STC89C51單片機設計了一種功率因數控制方案，該方案通過單片機對電機系統的控制實現了電機功率因數的調節，進而在不同的負載情況下，實現了系統功率的改變，達到電機節能的目的。

STC89C51具有指令速度快、穩定性好、在線燒錄、編程簡單、成本低等原因，非常適合本文設計系統。

功率因數的檢測主要是對運行狀態電機的相電流和相電壓進行檢測，在異步電動機中，由于感性負載的存在，所以在電壓經過過零點后，往往會有一個延遲角，電流才能過零，這個夾角就是功率因數角。電壓過零檢測就是把輸入的負載電壓轉換成同一相位的矩形波，通過單片機的輸入管腳，送入核心處理器，這個矩形波的下降沿既是脈沖的觸發信號，又是單片機的定時器信號。電流過零檢測就是把電流信號轉換為矩形波，有單片機進行檢測和處理。通過對功率因數角的檢測，然后通過余弦取值，進而判斷功率因數角的大小，推導出系統負載的變化，進而改變晶閘管的導通角[4]，實現電壓的調節。電壓電流過零檢測電路如圖2所示，其中電壓采樣電路如圖3所示。通過本采樣電路，可以對電機的線電壓隔離降壓，然后進行整流，達到直流信號再經過濾波、分壓后送至單片機的A/D端進行模數轉換，可以得到實時的電壓值，由單片機進行判斷。

電流采樣電路如圖4所示，通過本采樣電路，可以利用三個電流互感器分別檢測三相電流，采集的信號通過橋式整流后送入單片機的模數轉換接口進行檢測，將其與預先設定的數值進行比較，進而判斷負載的狀態，決定是否觸發脈沖，降低系統電壓。

在完成系統檢測之后，就要進行系統處理和觸發，其中晶閘管的觸發是通過觸發電路實現的，所以說觸發電路才是決定系統準確性和可靠性的關鍵電路，直接影響著系統節能的效率，所以由較高的設計要求。觸發電路的脈沖信號必須大于相應晶閘管的觸發閾值，同時觸發脈沖的幅度和上升沿坡度也會影響觸發精度。為保證晶閘管的可靠導通和系統的可靠運行，本系統中的觸發電路采用兩個三極管組成放大電路[5，6]，系統電路結構如圖5所示。

4 系統軟件設計

本系統采用模塊化的設計思想，以主程序為核心設計子模塊，簡化和結構設計，運行中通過主程序實現對子模塊的調用。主要設計流程如圖6所示：

上電后系統先調用初始化子程序，對各個功能模塊進行初始化并進行檢測，同時對模糊控制算法進行離線處理，把計算得到的模糊控制查詢表存入單片機的存儲器中，以便節能時查表使用．初始化子程序完成后，進入軟起動設定程序，進行軟起動初始時間的設定，若不設定，則系統會默認在一個系統周期之內自動進入軟啟動，啟動完成后進入主循環，電壓、電流等功能電路對系統進行采樣，并將采樣信息送入主控制器，后由各子程序進行處理，并進行故障檢測。系統每半個周期都要對晶閘管進行一次觸發，并且還要完成模數轉換、狀態顯示等功能，所以對實時的要求較高。

5 系統測試分析

在系統設計完成后，需要進行詳細的功能測試和性能測試，驗證系統設計的正確定。但是由于系統實際條件限制，本系統智能針對實驗室異步電機進行測試。系統功能測試結果如表1所示：

系統空載時，電壓對功率因數的影響如表2所示：

由上述結果可以看出，電壓的降低對于系統空載時的功率因數影響很大，通過功率因數的調節，確實可以達到功率調節的目的。

實驗室電機為9KW，本次測試時間為4小時，每個系統狀態各一個小時，系統性能測試結果如表3所示：

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關鍵詞：磁性槽楔；電機節能；應用

隨著經濟的發展和社會的進步，能源問題逐漸凸顯出來，尤其對于電力能源來說，我國各個地區都不同程度的出現了電力供應緊張的問題，這就對電機節能技術提出了更高的要求。在電機中采用磁性槽楔能夠提升電機效率，對于電力能源的節約有著積極的意義。基于以上，本文簡要研究了磁性槽楔在電機節能技術中的應用。

1磁性槽楔應用的必要性

電機在氣隙磁通的過程中，降低氣隙磁阻能夠有效降低磁電流，從而實現電氣損耗的降低，實現節能目的。就目前來看，當前電機普遍選用開口槽作為定子槽型，如果采用槽楔采用非導磁材料，則會導致槽楔缺乏導磁率，在這樣的狀況下，齒槽下的氣隙磁阻會產生較大波動，高次齒諧波分量增加，這就給電機帶來了較大的損耗，電機效率低下，同時較大的波動也會產生噪聲污染。而在電機中采用磁性槽楔則能夠有效避免上述問題，磁性槽楔的應用能夠將氣息磁場分布變得均勻，磁場分布曲線平滑，高次諧波降低，整個電機的溫升以及損耗會降低，不僅實現了電機節能目的，同時有效改善了電機噪聲污染的問題。

2磁性槽楔在電機節能技術中的作用

隨著技術的發展，用戶對于電機的節能性要求逐漸提升，各種高效率電機得到了廣泛的推廣。但受到制造工藝以及電機裝配等方面因素的影響，電機損耗的真實值往往與設計值有著一定的偏差，這就導致電機的溫升和效率難以達到設計標準。為了提升電機的效率，降低溫升，在電機設計中通常會采取更換沖片材料、改變槽型等方式，但這些方式有著成本高、效果不顯著的問題，在這樣的背景下，磁性槽楔在電機節能技術中的應用逐漸受到重視。磁性槽楔能夠有效降低電機空載附加鐵耗，空載附加鐵耗指的是空載電機空載雜散損耗。鐵芯開槽導致的氣隙磁導不均勻以及空載磁勢空間分布曲線中的諧波都能夠在氣隙中產生諧波磁場，從而導致空載附加鐵耗的產生。諧波磁場相對磁極表面產生運動則會產生渦流損耗，而相對于齒的運動能夠產生脈振損耗，采用磁性槽楔能夠有效降低卡式系數（卡式系數是衡量電機平穩程度的系數，卡式系數越小，電機運行越平穩，輸出能量越高，損耗能量越小，節能效果越好）和平均氣隙磁密以及齒內的平均磁密。

3應用試驗節能對比

選擇兩臺型號相同、轉子系數相同的電機，對其定子槽楔材料進行改變，一臺電機使用磁性槽楔，一臺電機使用非磁性槽楔，對兩臺電機的鐵耗、空載電流、效率、功率因素以及溫升等節能參數進行對比。應用試驗對比數據如表1所示。由表1可以清晰的對比出應用磁性槽楔和應用非磁性槽楔電機的節能效果，首先，磁性槽楔能夠有效的降低電機鐵耗，且降低的幅度十分顯著，從而降低電機的整體損耗，實現節能效果；第二，在應用磁性槽楔之后，電機的運行效率得到了有效的提升，從89.65%提升到了91.56%，由此可見，磁性槽楔不僅能夠節約能源，還能夠提升電機的運行效率，符合節能增效的基本要求；第三，使用磁性槽楔之后，空載電流有所下降，這就降低了電機的實際損耗，有效改善了電機電氣性能指標，從而實現節能；第四，從溫升上來看，使用磁性槽楔的電機溫升降低，這就保證了電機運行的可靠性。

4磁性槽楔在電機節能技術中的應用要點

通過上文中的分析可知，磁性槽楔的應用對于電機節能有著積極的意義，現總結磁性槽楔在電機節能技術中的應用要點如下：①注意轉矩下降問題：在應用磁性槽楔過程中，磁性槽楔的導磁性能良好，這會增加定子的漏抗，如果外加電壓和頻率保持一定，則隨著電抗的增加，電機轉矩特性會逐漸降低，電機轉矩隨之下降，在應用的過程中應當注意；②注意磁性槽楔固定問題：在應用磁性槽楔的過程中，很容易出現槽楔固定不牢固而導致脫落的問題，這就對磁性槽楔的制造提出了更高的要求。首先，應當對槽楔的裝配間隙進行嚴格控制，將間隙控制在合理的范圍之內，避免槽楔打入困難，同時避免槽楔打入之后出現松動問題。第二，應當在槽楔朝線圈的一面進行刷膠處理，避免槽楔松動。第三，應當對真空壓力整浸參數進行控制，保證槽楔的各個接觸面都能夠滲入油漆，以此來保證磁性槽楔的緊固程度，避免槽楔松動；③注重磁性槽楔的選擇問題：在電機節能技術中應用磁性槽楔的過程中，并不是槽楔的導磁效果越好，其節能效果越佳，在選擇磁性槽楔的過程中應當保證槽楔導磁性能的合理性，保證槽楔不僅能夠提升電機運行效率，同時能夠降低電機的損耗，要保證磁性槽楔導磁率的合理。

5結論

綜上所述，能源問題是關系到人類社會可持續發展的重要問題，節能意識逐漸深入人心。隨著電動機的廣泛應用，電機節能技術備受關注，本文簡要分析了磁性槽楔在電機節能技術中的應用，闡述了磁性槽楔對于電機節能的作用，并探討了具體的應用要點，旨在為電機設計實踐提供參考。

作者:朱巍 單位:清遠市清新區太和供水有限公司

參考文獻：

[1]李軍麗,胡春雷.磁性槽楔在電機節能技術中的應用[J].中小型電機,2005(02):57-59.

