節(jié)能降耗技術(shù)在異步電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用的探討

崔生輝（三門峽華陽發(fā)電有限責(zé)任公司,河南 三門峽 472143）

節(jié)能降耗技術(shù)在異步電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用的探討

崔生輝
（三門峽華陽發(fā)電有限責(zé)任公司,河南 三門峽 472143）

摘 要：異步電動(dòng)機(jī)作為重要的動(dòng)力供應(yīng)設(shè)備，并廣泛的應(yīng)用于相關(guān)的工業(yè)領(lǐng)域，消耗著大量的能量。這就意味著，在能源日趨緊張的現(xiàn)代社會(huì)如何在提高異步電動(dòng)機(jī)效率及保證安全性的同時(shí)，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能控制，將成為電能節(jié)約的重要途徑。本文就節(jié)能降耗技術(shù)在異步電動(dòng)機(jī)中的使用進(jìn)行簡單的探討，并分別從異步電動(dòng)機(jī)的自身改造節(jié)能以及通過其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)的節(jié)能降耗兩個(gè)方面進(jìn)行分析，以便為異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能控制提供相應(yīng)的理論參考。

關(guān)鍵詞：異步電動(dòng)機(jī);節(jié)能降耗技術(shù);應(yīng)用

隨著我國社會(huì)現(xiàn)代化程度的不斷提升，人們的生活質(zhì)量以及工業(yè)生產(chǎn)均得到了不同程度的提高。然而伴隨現(xiàn)代化進(jìn)程的是資源約束趨緊的社會(huì)現(xiàn)狀，如何降低能源消耗量，促進(jìn)我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展成為重要的現(xiàn)實(shí)問題。基于此，各種節(jié)能降耗技術(shù)被用于各類產(chǎn)品的研究和開發(fā)中，推動(dòng)了節(jié)能技術(shù)的不斷向前發(fā)展，節(jié)能降耗技術(shù)在異步電動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用就是典型代表之一。

1　將節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用在異步電動(dòng)機(jī)中的重要意義

1.1 異步電動(dòng)機(jī)的能源消耗狀況

異步電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)輕巧、價(jià)格低廉以及運(yùn)行可靠的優(yōu)勢(shì)廣泛的應(yīng)用與于我國的各社會(huì)領(lǐng)域中，包括農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、軍事、工業(yè)等相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域，極大的促進(jìn)了我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。然而異步電動(dòng)機(jī)存在著嚴(yán)重的電能浪費(fèi)現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國異步電動(dòng)機(jī)的用電量占我國總用電量的60%左右。在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中的異步電動(dòng)機(jī)，在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)容量的選擇和設(shè)計(jì)時(shí)，往往更多的考慮的是電動(dòng)機(jī)的安全余量，最終導(dǎo)致了異步電動(dòng)機(jī)的安全余量過大，不僅使其偏離了最優(yōu)效率的工作區(qū)間，亦使其在實(shí)際的運(yùn)行過程中往往處于輕載甚至是空載的狀態(tài)下運(yùn)行。就正常情況而言，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在其額定負(fù)載附近進(jìn)行工作時(shí)，此時(shí)的工作效率為最高，而其在實(shí)際的運(yùn)行中是，其經(jīng)常處于輕載甚至是空載的運(yùn)行狀態(tài)下，造成異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率較低，最終不僅造成了異步電動(dòng)機(jī)的工作效率較為低下，也造成了大量的電能浪費(fèi)。

1.2 異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用節(jié)能降耗技術(shù)的重要意義

綜上所述可知，異步電動(dòng)機(jī)的電能消耗狀況不容樂觀，存在著巨大的能源浪費(fèi)現(xiàn)象，也因此說，將節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用在異步電動(dòng)機(jī)中具有重要的意義，具體表現(xiàn)如下：一是經(jīng)常處于輕載運(yùn)行狀態(tài)下的異步電動(dòng)機(jī)具有巨大的節(jié)能空間，將節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用在異步電動(dòng)機(jī)中可以節(jié)省大量的電能消耗量，緩解電能利用的緊張局面；二是推動(dòng)我國綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要舉措，將節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用在異步電動(dòng)機(jī)上，不僅可以大幅度的提升電動(dòng)機(jī)的工作效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，同時(shí)亦能為國家、社會(huì)以及相關(guān)行業(yè)企業(yè)節(jié)省大量的費(fèi)用，符合綠色經(jīng)濟(jì)環(huán)保、高效的目標(biāo)。

