申毅恒

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545616）

三相異步電動機的節(jié)能分析

申毅恒

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545616）

本文從4個方面闡述了三相異步電動機在節(jié)能方面所遇到的問題，進而提出了相應(yīng)的解決方法，包括電動機的變頻調(diào)速、提高電動機的效率、使用電機智能節(jié)電器進行節(jié)能三個大的方面。結(jié)合具體情況，選擇恰當方式，才能在提高電動機運行效率和節(jié)能方面事半功倍。

三相異步電動機；電動機效率；節(jié)能

三相異步電動機在我們的生產(chǎn)生活中有著重要的地位，它占我國電能消耗的60%以上，但是，我國電動機的平均運行效率低于60%，需要改進，所以研究三相異步電動機的節(jié)能方面有著重要的意義，能夠極大地提高工作效率和節(jié)約資源，帶來可觀的經(jīng)濟效益。

1 電動機在節(jié)能方面遇到的問題

1.1 電機的負載效率低

不同的負載情況應(yīng)該選擇不同的電動機，與負載不相匹配的電動機會使電動機的運行效率過低。

1.2 所使用電機的型號過舊

生產(chǎn)于20世紀七八十年代的派生電機（如J2、JO2系列），占裝機容量的15%～20%。這些電機在現(xiàn)在看來有體積大、效率低、啟動效能插等缺點，因為這類電機采用的是E級絕緣。有的企業(yè)還在使用這類本應(yīng)該被淘汰的電機。

1.3 負載調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速控制不恰當

調(diào)速方法多種多樣，應(yīng)該選擇與負載性質(zhì)、大小相匹配的調(diào)速方法，以免增大調(diào)速過程中的損耗。在調(diào)節(jié)方面，可以使用擋板或閥門來調(diào)節(jié)風機的風量與水泵的流量。然而，現(xiàn)在的電氣調(diào)速使用的沒有那么普遍，很多設(shè)備用的還是機械調(diào)速法。另外，不恰當?shù)霓D(zhuǎn)速也會增加損耗。

1.4 電機電源電壓過低或不對稱

這也是電動機損耗增大的一個重要原因，而電動機的三相電壓不對稱是三相四線制低壓供電系統(tǒng)單相負荷的不平衡造成的。電動機的電壓過低也會造成電動機的損耗，并且電壓的不對稱度越大，電壓越低，電動機的損耗也就越大。

2 電動機的節(jié)能措施

2.1 變頻調(diào)速節(jié)能

在傳統(tǒng)的控制方式中是采用閥門來控制,由于閥門開大開小幾乎不改變電動機的輸出功率，所以它的能量有效利用不高，而且增加了損耗。即使方法能夠滿足生產(chǎn)的要求也是不值得推薦的控制方法。當通過變頻控制進行調(diào)速時,電動機的輸出功率能隨流量的大小發(fā)生改變，實現(xiàn)了電動機的節(jié)能。綜上，三相異步電動機的最佳調(diào)速方案為變頻調(diào)速,此方案的節(jié)能效果十分顯著。以水泵為例，水泵的水壓H和流量Q特性圖如圖1所示。

圖1 水泵H一Q特性圖

圖1 中，n1為水泵在額定轉(zhuǎn)速運行時的特性，R1為水泵管路阻力最小時的阻力特性；n2為水泵在降速運行在n2轉(zhuǎn)速時的特性；R2為水泵管路阻力增大到某一數(shù)值時的阻力特性。

對比可知變頻調(diào)速使功率大幅度下降，節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟效益也十分可觀。

2.2 在最節(jié)能狀態(tài)運行

節(jié)能首先是要選擇效率高的三相異步電動機，對于已經(jīng)選好的電動機則要根據(jù)電動機的電源電壓、載荷等方面實現(xiàn)節(jié)能。下面介紹兩種方法使電動機在效率較高的狀態(tài)下運行。

（1）要使電動機的運行效率達到最高，電動機的可變損耗Pb與不變損耗P0要相等。

由以下公式驗證：

可知電動機運行效率的最大值為：

電動機在運行效率最大時的輸出功率為：

（2）在最節(jié)能狀態(tài)下運行。在電動機輕載運行的情況下，降壓能夠相應(yīng)地提高電動機的功率和效率。當電動機的負載率為p時,其最優(yōu)電源電壓U為:

式中：K為系數(shù)（2極時為 0．15；4極時為0．25；6 極以上為 0．3)。

2.3 用電機智能節(jié)電器進行節(jié)能分析

電機智能節(jié)電器采用的是最新的集成電路芯片控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效節(jié)電卻不改變電機的轉(zhuǎn)速，設(shè)備的正常工作也不會受到影響。它是通過不斷地檢測電機的工作狀態(tài)，來改變輸入的電壓。

電機智能節(jié)電器的2個可控硅的連接方式為反并聯(lián),電機智能節(jié)電器通過控制可控硅的通斷來準確供給電機實時所需的最適用電壓，如圖2所示。

圖2 扭力示意圖

2.4 降低雜散損耗的措施

電動機的加工工藝、設(shè)計參數(shù)、裝配質(zhì)量都會影響雜散損耗的大小。其中，電機的設(shè)計參數(shù)有槽配合的選擇及繞組形式等。加工工藝包括壓裝及轉(zhuǎn)子鑄鋁工藝等。合理選擇參數(shù)可以使電機的雜散損耗降低。

表面損耗與定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)的關(guān)系為：

其中：Pb為表面損耗率；m為定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)。

由上可知，槽數(shù)越多，表面損耗越少。在0．75kW，2P電機進行了不同槽數(shù)的對比試驗，數(shù)據(jù)如表1所示。

定、轉(zhuǎn)子齒部脈振損耗與槽配合的關(guān)系曲線示意圖如圖3所示。

表1 不同槽數(shù)時的雜散損耗對比數(shù)據(jù)

圖3 脈振損耗與槽配合的關(guān)系曲線示意圖

由圖3可知，若想定、轉(zhuǎn)子齒部脈振損耗最小，定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)必須相等。

3 結(jié)語

我國比較前沿的技術(shù)中就包括三相異步電動機的節(jié)能控制技術(shù),要實現(xiàn)三相異步電動機節(jié)能跟經(jīng)濟效應(yīng)的齊頭并進。因此,在今后的發(fā)展過程中,要更加注重電動機的節(jié)能，必須從多方面進行考慮電動機的節(jié)能運行。為了使節(jié)能措施更有效率，我們要結(jié)合具體情況，聯(lián)系實際，具體問題采用相應(yīng)地方法具體解決，才能在提高電動機運行效率和節(jié)能方面事半功倍。

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[2]王天祥． 三相異步電動機的選擇與維護[J]． 通信電源技術(shù),2014,04:132-133+135．

[3]梁南丁．風機水泵類負載電動機的高效節(jié)能運行方式[J]．機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2006，19(3)．

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