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【關鍵詞】工業縫紉機電腦控制板；單片機；LED顯示

本設計是基于單片機設計，通過單片機與電路的合理結合，使工業縫紉機有了更多更完善的功能。單片機系統的硬件結構給予了工業縫紉機系統“身軀”，而單片機的應用程序賦予了其新的“生命”，使其在傳統的搶答器面前具有電路簡單、成本低、運行可靠等特色。

系統設計主要包括硬件設計和軟件設計兩大部分，硬件和軟件分開設計。硬件設計部分包括電路原理圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后對硬件進行調試、測試，以達到設計要求。軟件設計部分，首先在總體設計中完成系統總框圖和各模塊的功能分析，擬定詳細的工作計劃；然后進行具體編程，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程 語言和工具，進行代碼設計等；最后是對軟件進行調試測試，達到所需功能要求。

在系統設計中，硬件電路是采用結構化系統設計方法，該方法保證設計電路的標準化、模塊化。硬件電路的設計最重要的是選擇用于控制的單片機，并確定與之配套的芯片，使所設計的系統既經濟又高性能。硬件電路設計還包括輸入輸出接口設計，根據要求選擇芯片的型號，繪制電路圖進行仿真調試，發現設計不當及時修改，最終達到設計目的。本系統軟件設計采用模塊化系統設計方法，先編寫各個功能模塊子程序，然后進行組合與調整，經過調試后，最終達到設計功能要求。

根據設計要求，工業縫紉機電路由單片機控制電路、電源電路、顯示電路、鍵盤電路、程序電路、報警電路等組成。

系統的主控單元由AT89S52及其最小工作系統構成，主要功能是控制系統的總體，是系統的核心，相當于系統的大腦和心臟。以AT89C52芯片作為搶答器控制核心，當外接晶振后，就構成了自激振蕩器并產生振蕩時鐘脈沖。電容起穩定振蕩頻率、快速起振的作用。晶振頻率的典型值為12MHz。本設計中采用內部振蕩方式。采用內部振蕩方式所得的時鐘情號比較穩定，實際應用中使用較多。時鐘電路，電容、晶振構成時鐘電路。

單片機的時鐘電路產生時鐘信號，時鐘信號用來提供單片機片內各種微操作的時間基準。單片機的復位電路產生復位信號，復位信號使單片機的片內電路初始化，使單片機從一種確定的初態開始運行。AT89C51單片機內部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩器并產生振蕩時鐘脈沖。電容起穩定振蕩頻率、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。本設計中采用內部振蕩方式。采用內部振蕩方式所得的時鐘情號比較穩定，實際應用中使用較多。

系統復位是任何單片機系統執行的第一步，使整個控制芯片回到默認的硬件狀態下。AT89C51單片機是高電平復位。

在單片機的應用中，人機界面占有相當重要的地位，人機界面主要包括輸入和結果顯示，而LED顯示具有發光率高、使用壽命長、成本低、與單片機接口方便等特點得以廣泛應用。本設計中顯示采用LED數碼管動態顯示。LED顯示是由發光二極管顯示字段的顯示器件。LED數碼管根據接法不同分為共陰和共陽兩類，將多只LED的陰極連在一起即為共陰式，而將多只LED的陽極連在一起即為共陽式。它們的發光原理是一樣的。共陽極LED顯示的發光二極管陽極接電源。當某個發光二極管的負極低電平時，對應發光二極管亮。

顯示器采用的是七段數碼顯示器。LED數碼管動態顯示用在多位LED顯示中，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯在一起，由一個8位I/O口控制（段碼控制），而共陰極點或共陽極點分別由另外一組I/O口線控制（位碼控制）。由于所有的段選碼皆由一個I/O控制，因此，在每個瞬間，每個LED只能顯示相同的字符。要想每位顯示不動的字符，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字符，在此瞬間，段選碼控制I/O口輸出相應字符段碼，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字符。如此輪流，使每位顯示該位顯示字符，并保持延時一定時間，以造成視覺暫留效果，不斷循環送出相應的段選取碼、位選碼，就可以獲得視覺穩定的顯示狀態。動態掃描的頻率有一定的要求，頻率太低，LED將出現閃爍現象。。

在硬件電路設計定型后，軟件任務也就基本上定下來了。在各執行模塊進行定義時，規劃好數據結構和數據類型問題。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，然后循環調用鍵盤子程序、調用顯示子程序。

顯示子程序的任務是完成時間、編碼、狀態等信息顯示。

每個鍵都賦予了特定功能，鍵盤子程序的功能是掃描鍵盤（檢測是否有鍵按下），鍵抖動處理，多鍵串鍵處理，確定被按下的鍵的位置，產生相應的鍵的代碼，鍵功能執行。

定時中斷子程序的任務是完成計時、時間的十六進制到十進制轉換。

外中斷子程序的任務是接收數據、數據處理，處理數據后送顯示緩沖區。

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元器件的結構自己制作。用人工方法設計PCB。PCB繪制好后，將PCB用激光打印機打印到熱轉印紙上。用一塊10cmx20cm的覆銅板，將打印好的熱轉印紙正面附在覆銅板的帶有銅的一面，一起送入熱轉印機中。覆銅板自然冷卻后，撕去熱轉印紙。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。

系統調試包括硬件調試和軟件調試，而且兩者是密不可分的。我們設計好的硬件電路和軟件程序，只有經過聯合調試，才能驗證其軟硬件是否達到技術指標要求，也只有經過調試，才能發現問題并加以解決、完善。

硬件調試：首先檢查制版過程中的一些由工藝性造成的失誤，比如錯線，開路，短路等問題，這些都可直接由電路板上檢查獲得。再可用萬用表檢查是否存在電路短路、斷路等問題。檢查完硬件，確定硬件部分全部正確后進行軟件調試。

①電源調試。不加電測試，完成焊接后，用萬用表測電源輸出端電阻，若阻值很小，說明有短路，檢查故障，反之正常。加電測試，通電后，用萬用表測電源輸出端電壓，測得實際輸出電壓為+5.12V/-5.06V，在要求范圍內，輸出電壓正常，說明電源電路正常。

②單片機基本電路調試。通電測震蕩電路、復位電路的電壓，AT89C52的31引腳電平。

③顯示電路調試。本設計的顯示電路使用了共陽數碼管。在安裝數碼管之前要用萬用表檢測數碼管。顯示電路調試過程為：確保單片機的管腳與數碼管連接正確，編寫一段顯示程序，檢查顯示電路正確與否。

④鍵盤電路調試比較簡單，鍵盤電路比較簡單，故調試起來也很容易，確保焊接正確的情況下，只需編寫一段測試程序，在仿真器上調試，當按下按鍵時，觀察對應端口的電平狀態即可。

⑤無線接收電路及解碼電路的調試。通電，按下無線發射電路的按鍵，用示波器觀察無線接收電路及解碼電路輸出端有無波形輸出即可。

軟件先在仿真器上調試，確保運作正常之后。調試過程是循序漸進過程，直到各項符合設計要求即可。在本設計中，軟件調試主要分四部分：主程序、鍵盤處理子程序、顯示子程序、定時中斷子程序、外中斷子程序。

顯示子程序調試。顯示子程序是相對獨立的子程序，要顯示的數據應放入相應的顯示緩沖區中，顯示子程序的功能就是把顯示緩沖區中數據在對應的位置上顯示。編好顯示子程序，改變顯示緩沖區中數據，調試顯示子程序，直到顯示正常為止。

定時中斷子程序調試。定時中斷子程序也是相對獨立的子程序，編好顯示子程序，在主程序中預置定時數據，開定時中斷，在仿真器上調試，觀察時間顯示器的顯示，調試定時中斷子程序，直到數據顯示正常為止。

參考文獻

[1]田淑華.電路基礎[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2]胡漢章，葉香美.數字電路分析與實踐[M].北京：中國電力出版社，2009.

[3]周慶紅.PLC原理與應用[M].北京：北京郵電大學出版社，2009.

