三相異步電動(dòng)機降壓節能應用研究

【皖南電機導讀】：當前，交流異步電動(dòng)機被廣泛應用于相關(guān)領(lǐng)域中。相關(guān)統計資料表明，我國三相異步電動(dòng)機每年耗電量占總耗電量的60%以上。從三相異步電動(dòng)機下機床的實(shí)際運行情況看，因為“大馬拉小車(chē)”這一使用問(wèn)題，致使電動(dòng)機的實(shí)際運行效率低且能耗高。在實(shí)際工作中，實(shí)現三相異步電動(dòng)機降壓節能和節能增效是當前亟待解決的問(wèn)題。本文簡(jiǎn)要研究和探討了實(shí)現三相異步電動(dòng)機降壓節能的方法，以期為日后的工作提供參考。

基于交流異步電動(dòng)機價(jià)格低，運維管理簡(jiǎn)單、耐用的特點(diǎn)，其被廣泛應用于機床切割加工領(lǐng)域中。從其能耗方面看，這種電動(dòng)機的能耗量極高，在全面貫徹節能低碳環(huán)保的生活理念下，研究三相異步電動(dòng)機的降壓節能情況有極為重要的現實(shí)意義。

在實(shí)際工作過(guò)程中，因為這一電動(dòng)機是以在最大負荷下實(shí)現正常運行為前提來(lái)設計的，所以，在其運行過(guò)程中，負載運行狀態(tài)的存在致使電動(dòng)機的整體能耗與效益產(chǎn)出不成正比，并且電能的消耗量極大。鑒于此，需要針對這一問(wèn)題進(jìn)行深入的研究和探討。

1 節能電機設計的著(zhù)手點(diǎn)

在落實(shí)這一設計理念的過(guò)程中，可以從以下三方面入手：

①優(yōu)化和完善電動(dòng)機本身的工藝、結構、零部件的使用等，在工作中充分融入節能理念，通過(guò)優(yōu)化電動(dòng)機的參數降低電動(dòng)機的整體能耗。

②在電動(dòng)機轉速控制中融入相應的變頻節能技術(shù)。

應用這一節能技術(shù)可以讓電動(dòng)機在不同運行狀態(tài)下保持不同的轉速，從而達到節能的目的。在實(shí)踐的過(guò)程中，要對驅動(dòng)電源的電壓和頻率做節能設計，保證其轉速，以平滑調節的方式促使其能夠按照相應輸出量?jì)?yōu)化調整，進(jìn)而實(shí)現節能目標。

③實(shí)現電動(dòng)機的降壓節能。電動(dòng)機的損耗是其所輸出的機械損耗與輸入的有功電功率的差值。而在三相異步電動(dòng)機中，鐵耗和銅耗是其最主要的能耗點(diǎn)。因此，本文主要研究電動(dòng)機損耗下相應的銅損耗和鐵損耗。根據其與轉子電流和工作電壓間的關(guān)系，可以不斷優(yōu)化工作端的電壓，采取降壓的方式實(shí)現電動(dòng)機降壓節能的目標。

2 降耗節能模塊

2.1 降耗節能模塊的設計

在三相異步電動(dòng)機運行的過(guò)程中，可將其工作負載狀態(tài)分為恒轉負載和變轉矩負載。相關(guān)分析結果表明，要想實(shí)現電動(dòng)機的降壓節能設計，不論電動(dòng)機處于何種工作狀態(tài)下，都可以降低鐵損耗與銅損耗之和，抑或是降低電動(dòng)機的輸出功率，為實(shí)現降壓節能的目標奠定基礎。

在設計節能模塊時(shí)，首先要設計調壓電力。當前交流調壓電路主要有斬波式和相控式2 種?；谙嗫厥秸{壓電路下能夠為改變輸出電壓奠定基礎，并且整體結構簡(jiǎn)單，實(shí)際運行反應速度快?；跀夭?lèi)型下的電路則是借助相應的全控開(kāi)關(guān)器實(shí)現對電源的控制，進(jìn)而為調節電動(dòng)機的輸出電壓奠定基礎，同時(shí)，其反應速度也比較快。在設計降壓節能型電動(dòng)機模塊時(shí)，使用的是第一種交流調壓電路。接入三相交流電源后，即可得出相應的相位差，即2π/3，從而搭建相應的調壓電路。在這一調壓電路下，借助雙窄脈沖晶閘，負載能夠通過(guò)相關(guān)電路。在實(shí)際應用的過(guò)程中，該電路的優(yōu)勢是接線(xiàn)方便。對于觸發(fā)角調壓工作機制，當觸發(fā)角比續流角大時(shí)，電動(dòng)機呈調壓狀態(tài)，能夠保證相應的晶閘管一直處于正確觸發(fā)的狀態(tài)；當觸發(fā)角在零與續流角之間時(shí)，電流為完整正弦波，調壓器處于失控狀態(tài)。為了解決這一問(wèn)題，需要優(yōu)化觸發(fā)脈沖。一般情況下，可以應用寬脈沖來(lái)解決。在調壓觸發(fā)模塊上，需要結合相位條件和脈寬條件進(jìn)行設計。在相位條件下，要保證觸發(fā)信號與電機電源的電壓是同步的；在脈寬條件下，盡量不要使用單窄脈沖，要使用雙窄脈沖，以滿(mǎn)足脈寬的需求。在應用調壓模塊時(shí)，受晶閘管的限制，需要根據電動(dòng)機的型號配置相應的晶閘管，以滿(mǎn)足電動(dòng)機的實(shí)際運行需求。針對電動(dòng)機經(jīng)常出現的過(guò)載等異常，可通過(guò)晶閘管來(lái)彌補。對于主回路，需要增設缺相保護繼電器保證調壓的高效運行。

2.2 降壓節能模型的應用效果

實(shí)際應用情況表明，無(wú)論三相異步電動(dòng)機處于非恒定負載狀態(tài)下，還是處于恒定負載狀態(tài)下，應用調壓模塊都能夠起到良好的節能效果，能夠在降低電壓的基礎上有效提高節能率，在實(shí)現節能目標的基礎上提高該電動(dòng)機的運行效益，延長(cháng)其使用壽命。因此，將這一降壓節能設計應用于機床電機中，能夠在提高生產(chǎn)效益的同時(shí)進(jìn)一步落實(shí)節能降耗發(fā)展理念，從根本上提升企業(yè)的競爭力，并為其可持續發(fā)展奠定基礎。

3 結束語(yǔ)

綜上所述，在三相異步電動(dòng)機運行的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )因負載狀態(tài)的存在而浪費大量的電能，而它又被廣泛應用于各領(lǐng)域中。因此，為了實(shí)現降壓節能的目標，本文明確了落實(shí)電動(dòng)機節能降壓工作的入手點(diǎn)，完成對這一節能模塊的設計，并將其應用于普通機床中。結果表明，該調壓模塊能夠在降低能耗的基礎上，采用簡(jiǎn)單、方便的接線(xiàn)安裝與運行維護方式提高電動(dòng)機的實(shí)際運行效益，從而為提高相關(guān)應用行業(yè)的綜合效益，落實(shí)節能降耗的發(fā)展目標，為自身的穩健發(fā)展奠定基礎。