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【關鍵詞】電機保護控制；節能裝置；現狀；發展趨勢

當今世界各國面臨的最大問題就是能源問題，其直接影響一個國家的生存和可持續發展。同時，隨著世界經濟飛速發展，工業技術水平越來越高，使得人類生存的環境污染越來越嚴重。在這種情況下，節能環保成為當今世界最關注的焦點話題。作為電機生產企業，要想促進企業發展，就必須順應時展的需求，實現電機保護控制裝置的節能降耗，采用先進的節能降耗技術，并在原有的基礎上不斷研發新的機電產品，促進電機保護控制節能裝置的不斷發展和更新，為適應社會生產生活的實際需求提供更大的支持。

1 我國電機保護控制節能裝置現狀分析

1.1 熱繼電器

電機保護控制裝置中最早是將熱繼電器作為控制裝置，其是由雙金屬片機械式進行控制的。該種繼電器的熱感應較好。電機運行會產生大量熱，長期運轉作業下，其內部熱量不斷增加，繼電器會對電機熱量進行監測，當熱量達到一定極限值時就會造成金屬片彎曲，以此來起到自動保護的作用。總體來說，該種控制裝置的控制方式較為簡單且反時限性能好，但是功能比較單一，無法對電機出現的通風受阻、長期過載、堵轉等問題起到一定的控制和保護作用。同時該種保護裝置在電流較大或發生短路等故障后，就無法再次使用，其受環境溫度的影響較大。另外，該種保護控制裝置的功耗大、性能差、耗材多，無法實現節能的效果。隨著時代的進步與發展，電子式電機保護控制逐漸替代了熱繼電器，促使我國電機保護控制裝置得到全面發展。

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制造的，其結果較為簡單、保護效果好、可靠性強。它是將電機運行過程中產生的熱量轉換為溫度，在繼電器的監測下了解電機的溫度變化情況，當溫度達到控制值就會自動控制電機內部電流，使電機停止運行。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間長，所以該種繼電器保護控制裝置不適用于較大功率的電機。但是在功率較低的電器中，該種繼電器保護控制裝置的使用較為廣泛，如冰箱、電扇、空調等。溫度繼電器與熱繼電器的區別在于前者是將熱量轉換為溫度進行監測，而后者是直接對熱量進行監測，雖然兩者都是在電機運行達到特定的情況時提供保護作用，但是其工作原理卻完全不同。

1.3 電子式保護控制節能裝置

隨著社會經濟的高速發展，科學技術水平日新月異，電機保護控制裝置逐漸實現了集成化、數字化、自動化及節能降耗等多種功能，其中電子式保護控制節能裝置就是一個典型代表。根據其功能差異，可以將電子式保護控制節能裝置劃分為以下幾類，即溫度保護、斷相保護、多功能保護、智能保護等。

第一，斷相保護控制裝置，該種裝置是工作原理是以三相不平衡為依據，從而實現對電機的保護與節能控制。在實際工作中，其能夠對電機運行過程中的電壓、電流進行實時監測，一旦出現異常現象，就會自動采取保護控制。雖然該種裝置的靈活性較高，但是電機在實際運行過程中的三相不可能隨時保持平衡，當電壓波動或網絡負荷失穩時，就會影響電機運行過程中電壓的穩定性，這樣繼相保護控制裝置就會誤認為電機出現異常，然后迅速做出制動反應。因此，這種保護控制裝置會引起誤動且只能依靠監測來判斷故障，保護范圍小且整體性能水平不高。

第二，多功能保護控制節能裝置，該種裝置是利用正負序、過電流等對電機實施保護控制。傳統的多功能保護控制節能裝置采用晶體管電路，而當前則轉變為集成電路、厚膜電路，逐步實現了集成化。多功能保護控制節能裝置的功能較為廣泛，其不僅具備了斷相功能，同時還能對電機運行中的負荷、堵轉及三相不平衡等提供保護與控制。但是該種保護控制裝置仍存在一定的缺陷與不足之處，其對電機產生故障的保護控制范圍較小，且對高溫、不通風等電機故障無法起到保護控制作用。當前，智能化多功能保護控制節能裝置的功能較為廣泛，具有觸點、漏電保護控制、指示故障及數字顯示等功能。

第三，溫度保護控制節能裝置，該種裝置是利用傳感器來實現保護控制的，其就是在電機中安裝傳感器，在電機出現故障時，其繞組溫度會升高，當溫度達到控制值，傳感器會自動采取控制，將溫度信號轉化為電信號，保護裝置接收到電信號后快速做出反應，切斷電機主控電源，以此實現保護控制的作用。

第四，智能化保護控制節能裝置，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，能夠實現其他保護控制裝置可實現及無法實現的功能。智能化保護控制節能裝置不僅可以快速處理故障，還能與電機實際設定的參數進行對比分析，當正常值超出時，其會自動進行保護控制，同時自動設定電機實際參數。另外，該種裝置可以直接控制電機，達到集中監測控制的效果。由于智能化保護控制節能裝置具有功能多、能耗低等優點，所以它是當前電機保護控制中最為理想的一種保護控制及節能裝置。

2 我國電機保護控制節能裝置的發展趨勢

首先，在理論知識與技術開發和應用方面，結合當前科學技術發展形勢和高新技術理論研究狀況，采用計算機仿真技術，建立電機故障模型，引入諧波、相位量、阻抗量等，提高電機故障檢測的敏感性。同時，在技術應用的基礎上，加強各種理論研究，從而提高電機保護控制裝置的精確度和靈活度，這樣有利于電機保護控制裝置在節能降耗方面的發展。

其次，要想推動電機保護控制節能裝置的發展，加大技術創新是關鍵，只有依靠過硬的技術手段和方法，并以全新的理論為基礎，將其與新的軟硬件設施相結合，使各種新的檢測手段在電機運行中得到應用，并利用微處理對故障進行分析、判斷、比較，這樣可以明確故障類型及嚴重程度。與此同時，不僅可以實現對電機的保護控制，還能對實現電機故障的預測、預防及應急處理等功能。

最后，將電機與保護控制節能裝置配套，這樣可以解決用戶在選擇保護控制節能裝置上的難題，提高電機質量等級和商家信譽度，提高電機使用壽命。就當前發展形勢來看，實現電機與保護控制節能裝置的配套是未來發展的必然趨勢，也將進一步推動我國電機保護控制節能技術的發展和創新，為實現節能降耗奠定良好的基礎。

3 結語

總之，當前我國電機保護控制節能裝置因諸多因素的影響還或多或少存在一些理論、技術及其他方面的缺陷與不足之處。針對這種情況，電機廠家和保護控制裝置廠商需進行深入研究和多種形式的合作，促進我國電機保護控制裝置的完善化、合理化及高效化，提高電機保護控制裝置的節能降耗效果，以此實現社會效益和經濟效益的雙贏，為推動和實現現代化建設和創建節約型社會做出應用的貢獻。

參考文獻：

[1]段軍偉，姚定宇.淺談智能電機保護和控制裝置的應用及發展方向[J].大觀周刊，2012（9）.

[2]王歡，孫向瑞.高壓異步電機輕載節能裝置的研究[J].電氣傳動，2010（9）.

篇5

關鍵詞：磁性槽楔；電機節能；應用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.185

0 前言

隨著經濟的發展和社會的進步，能源問題逐漸凸顯出來，尤其對于電力能源來說，我國各個地區都不同程度的出現了電力供應緊張的問題，這就對電機節能技術提出了更高的要求。在電機中采用磁性槽楔能夠提升電機效率，對于電力能源的節約有著積極的意義。基于以上，本文簡要研究了磁性槽楔在電機節能技術中的應用。

1 磁性槽楔應用的必要性

電機在氣隙磁通的過程中，降低氣隙磁阻能夠有效降低磁電流，從而實現電氣損耗的降低，實現節能目的。就目前來看，當前電機普遍選用開口槽作為定子槽型，如果采用槽楔采用非導磁材料，則會導致槽楔缺乏導磁率，在這樣的狀況下，齒槽下的氣隙磁阻會產生較大波動，高次齒諧波分量增加，這就給電機帶來了較大的損耗，電機效率低下，同時較大的波動也會產生噪聲污染。而在電機中采用磁性槽楔則能夠有效避免上述問題，磁性槽楔的應用能夠將氣息磁場分布變得均勻，磁場分布曲線平滑，高次諧波降低，整個電機的溫升以及損耗會降低，不僅實現了電機節能目的，同時有效改善了電機噪聲污染的問題。

2 磁性槽楔在電機節能技術中的作用

隨著技術的發展，用戶對于電機的節能性要求逐漸提升，各種高效率電機得到了廣泛的推廣。但受到制造工藝以及電機裝配等方面因素的影響，電機損耗的真實值往往與設計值有著一定的偏差，這就導致電機的溫升和效率難以達到設計標準。為了提升電機的效率，降低溫升，在電機設計中通常會采取更換沖片材料、改變槽型等方式，但這些方式有著成本高、效果不顯著的問題，在這樣的背景下，磁性槽楔在電機節能技術中的應用逐漸受到重視。

磁性槽楔能夠有效降低電機空載附加鐵耗，空載附加鐵耗指的是空載電機空載雜散損耗。鐵芯開槽導致的氣隙磁導不均勻以及空載磁勢空間分布曲線中的諧波都能夠在氣隙中產生諧波磁場，從而導致空載附加鐵耗的產生。諧波磁場相對磁極表面產生運動則會產生渦流損耗，而相對于齒的運動能夠產生脈振損耗，采用磁性槽楔能夠有效降低卡式系數（卡式系數是衡量電機平穩程度的系數，卡式系數越小，電機運行越平穩，輸出能量越高，損耗能量越小，節能效果越好）和平均氣隙磁密以及齒內的平均磁密。

3 應用試驗節能對比

選擇兩臺型號相同、轉子系數相同的電機，對其定子槽楔材料進行改變，一臺電機使用磁性槽楔，一臺電機使用非磁性槽楔，對兩臺電機的鐵耗、空載電流、效率、功率因素以及溫升等節能參數進行對比。應用試驗對比數據如表1所示。

由表1可以清晰的對比出應用磁性槽楔和應用非磁性槽楔電機的節能效果，首先，磁性槽楔能夠有效的降低電機鐵耗，且降低的幅度十分顯著，從而降低電機的整體損耗，實現節能效果；第二，在應用磁性槽楔之后，電機的運行效率得到了有效的提升，從89.65%提升到了91.56%，由此可見，磁性槽楔不僅能夠節約能源，還能夠提升電機的運行效率，符合節能增效的基本要求；第三，使用磁性槽楔之后，空載電流有所下降，這就降低了電機的實際損耗，有效改善了電機電氣性能指標，從而實現節能；第四，從溫升上來看，使用磁性槽楔的電機溫升降低，這就保證了電機運行的可靠性。

4 磁性槽楔在電機節能技術中的應用要點

通過上文中的分析可知，磁性槽楔的應用對于電機節能有著積極的意義，現總結磁性槽楔在電機節能技術中的應用要點如下：①注意轉矩下降問題：在應用磁性槽楔過程中，磁性槽楔的導磁性能良好，這會增加定子的漏抗，如果外加電壓和頻率保持一定，則隨著電抗的增加，電機轉矩特性會逐漸降低，電機轉矩隨之下降，在應用的過程中應當注意；②注意磁性槽楔固定問題：在應用磁性槽楔的過程中，很容易出現槽楔固定不牢固而導致脫落的問題，這就對磁性槽楔的制造提出了更高的要求。首先，應當對槽楔的裝配間隙進行嚴格控制，將間隙控制在合理的范圍之內，避免槽楔打入困難，同時避免槽楔打入之后出現松動問題。第二，應當在槽楔朝線圈的一面進行刷膠處理，避免槽楔松動。第三，應當對真空壓力整浸參數進行控制，保證槽楔的各個接觸面都能夠滲入油漆，以此來保證磁性槽楔的緊固程度，避免槽楔松動；③注重磁性槽楔的選擇問題：在電機節能技術中應用磁性槽楔的過程中，并不是槽楔的導磁效果越好，其節能效果越佳，在選擇磁性槽楔的過程中應當保證槽楔導磁性能的合理性，保證槽楔不僅能夠提升電機運行效率，同時能夠降低電機的損耗，要保證磁性槽楔導磁率的合理。

5 結論

綜上所述，能源問題是關系到人類社會可持續發展的重要問題，節能意識逐漸深入人心。隨著電動機的廣泛應用，電機節能技術備受關注，本文簡要分析了磁性槽楔在電機節能技術中的應用，闡述了磁性槽楔對于電機節能的作用，并探討了具體的應用要點，旨在為電機設計實踐提供參考。

參考文獻：

[1]李軍麗，胡春雷.磁性槽楔在電機節能技術中的應用[J].中小型電機，2005（02）：57-59.

篇6

關鍵詞 電機節能變頻器

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）041-150-01

電動機是一種將電能轉化成機械能的設備，應用量多、使用范圍廣的高耗能動力設備。在工業生產中據統計，我國的總裝機容量約為4億千瓦，年耗電量約為6000億kwh，約占工業用電的70%—80%。我國以中小型電機為主，約占80%，而中小型電機耗損的電量卻占總損耗量的90%。電機在我國的實際應用中，同國外相比差距很大，機組效率為75%，比國外低10%；系統運行效率為30%—40%，比國際先進水平低20%—30%。因此在我國中小型電機具有極大的節能潛力，推行電機節能勢在必行。

1 電動機的工作原理

三相異步電動機定子鐵芯上按一定的規律均勻布置著三組繞組，接通三相電源時定子繞組中產生旋轉磁場，磁場切割轉子導條，導條中產生感應電動勢，在感應電動勢的作用下，閉合導條中就會產生感應電流，旋轉磁極的磁場對該電流作用，產生電磁力，轉子便產生電磁轉矩，順著旋轉磁極方向轉動起來。當轉子速度和旋轉磁場速度相同時，導條不發生相對切割，而沒有力的作用，導致永遠趕不上旋轉磁場速度而叫異步電動機。三相異步電動機運行平穩，可靠，結構簡單，結實耐用，便于制造，價格低廉等優點使之廣泛應用于各個領域。

單相異步電機一般有兩副或四副繞組，通過電容移相，把相位相差90°，從而產生脈動磁場，使電動機轉子旋轉起來，但與同容量的三相電動機相比較，體積較大，運行性能差，效率低。因此，只制造成小功率系列。

2 變頻調速的工作原理

變頻器是將固定頻率的交流電變換成頻率連續可調的交流電，由三相交流電動機轉速公式n=（1-s）60f/p可知，調節電動機轉差率s和磁極對數p和改變頻率f，一個量或者多個量變化時，電動機轉速也隨之變化。

2.1 調節轉差率調速

1）給異步電動機轉子引入其他電動勢來調節異步電動機的轉速稱為串級調速，引入電動勢的方向與轉子電動勢不同或相同，但頻率相同，通過改變引入電動勢的大小可改變異步電動機的轉速。2）給繞線異步電動機的轉子串聯電阻來調節異步電動機的轉速，引入電阻越大，轉速越低。上述兩種方法沒有改變同步轉速，只改變轉差率，原因在轉子回路的電流發生了變化，從而使電動機轉子轉矩發生改變而引起電動機轉速的變化。3）給電動機的電源電壓發生改變，同步轉速沒有改變，但電動機轉矩因電壓的降低而降低，使得電動機轉速而降低。

2.2 改變磁極對數調速

磁極對數的改變直接使電動機的轉速發生改變，但電動機的磁極對數只能是正整數，所以不能無級調速。

2.3 改變頻率調速

通過改變電動機電源的頻率使電動機的轉速發生改變。由上述都可以使電動機的轉速發生改變，轉差率調速一般會有效率低、發熱、平滑性差等缺點，而變頻調速恰好可以改變這些，使得電動機效率高、性能好、無級變速等。

3 變頻調速的特點

1）保護功能完善。具有過載、過流、過電壓和欠電壓等功能，在這些保護中，保證負載在正常情況下避免出現故障而引起的電能浪費。

2）控制功能簡單。具有面板、外部兩方面整體控制，正反轉、多段速、外部信號給定等，使其操作簡單，效率提升。

3）參數設置多樣化。加減速、制動、頻率跳變、程序運行等，從根本上調節啟動電流，啟動轉矩等，減少對電網的沖擊，能量的浪費。

4）控制方式多樣。

①U/f控制，在實現調頻的同時改變電壓，這樣，在不損壞電動機的情況下，利用鐵芯發揮轉矩的能力，補償電壓的大小可調節，便可應用于不同負載。②矢量控制，該控制使電動機有很硬的機械特性，有很好的動態響應。

4 變頻器調速的經濟效益

我國經濟持續高速增長了25年。黨的十六大提出2020年全面建成小康社會的目標，要求GDP年均增長7.2%，這在世界工業化國家中是前所未有的，是人類歷史上空前的社會實踐。2005年，國內生產總值已達到182321億元，經濟總量已達到22 500億美元（按匯率），占世界第四位，國內生產總值、工業增加值、固定資產投資都在高速增長，但在增長的同時也要減少損失，通過變頻調速系統后，節能效果使經濟效益得到全面提高。

4.1 故障率的減少提高經濟效益

在直流系統中，調速性能好，但故障多。1）每次在加工中零件的損失。2）修理過程中耽擱的時間造成的損失。3）本身修理的損失等。

4.2 設備壽命的延長提高經濟效益

1）有些設備全速運行時阻矩大，摩損嚴重，使用變頻調速后，運行平穩，磨損大大減少，壽命延長。2）在電動機直接啟動和停止過程中，設備沖擊大而使壽命減少，變頻調速后啟動停止過程得到改善而使壽命延長。3）在水力管網中，水泵直接控制而導致水錘效應減少水泵和管網的壽命，變頻的恒壓控制使壓力變化平穩而提高壽命。

4.3 質量的提升提高的經濟效益

1）變頻器無極調速能使質量提升。2）接受反饋能使質量提升。3）檢測的準確是質量提升。

節能是我國的基本國策其中之一。經濟的發展離不開能源，能源的緊缺是世界性問題。

近20年來變頻調速的發展，普及應用大約10年的時間，在這期間，變頻調速在節能中發揮著重要的作用，已成為交流電動機調速必不可少的控制方式，所以節能貫穿于以后的經濟生活當中，如軋鋼、紡織、空調、洗衣機等，在各個領域都得到廣泛應用。

篇7

關鍵詞：異步電動機 軟起動 節能運行 智能馬達優化控制器。

1 前 言

目前在工礦企業中使用著大量的交流異步電動機（包括380V/660V低壓電動機和3KV/6KV中壓電動機），有相當多的異步電動機及其拖動系統還處于非經濟運行的狀態，白白地浪費掉大量的電能。究其原因，大致是由以下幾種情況造成的：

①由于大部分電機采用直接起動方式，除了造成對電網及拖動系統的沖擊和事故之外，8~10倍的起動電流造成巨大的能量損耗。

②在進行電動機容量選配時，往往片面追求大的安全余量，且層層加碼，結果使電動機容量過大，造成“大馬拉小車”的現象，導致電動機偏離最佳工況點，運行效率和功率因數降低。

③從電動機拖動的生產機械自身的運行經濟性考慮，往往要求電力拖動系統具有變壓、變速調節能力，若用定速定壓拖動，勢必造成大量的額外電能損失。

電動機的非經濟運行情況，早已引起國家有關部門的重視，并分別于1990年和1995年制定和修定了一個強制性的國家標準：《三相異步電動機經濟運行》（GB12497-1995）。希望依此來規范三相異步電動機的經濟運行，國標的對低壓電動機的經濟運行起了很大的促進作用，但對中壓電動機則收效甚微。其原因是：

（1）中壓電動機一般容量較大，一旦發生故障，其影響也大，因此對節電措施的可靠性的要求就更高；

（2）中壓電動機節電措施受電力電子功率器件耐壓水平的限制，節電產品的開發在技術上難度更大一些。

到目前為上，國內尚無成型的中壓電動機軟起動和節電運行的產品面市。

2 異步電動機的軟起動

由于工業生產機械的不斷更新和發展，對電動機的起動性能提出了越來越高的要求，歸納起來有以下幾個方面：

①要求電動機有足夠大的，并且能平穩提升的起動轉矩和符合要求的機械特性曲線；

②盡可能小的起動電流；

③起動設備盡可能簡單、經濟、可靠，起動操作方便；

④起動過程中的功率消耗應盡可能的少。根據以上相互矛盾的要求和電網的實際情況，通常采用的起動方式有兩種：一種是在額定電壓下的直接起動方式，另一種是降壓起動方式。

2.1 直接起動的危害

直接起動是最簡單的起動方式，起動時通過閘刀或接觸器將電動機直接接到電網上。直接起動的優點是起動設備簡單，起動速度快。但是直接起動的危害很大；

①電網沖擊：過大的起動電流（空載起動電流可達額定電流的4~7倍，帶載起動時可達8~10倍或更大），會造成電網電壓下降，影響其他用電設備的正常運行，還可能使欠壓保護動作，造成設備的有害跳閘。同時過大的起動電流會使電機繞組發熱，從而加速絕緣老化，影響電機壽命。

②機械沖擊：過大的沖擊轉矩往往造成電動機轉子籠條、端環斷裂和定子端部繞組絕緣磨損，導致擊穿燒機；轉軸扭曲，聯軸節、傳動齒輪損傷和皮帶撕裂等。

③對生產機械造成沖擊：起動過程中的壓力突變往往造成泵系統管道、閥門的損傷，縮短使用壽命；影響傳動精度，甚至影響正常的過程控制。

所有這些都給設備的安全可靠運行帶來威脅，同時也造成過大的起動能量損耗，尤其當頻繁起停時更是如此。因此對電動機直接起動有以下限制條件：

①生產機械是否允許拖動電動機直接起動，這是先決條件；

②電動機的容量應不大于供電變壓器容量的10~15%；

③起動過程中的電壓降U應不大于額定電壓的15%。對于中、大功率的電動機一般都不允許直接起動，而要求采用一定的起動設備，方可完成正常的起動工作。

2.2 老式降壓起動方式的適用場合及性能比較：

降壓起動的目的是減小起動電流，但它同時也使起動轉矩下降了。對于重載起動，帶有大的峰值負載的生產機械，就不能用這種方式起動。傳統的降壓起動有以下幾種方法：

（1）星形/三角形轉換器：這種方法適用于正常運行時定子繞組采用接法的電動機。定子有六個接頭引出，接到轉換開關上，起動時采用星形接法，起動完畢后再切換成接法。起動電壓為220V，運行電壓為380V。這種起動設備的優點是起動設備簡單，起動過程中消耗能量少。缺點是有二次電流沖擊，設備故障率高，需要經常維護，所以不宜使用在頻繁起動的設備上。在轉換過程中，由于瞬變電勢和電動機剩磁產生的電勢往往與電源電壓有相位差，嚴重時會產生電壓相加，引起過大的沖擊電流和電磁轉矩，因此大大地限制了它的使　用。由于起動電壓為運行電壓的 ，故其起動轉矩為額定轉矩的1/3，只能用在空載或輕載（負載率小于1/3）起動的設備。在電動機輕載或空載運行時，也可利用該起動設備作降壓運行，以提高電動機的功率因數和效率。

（2）自耦變壓器降壓起動：三相自耦變壓器（也稱補償器）高壓邊接電網，低壓邊接電動機，一般有幾個分接頭，可選擇不同的電壓比，相對于不同起動轉矩的負載。在電動機起動后再將其切除。其優點是起動電壓可以選擇，如0.65、0.8或0.9UN，以適應不同負載的要求。缺點是體積大，重量重，且要消耗較多有色金屬，故障率高，維修費用高。

(3) 磁控軟起動器：磁控軟起動器是利用控磁限幅調壓的原理，在電動機起動過程中電壓可由一個較低的值平滑地上升到全壓，使電動機軸上的轉矩勻速增加，起動特性變軟，并可實現軟停車。但其起控電壓在200V左右，用戶不可調整，會有較大的電流沖擊，且體積較大。

(4) 對于高壓電機，可在定子線路中串聯電抗器或水電阻實現降壓起動，待起動完成后再將其切除。但電抗器成本高，水電阻損耗又大。

(5) 對于繞線式異步電動機，可在轉子繞組串接頻敏變阻器或水電阻實現起動，待起動完成后再將其切除。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，定子串電阻起動等方法。

值得指出的是：盡管各種老式降壓起動方法各有其優缺點，但它們有一個共同的優點：就是沒有諧波污染。

2.3 新型的電子式軟起動器

隨著電力電子技術和微機控制技術的發展，國內外相繼開發出一系列電子式起動控制設備，用于異步電動機的起動控制，以取代傳統的降壓起動設備。新型的電子式軟起動器的主回路一般都采用晶閘管調壓電路，調壓電路由六只晶閘管兩兩反向并聯組成，串接于電動機的三相供電線路上。當起動器的微機控制系統接到起動指令后，便進行有關的計算，輸出晶閘管的觸發信號，通過控制晶閘管的異通角β，使起動器按所設計的模式調節輸出電壓，以控制電動機的起動過程。當起動過程完成后，一般起動器將旁路接觸器吸合，短路掉所有的晶閘管，使電動機直接投入電網運行，以避免不必要的電能損耗。

所謂“軟起動”，實際上就是按照預先設定的控制模式進行的降壓起動過程。目前的軟起動器一般有以下幾種起動方式：

(1) 限流軟起動：限流起動顧名思義就是在電動機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設定值（Im）的軟起動方式。主要用在輕載起動的負載的降壓起動，其輸出電壓從零開始迅速增長，直到其輸出電流達到預先設定的電流限值Im，然后在保持輸出電流I

這種起動方式的優點是起動電流小，且可按需要調整，（起動電流的限值Im必須根據電動機的起動轉矩來設定，Im設置過小，將會使起動失敗或燒毀電機。）對電網電壓影響小。其缺點是在起動時難以知道起動壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動轉矩，起 動時間相對較長。

(2) 電壓鈄坡起動：輸出電壓由小到大鈄坡線性上升，將傳統的降壓起動變有級為無級，主要用在重載起動。它的缺點是起動轉矩小，且轉矩特性呈拋物線型上升對起動不利，且起動時間長，對電機不利。改進的方法是采用雙鈄坡起動：輸出電壓先迅速升至U1，U1為電動機起動所需的最小轉矩所對應的電壓值，然后按設定的速率逐漸升壓，直至達到額定電壓。初始電壓及電壓上升率可根據負載特性調整。這種起動方式的特點是起動電流相對較大，但起動時間相對較短，適用于重載起動的電機。

(3) 轉矩控制起動：主要用在重載起動，它是按電動機的起動轉矩線性上升的規律控制輸出電壓，它的優點是起動平滑、柔性好，對拖動系統有利，同時減少對電網的沖擊，是最優的重載起動方式。它的缺點是起動時間較長。

(4) 轉矩加突跳控制起動與轉矩控制起動一樣也是用在重載起動的場合。所不同的是在起動的瞬間用突跳轉矩，克服拖動系統的靜轉矩，然后轉矩平滑上升，可縮短起動時間。但是，突跳會給電網發送尖脈沖，干擾其它負荷，使用時應特別注意。

(5) 電壓控制起動是用在輕載起動的場合，在保證起動壓降的前提下使電動機獲得最大的起動轉矩，盡可能地 縮短起動時間，是最優的輕載軟起動方式。

停車方式有三種：一是自由停車，二是軟停車，三是制動停車。軟起動器帶來的最大好處是軟停車和制動 停車，軟停車消除了拖動系統的反慣性沖擊，對于水泵 就是“水錘”效應；制動停車則在一定場合代替了反接 制動停車功能。

2.4 軟起動器與傳統降壓起動器的比較軟起動器與傳統降壓起動器的性能。

2.5 軟起動器的適用場合

(1) 生產設備精密，不允許起動沖擊，否則會造成生產設備和產品不良后果的場合；

(2) 電動機功率較大，若直接起動，要求主變壓器容量加大的場合；

(3) 對電網電壓波動要求嚴格，對壓降要求≤10% UN的供電系統；

(4) 對起動轉矩要求不高，可進行空載或輕載起動的設備。

嚴格地講，起動轉矩應當小于額定轉矩50%的拖動系統，才適合使用軟起動器解決起動沖擊問題。對于需重載或滿載起動的設備，若采用軟起動器起動，不但達不到減小起動電流的目的，反而會要求增加軟起動器晶閘管的容量，增加成本；若操作不當，還有可能燒毀晶閘管。此時只能采用變頻軟起動。因為軟起動器調壓不調頻，轉差功率始終存在，難免過大的起動電流；而變頻器采用調頻調壓方式，可實現無過流軟起動，且可提供1.2~2倍額定轉矩的起動轉矩，特別適用于重載起動的設備。但是變頻器的價格就要比軟起動器的價格高得多了。

3 異步電動機經濟運行和優化節電控制技術

3.1 異步電動機降壓節電技術概述

對于滿載或重載運行的電動機，降低其端電壓將會造成嚴重后果，隨著端電壓的降低，電動機的磁通和電動勢隨之減小，鐵耗無疑將下降。但與此同時，隨電壓平方變化的電動機轉矩也迅速下降而小于負載轉矩，電動機只能依靠增大轉差率，提高電磁轉矩以達到與負載轉矩相平衡的狀態。轉差率的增大，引起轉子電流增大，同時引起定子和轉子電壓間的相角增大，導致定子電流增大，從而使定子和轉子銅耗增加值大大超過鐵耗的下降值，這時電動機繞組溫升將會增高，效率將會下降，甚至發生電動機燒毀事故。因而，一般規程都規定了電動機正常運行時電壓變化范圍不得超過額定電壓的95%~110%。

然而對于輕載運行的電動機，情況就截然不同，使供電電壓適當降低，在經濟上是有利的。這是因為在輕載運行時，電動機的實際轉差率大大小于額定值，轉子電流并不大，在降壓運行時，轉子電流增加的數值有限。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，電動機的總損耗就可降低，定子溫升，運行效率和功率因數同時得到改善。由此可見，電動機的運行經濟性與電動機負載率同運行電壓是否合理匹配關系極大。理論分析表明電動機的力能指標（運行效率與功率因數）與其端電壓之間存在如下的數量關系[2]：

……………………………………（1）

…………………………………………………（2）

SN和S—電動機額定工況和降壓運行的轉差率；

和 —電動機額定工況和降壓運行的功率因數；

ηN和η—電動機額定工況和降壓運行的效率；

KU—電動機的調壓系數，KU=U/UN；

UN和U—電動機額定電壓和降壓運行時的實際電壓；

K1—電動機的空載電流系數，K1=Io/IN；

IN和Io一電動機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到節電的目的，只有當電壓降低程度大于轉差率及功率因數上升程度時，才能使運行效率提高。實際上，電動機效率隨電壓降低而變化的關系呈馬鞍形曲線，對應于每一個輸出功率（或負載系數），必然存在一個最佳調壓系數Kum，當Ku=Kum時，電動機的損耗最低，效率最高。Kum稱為電動機的最佳電壓調節系數。不同負載下最佳電壓調節系數Kum可按電動機的負載系數β由下式確定[1]：

……………………………………………………（3）

式中： —電動機額定負載時的有功損耗（kW）；

Po—電動機的空載損耗（kW）；

K—計算系數，K=（Po-Pfw）/ΣPN；

Pfw—電動機的機械損耗（kW）；

β—電動機的負載系數，β=P2/PN·100%

P2—電動機的輸出功率；

PN—電動機的額定功率。

文獻[1]給出了輕載電動機采用降壓節電措施后，節約電能的計算公式為：節約的有功功率

………………………………………（4）

節約的無功功率：

…………………………………………（5）

節約的電能：

…………………………………………………（6）

式中：QN—電動機帶額定負載時的無功功率（Kvar）；

Qo—電動機的空載無功功率（Kvar）；

KQ—無功經濟當量，當電動機直連電機母線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—電動機年運行時間（h）。

3.2 優化節電的控制依據

(1) 功率因數（ ）控制法：

最早出現的異步電機優化節電器為№La 功率因數控制器，其原理是通過檢測電動機運行中的 值，與預先設定的基準值比較，當實際值低于設定值時，說明電動機為輕載，通過降低電動機的端電壓來提高 ，直到實際的 測量值達到設定值為止，實現了節電； 數值高表明是重載，則升高電機端電壓，以保證軸上的輸出功率。這是一種間接節電法：控制對象是電動機的功率因數，而目的是節電。由于交流異步電機的最佳功率因數在全工作范圍內呈曲線變化；不同制造廠生產的同一規格的異步電機的功率因數呈一定的離散性；同一臺電機在其新舊壽命期，在同一工況下的功率因數也呈現一定的離散性，這就給設計和調整帶來一定的困難。故這種方法是不能達到最佳節電效果的，并且理論與實踐都已證明，過高的功率因數值對于異步電機來說，并不節電。

（2）最小輸入功率法：

交流異步電機工作時，從電網輸入的電功率P1，一部分轉換成電機軸上的機械功率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，電機的效率最高，損耗PS最小。最小輸入功率法的原理就是在電機工作的任一負載點上，在保證軸上機械功率輸出的前提下，通過降低電機的端電壓而減小電機自身的損耗，從而達到節能的目的。雖然降壓可以降低鐵耗，而當電壓降到一定程度之后，若繼續下降，則電流又要增加，因而又增加了銅耗。通過微機自動尋優，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——輸入的電功率達到最小值，實現最優節電目的。

（3）突加負載控制

當電動機軸上的負載急劇上升時，又要能在極短的時間內（

3.3 優化節電的適用對象

對于電機轉速無嚴格要求，及不需要調速運行的場合，特別是對于經常大幅度變動的負載，或者長時間處于輕載或空載的電動機，例如軋鋼機、鍛壓機、抽油機等負載，使用優化節電技術，可以收到明顯的節電效果。其節電量視電動機的負載系數及輕載運行的時間長短而定。

3.4 降壓起動優化節電計算實例

為一臺輕載運行的Y1600—10/1730型6000V電動機配置一套優化控制系統，著重計算其起動性能參數和節電效果。

Y1600—10/1730型電動機的原始數據：額定功率PN=1600kW，額定電壓UN=6.0kV，額定電流IN=185A，額定轉速nN=595r/min；最大轉矩倍數=最大轉矩/額定轉矩=2.22，起動電流倍數=堵轉電流/額定電流=5.53，起動轉矩倍數=堵轉轉矩/額定轉矩=0.824，額定效率ηN=94.49%，額定功率因數 。電動機額定負載時的有功損耗ΣPN=93.3kW，電動機的空載損耗Po=29.6kW，電動機的空載電流Io=46.25A，電動機帶額定負載時的無功功率QN=918Kvar，電動機的空載無功功率Qo=480.6Kvar。

(1) 輕載運行降壓節電效果計算

（1）不同負載系數下，電動機的最佳調壓系數Kum的計算按式（3）進行，計算結果示于表2。

（2）當U=UN時，不同負載系數下，電動機的綜合功率損耗ΣPc的計算按（7）式進行[1] ，計算結果示于表2

………………（7）

（3）按最佳電壓調節系數進行調壓后節省的電量計算按式（4）、式（5）和式（6）進行，計算結果示于表2。

表2 按最佳調壓系數進行降壓后節省的電量計算值

電動機負載系數B

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

最佳電壓調節系數Kum

0.374

0.53

0.647

0.747

0.836

0.916

節省的有功功率P（KW）

24.2

17.0

11.0

6.4

3.0

0.86

節省的無功功率Q（Kvar）

386.5

300.8

224.8

157.0

97.6

47.2

節省的綜合有功功率P+KqQ（Kvar）

47.4

35.05

24.5

15.8

8.86

3.7

U=UN時電機綜合功率損耗ΣPC（KW）

59.34

62.04

66.53

72.83

80.93

90.82

節電率（%）

79%

56.4%

36.8%

21.7%

11%

4%

(2) 降壓起動時電動機起動特性估算

由電動機的原始數據得知，電動機直接起動時，起動參數如下：起動電流IK=5.53IN，起動轉矩Mk=0.824MN。

① 采用降壓起動時，調壓系數Ku的確定：

……………………………………………（8）

式中：Un——電動機電壓，V；

UN——電動機額定電壓，UN=6.0KV

MN——生產機械要求的最小起動轉矩，當采用輕載起動方式時，MN≥0.2MN。

代入有關數據，得 。

② 采用降壓起動時，起動參數計算

起動電流In=KU·IK=2.72IN

起動電壓Un=KU·UN=0.493UN=2960V

起動轉矩

③ 降壓起動的節電效果計算

直接起動時從電網吸收的無功功率計算[1]

…………………………………（9）

代入相關數據，得

降壓起動時從電網吸收的無功功率計算[1]

…………………………………（10）

代入相關數據，得

節約的無功功率 &nbs

電網傳輸Q所消耗的有功功率

Pn=KQ·Qn=0.06×8052.1=483.1kW

降壓起動的無功節電率

4 異步電動機的調壓調速

異步電動機的調壓調速屬低效調速方式，因為在調速過程中始終存在轉差損耗，因此調壓調速有很大的限制，不是任何一臺普通的籠型電機加上一套晶閘管調壓裝置，就可以實現調壓調速的。

首先必須改變電動機的外特性，新的外特性必須使電動機有一個寬廣的穩定的調速范圍。一般要采用高轉差率電機，交流力矩電機或在繞線式電機的轉子繞組中串接電阻的方法，并且要加上轉速閉環控制，才能進行穩定的調速。

其次是要將調速過程中由于轉差功率引起的轉子的溫升很好地導出機外，才能實現長期穩定工作。這里可采取旋轉熱管結構，也可采取特殊風道冷卻結構，都是行之有效的方法。

在電力電子技術高度發展的今天，變頻調速裝置的價格已不再昂貴的情況下，再考慮調壓調速，似乎已無多大的現實意義了。

5 智能馬達優化控制器（IMOC系列）

在對交流異步電動機的軟起動和優化節電技術的長期深入研究的基礎上，研制成功了智能馬達優化控制器（IMOC系列），適配電機功率從5.5KW-110KW。

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

在技術上更是集眾家之長，并大大突破國內外同類產品的功能，除了起動保護，優化節電外，還增加了風機，水泵類負載的調速功能；抽油機間歇工作節電功能，無功功率就地補償功能。尤其是完善的保護功能：有過電流、過電壓、過負載、短路、接地、缺相、相間不平衡及功率模塊超溫和電機超溫保護等功能。是電機安全經濟運行的保護神。該控制器具有以下功能特點：

（1）16位微電腦智能化控制，鍵盤設定，數碼顯示，操作簡單直觀。

（2）軟起動，軟停車功能，有效減小起動沖擊。

（3）優化馬達運行方式，節電、改善功率因數。

（4）風機、水泵類負載的調壓調速閉環控制功能。

（5）具有泵控制功能，可避免或減小液流喘振和“水錘”效應。

（6）具有相平衡和電源電壓自動補償功能。

（7）具有完善的保護、報警功能。

（8）起動方式、起動電壓、起動電流、額定電流及負載類型等參數均可設定。

（9）具有遠方控制及聯網通訊功能。

（10）自診斷功能。

經過在不同工業現場的長期使用，取得了可觀的經濟效益。

6 結 論

（1）電子式軟起動器結構簡單，較之傳統的/Y起動器，自耦變壓器起動器具有無觸點、無噪音、重量輕、體積小，起動電流及起動時間可控制，起動過程平滑等優點，并且維護工作量小。當電動機空載或輕載時，節能效果顯著，特別適用于短時滿載，長時間空載的負載。

（2）對于高轉差電機，實心轉子電機，力矩電機等，尤其是在帶風機、水泵類負載時，有較好的調速性能，但不適用于普通的籠型電機調速。

篇8

關鍵詞：電力技術；電力節能；技術應用

0引言

近年來，隨著社會經濟的快速發展，電力在人們生產生活著起到了重要的作用。目前我國用電量大的省份對于用電量需求也十分強烈，故而用電節能成為當前資源節約的著重點。我國消耗的總能量是世界消耗總能量的1/3，故而節約能源是我國當前重要的戰略措施[1]。電力技術中的電力節能技術應用，能夠提升電力運轉效率，實現能源的充分利用，從根本來有效降低能源消耗，提升經濟效益的同時實現我國的社會效益，以推動國內經濟的快速可持續發展。

1電力節能設計

電力節能實施的目的就是節能，在此工作過程中電力節能設計是一個關鍵環節，只有進行最優化的結構設計才能提高生產節能的作用。由于人們對電力資源的需求不斷上升，電力企業對于電力節能設計進行更為深入的創新與改進[2]。電力節能需先完善電力節能的設計，考慮電力系統的可實施操作性，從電力系統負荷能力高低以及設備的可靠程度來進行觀察分析。在配電中需保證電力系統的可操作調控性，以及確保運轉工作中的高效、靈活、穩定。為提升電力系統利用能源的有效性，完成電力節能的目的，需要在電力系統內部儀器的使用中進行節能型儀器的選取[3]。還能夠通過減少電能消耗以及均衡負荷等方法來進行節能效果的提升。配電規劃的設置過程，需強化確定配電負荷系數的力度，選擇最優結構進行設備的安裝組合，以此促進設備的有效運行，減少電能消耗。國內電力企業需清晰認識到電力節能技術應用的重要性，在社會經濟的發展需求下，進行電力的有效供給，保證電力的利用率，避免能源的消耗[4]。

2電力節能技術應用

2.1節能電力系統使用

目前，國內電網的消耗量達到了總供電量的百分之八，在能源節約的過程中進行電力節能技術的優化，全方位分析所處地域的供電距離以及電容量、電網運行等情況，在供配電系統的節能中需選取合理科學的電壓，在選擇配電電壓之時，由于供電系統同有色金屬的損耗比較小，故而應選取比配電電壓稍大的。但如果用戶配電設備較多，容量較大，技術經濟指標好的話，則可優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行供電，以滿足用電用戶的實際需求。電網運行中，感性負荷占多數，像電機、變壓器等都是電力負荷中的感性負荷，進行無功補償設備安裝之后，能夠提供無功功率。無功功率在整個系統容量中占大部分，這種無功功率對線路形成了無形的壓力，不利于電網的正常合理運行，使得電壓無法處于穩定的狀態。減少其電網中的流動，降低電能消耗，發揮著無功補償的重要作用。其無功補償裝置能夠調整以及優化電力系統中的電壓，穩定其電網運行，調整系統中的不平衡電流，以此提升電力企業的運行效益[5]。

2.2改進配電線路

架空絕緣導線有著極大的優點，將架空絕緣導線進行推廣以及應用，可以增強線路運行的安全可靠性，避免外力及其他意外原因造成的短路，以此減少線路作業過程中的停電現象，達到提升配電線路的整體可用度。線路長度與導線的電阻量是成正比，同線路截面成反比。電力傳遞過程中的電阻壓力過多會給功率造成極大的影響，實現對電阻的有效控制可以降低線路損耗，延長電路壽命。因架空絕緣導線自身的特性，可以滿足沿墻敷設的實施，簡化線路桿塔，節約線路材料，使得項目更為順利美觀地完成。還因為其線間距小，其線路電抗比普通導線更小，因而極大地減少了導線腐蝕程度，延長了配電線路的使用壽命[6]。

2.3電機調速

電力節能過程中，需要對電機的本身性能進行優化改良，優化運轉變動負荷電機的速度，以節約電力能源。在改良電機性能的同時，加強負荷電機轉速更有利于電機節能運行，使得電力資源的節約工程有了新突破與新進展[7]。電力技術中的電力節能技術應用主要是涉及電機本身和變負荷電機調速，在實際操作之中，把兩者進行充分的結合應用，以此保證電機節能效果的最佳化。使用調速控制來進行水流量流速以及風流量流速，以此達到節能的效果[8]。

2.4完善電力系統

電力計量系統在電力企業運行中起著重要的作用，主要是由主站、通信網絡、配電站、變電站組成，包括分層式與分布式電力系統結構[9]。電力計量系統建立的主要目的就是降低電力消耗實現能源節約，堅持可持續發展的理念，對配電系統運行進行降壓工作，促進電力系統的高效、穩定運轉。其中遠程計量系統是應用分布式網絡系統結構的主站，需對通信網絡進行配置，收集電力總量數據，在實際的具體操作過程中，需通過網絡、模擬、通信來實現對電力劑量信息的實時采集與處理工作[10]。

篇9

關鍵詞：電氣產品；試驗；節能技術；電力系統

加強電氣產品試驗節能技術研究，有利于保持這些產品良好的使用功能，降低電氣產品實踐應用中的能源消耗率，為現代電力系統的正常運行提供科學保障。因此，需要結合電氣產品的功能特性及電力系統運行要求，從不同的方面對這類產品節能技術進行深入研究，確保電氣產品在電力系統應用中的性能可靠性。

一、電氣產品試驗系統的原理分析

實踐過程中為了確保電氣產品試驗有效性，需要對其系統原理進行必要的分析。其試驗系統包括：電源、被試品、負載、參數測量單元。在這些不同組成部分的共同作用下，能夠使電氣產品試驗系統處于穩定的運行狀態。當該系統正常運行時，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載連接起來，進而通過對負載的調節，確保試驗計劃的深入推進。在此期間，為了實現被試品電參數的有效測量，獲得可靠的測試結果，需要注重參數測量單元的合理運用。同時，整個電氣產品試驗環節也可在計算機系統的支持下，達到自動控制的目的。

二、電氣產品試驗節能要點分析

（一）試驗系統中的電源。由于各電氣產品使用中的標準要求有所差異，需要根據實際情況選擇相應的電源，像變頻器、直流電源等，確保電氣產品實踐應用中的性能可靠性。這些電源本質上屬于電能轉換器，能夠在電能轉換機制的作用下，滿足電氣產品試驗要求。實踐過程中通過對功率放大器與任意波形發生器的有效結合，能夠實現電氣產品試驗中的電源系統構建。同時，為了實現對電氣產品試驗節能技術的高效利用，需要在其電源系統構建中使用功率放大器時，重視模塊化設計方式使用，實現對容量擴大問題的科學處理，提升電氣產品試驗節能水平。（二）試驗系統中的負載。在電氣產品試驗過程中，加深對負載實際作用的理解，有利于實現電氣產品試驗節能目標。像機械負載與電子負載，與電氣產品試驗節能效果密切相關。實踐中通過對機械負載中拉壓力型負載與力矩型負載的有效把控，有利于實現電氣產品能耗問題處理，保持其試驗方面良好的節能效果。同時，在對電子負載分析時，應關注電感、電阻等元件使用中的能耗狀況，促使電氣產品試驗節能技術使用能夠達到預期效果。（三）試驗系統中的能量回饋技術。電氣產品試驗中通過對能量回饋單元的合理設置，能夠達到能量循環使用的目的，且在電力電子技術的支持下，滿足電力系統運行中節能降耗要求。在選擇能量回饋途徑的過程中，若采用能量回饋到電源的方式，將會使電氣產品試驗系統運行中能量得到充分利用，減少電網運行中對配電系統的實際要求，促使電氣產品試驗節能效果得以增強。同時，這種能量回饋途徑使用中不會產生污染問題，客觀地決定了電氣產品試驗系統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，由于其易受并網問題影響，且經濟效益難以體現，需要在電氣產品試驗系統運行中慎重使用。（四）整個試驗過程的特點分析。在電氣產品試驗節能分析的過程中，需要了解整個試驗過程特點，確保其節能技術使用有效性。這些特點包括：在實現電氣產品試驗中的能量循環使用時，可在電源技術、能量回饋技術等不同技術的配合作用下實現，且保持整個試驗過程良好的節能效果；（2）配電系統容量降低，試驗系統模塊化特征顯著，操作便捷性良好，節能效益增加；（3）在變壓器、發電機等領域中適用性強，且采用了多電源模式，并在計算機系統自動控制方式的作用下，逐漸提升了電氣產品整體的試驗水平。

三、電氣產品試驗節能技術的應用分析

實踐過程中為了提高電氣產品試驗節能技術利用效率，需要對其實際應用進行分析。以2.5MW高壓大電機試驗電源及型式試驗系統為例，其原理框圖如圖1所示。圖12.5MW高壓大電機試驗電源及型式試驗系統原理框圖結合圖1所示的該試驗系統原理，對其進行節能分析時，可從這些方面入手：（1）能量回饋。當兩臺電機對拖時,陪試電機工作在發電機狀態,經陪試電機的2.SMNV變頻電源的處理,回饋到被試電機的供電電源2.SMW變頻電源1,再經其處理后,供給被試電機，實現對80%回饋能量的使用；（2）輔助功能。采用并聯方式使用該變頻電源，能夠擴大電機容量，滿足單臺電機疊頻溫升試驗的要求；（3）擴展功能。該系統運行中，反映了旋轉型機械負載實現節能的過程，也使電力電子負載能夠在有效的工作機制下實現節能目標，促使系統能夠向發動機輸出性能參數測試方面進行擴展，滿足電力系統中發電機負載試驗要求。結束語綜上所述，電氣產品試驗節能技術的有效使用，有利于優化這類產品性能，給予電力系統運行必要的支持。因此，未來電氣產品研究中需要充分考慮與之相關的試驗節能技術使用，并對該技術應用效果進行綜合評估，為新型電氣產品研發提供必要的參考依據，促進我國電力事業更好的發展。

參考文獻：

[1]王帥.關于電力電子技術應用系統發展的一些探討[J].科技與企業,2014,（17）.

[2]關朋致.關于電力系統節能技術的幾點探討[J].科技風,2015,（09）.

篇10

探討燃煤發電過程中常用的節能技術，并在此基礎上結合實例分析了節能技術的應用情況，為進一步加快電力節能技術的發展提供參考建議。

關鍵詞：

節能技術；燃煤；發電；淺析

引言

火力發電是目前電力生產的主要形式，在進行火力發電時需使用大量煤炭資源，為降低煤炭能源使用量、減少環境污染物的排放量與提高發電效率，則需在燃煤發電過程中應用節能技術，如改善機組設計方法、制造質量及運行水平等[1]。應用節能技術是降低燃煤發電企業生產成本與提升經營效益的有效途徑。

1燃煤發電過程中常用的節能技

1.1IGCC節能技術

IGCC（整體煤氣化聯合循環發電系統）技術具有高效及清潔的特點，能有效減少燃煤發電能耗，在燃煤發電領域中得到了廣泛應用。在應用IGCC技術的過程中可對含碳燃料，包括重渣油、石油焦、生物質及煤炭等進行氣化處理，經過氣化處理后將會得到可用于發電的合成氣，在發電前需對合成氣進行凈化處理，以確保蒸汽、燃氣可實現聯合循環。IGCC技術的機組設備主要包括兩大部分，第一部分中的設備有煤氣凈化裝置、空分設備及氣化爐等，余熱鍋爐、燃氣輪機系統及蒸汽輪機系統則屬于另一部分。從IGCC技術的發電設備制造與系統構成角度來看，該發電技術融合了燃煤發電系統中的多種先進技術，能優化集成燃氣輪機循環技術、煤氣凈化工藝、煤氣化工藝及空氣分離工藝等[2]。因此可優化整個發電系統的運行狀態，同時可梯級利用燃煤化學能，減少燃煤能耗，具有減少污染物如CO2、S等排放的優勢，在火電企業中應用不但可有效解決發電效率低下的問題，同時有利于保護環境，符合節能減排的發展要求。

1.2煤粉爐節能運行技術

煤粉爐是常用的火力發電設備，該設備的燃燒效率較高，因此被許多發電廠引進使用。煤炭質量、煤種波動等外界因素可對煤粉爐運行質量產生影響，在煤炭質量降低時還可能導致設備無法正常運行，進而造成設備燃燒效率降低，這樣就會增加用電量，不利于節能。因此，可根據發電要求對煤粉爐運行狀態進行適當調整或改造鍋爐設計結構，以實現節能運行。以300MW煤粉爐為例，為實現節能運行，則可合理調整送風量、引風量。在調節引風量時需要考慮煤粉爐運行負荷情況，在需增加煤粉爐運行負荷時，應提前加大引風量，以免造成爐膛內部出現正壓，加大引風量之后才能增加燃料量與送風量，以提高燃料利用率及確保煤粉爐實現節能運行。在降低煤粉爐的運行負荷前，先將送風量與燃料量減少，隨后再將引風量減少。在調整煤粉爐送風量時應將氧量作為參考依據，確保送風后煤粉爐中氧量為3%～6%；同時在送風后觀察火焰變化情況，如火焰處于熾白刺眼狀態或暗紅不穩狀態，則表明風量不合理，需及時調整送風量[3]。在煤粉爐改造方面，首先可優化選擇煤粉爐的型號，在發電時采用性能相對穩定，燃燒效率較高的W型火焰爐或R型火焰爐，同時采用反向切圓、反吹風等方法優化射流配置，或將煙氣回流裝置安裝在燃燒器出口處等，確保煤粉在局部富集，并在燃燒過程中充分利用火熱。此外，可通過改造煤粉爐輔助設備，如磨煤機等確保煤粉爐實現節能運行。

2燃煤發電節能技術的應用

以青海華電大通發電有限公司中的燃煤發電機組為例，深入分析節能技術的應用情況。該公司中的1號發電機組與2號發電機組煤粉爐存在粉管積粉及堵管問題，且爐渣含碳量較高，不但會對機組安全運行構成威脅，還會導致煤粉化學能利用率降低，不利于實現節能。對煤粉爐進行檢修后發現其輔助設備磨煤機中的分離器存在設計缺陷，因此為使煤粉爐實現節能運行，決定適當改造及優化分離器的設計形式。該公司采用的鍋爐為懸吊式、單爐膛及平衡通風亞臨界汽包爐，機組容量為2×300MW。煤粉爐中配備的磨煤機為BBD4054型，共為6臺，分離器共為6臺。分離器的直徑為290cm，出口溫度為70℃，入口溫度為330℃，出口風壓為2.8kPa，入口風壓為9.2kPa，總風壓為12.4kPa，一次風溫為70℃，一次風速為24m/s。磨煤機的電機型號為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，煤粉細度在18%～20%之間。

2.1分離器存在的問題

由于分離器與磨煤機不屬于同一生產廠家的產品，在使用過程中難以實現配套，主要表現為分離器實際容積過大，利用率偏低，且在工作過程中需克服較大阻力，在燃煤雜質含量較大時，分離器極容易發生堵塞問題，且分離煤粉效果不理想。同時需增大磨煤機負荷才能有效分離煤粉，造成能耗量增加[4]。另一方面，分離器在回粉過程中入口氣流可將簾板吹起，造成含塵氣流進入到簾板下部內椎體中，內椎體中煤粉無法得到有效分離，直接進入到風管道當中，因此爐膛中煤粉均勻性就會受到影響，粗大顆粒煤粉比例增加，造成燃燒效率明顯降低。

2.2分離器的節能改造

1）需對分離器進行合理選型。合理選擇分離器的目的在于有效調節煤粉細度，降低循環倍率、減少分離后粗大顆粒所占比例，進而提高燃燒效率與實現節能[5]。由于磨煤機的風量為80t/h，風煤比為1.4，出力為55t，出口溫度為70℃，因此將分離器煤粉細度調整為15%，選擇直徑為310cm的分離器。2）選擇好與磨煤機運行工況相符合的分離器后，采用以下方法進行安裝：在粉管入口與磨煤機的出口之間安裝好分離器，同時適當增加擋板角度，以便加快分離器流速；根據煤粉爐運行需要適當增加回粉管直徑，以避免回粉管出現堵塞，還將耐磨性能良好的陶瓷粘貼于椎體內側，以增強分離器抗磨損能力，進而起到改善運行工況及節約煤炭能源的作用。

3結語

煤炭資源具有不可再生的特點，提高煤炭資源利用率有助于保證能源供應穩定性，同時可減輕使用煤炭能源時產生的大氣污染。在火力發電中需使用大量煤炭，因此要注重應用節能發電技術，包括IGCC節能技術及空冷節能技術。此外，在應用節能技術的過程中重視強化發電節能管理，如在啟動發電機組時應做到連續監督大氣疏水過程，從而降低啟動機組時的能耗。

作者：黃曉虎 單位：青海華電大通發電有限公司

參考文獻

[1]王馨，馮啟言，武旭仁，等.電廠燃煤產物中重金屬元素的環境影響評價研究[J].安徽理工大學學報（自然科學版），2013（2）:30-33.

[2]鞠立偉，陳致宏，何璞玉，等.基于集成賦權理想物元可拓模型的火力發電燃煤供應商選擇策略[J].華東電力，2014，42（5）:999-1005.

[3]周梅，牟爽，王強.基于正交設計的大流動性自燃煤矸石全輕混凝土試驗研究[J].非金屬礦，2012，35（6）:19-22.