2　節(jié)能降耗技術(shù)在異步電動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

將節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用在異步電動(dòng)機(jī)上，實(shí)現(xiàn)其能耗節(jié)約的目的，具體表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

2.1 異步電動(dòng)機(jī)通過自身改造實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

2.1.1 改善風(fēng)扇節(jié)能

異步電動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇主要用于電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的散熱，以免電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的溫度過高超過其絕緣材料所允許的溫度。在異步電動(dòng)機(jī)中通常采用的是離心式風(fēng)扇，其主要工作原理是當(dāng)離心式風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其扇葉間的氣體由于受到離心力的作用會(huì)向外擴(kuò)散，并在風(fēng)扇葉輪的出口處形成相應(yīng)的壓力，從而引起氣體間的交換，來達(dá)到降溫的目的。但其在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，易形成較大的渦流，不僅會(huì)降低風(fēng)扇的工作效率，影響降溫效果，亦會(huì)產(chǎn)生較大的通風(fēng)噪聲，也就潛在的增加力異步電動(dòng)機(jī)工作中的電能消耗。因此，可以將異步電動(dòng)機(jī)中的離心式風(fēng)扇換成機(jī)翼型軸流式風(fēng)扇，并配備同樣空氣動(dòng)力性能較好的風(fēng)罩，不僅可以利用風(fēng)扇在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生的上下壓差浮力，

降低風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)的阻力，降低電動(dòng)機(jī)的電能損耗，亦能提高風(fēng)扇的工作效率，達(dá)到較好的降溫效果，降低電動(dòng)機(jī)的噪聲。

2.1.2 改變定子繞組節(jié)能

改變異步電動(dòng)機(jī)中的釘子繞組是提高電動(dòng)機(jī)效率，降低電動(dòng)機(jī)能源損耗的重要手段。異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組具有多種組成形式，主要包括同心式、單層交叉式等，若將異步電動(dòng)機(jī)中的定子繞組設(shè)計(jì)為單雙層繞組，其不僅具有雙層定子繞組的特性，也即有較好的氣隙磁場波形；同時(shí)其還具有雙層定子繞組所不具備的特性，也即在較短的實(shí)際節(jié)距下?lián)碛休^大的有效節(jié)距。這樣以來，擁有單雙層定子繞組的異步電動(dòng)機(jī)與只有單層或者是其它常規(guī)形式定子繞組的異步電動(dòng)機(jī)相比，其能在較少的實(shí)際匝數(shù)下，取得與常規(guī)異步電動(dòng)機(jī)機(jī)同樣的有效匝數(shù)效果，從而節(jié)省了繞組的用銅量，降低了異步電動(dòng)機(jī)中的銅損耗。

2.2 異步電動(dòng)機(jī)通過其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

通過利用其它設(shè)備來實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的亦是節(jié)能降耗技術(shù)在異步電動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的重要途徑，具體表現(xiàn)如下：

2.2.1 通過變頻器降低異步電動(dòng)機(jī)的能源損耗

風(fēng)機(jī)、水泵等都是異步電動(dòng)機(jī)的重要類型，而變頻器的節(jié)能降耗則直接體現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。在異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)上，一般都會(huì)較多的考慮其安全的富余量，則就意味著當(dāng)電動(dòng)機(jī)在輕載或者是負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)下，其在達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的要求外，存在的多余力矩會(huì)大大增加異步電動(dòng)機(jī)有功功率的消耗，從而造成異步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中造成大量的電能浪費(fèi)，這也是異步電動(dòng)機(jī)能源消耗高的重要原因之一。

（1）變頻調(diào)速器的使用。在風(fēng)機(jī)、水泵等類似設(shè)備運(yùn)行的過程中，其主要是通過調(diào)節(jié)入口或出口的閥門開度等來實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力、水量的控制，在此期間會(huì)消耗到大量的電能，且多數(shù)都是用在了調(diào)節(jié)的閥門截流過程中，而將變頻調(diào)速器應(yīng)用在風(fēng)機(jī)、水泵等類似設(shè)備的流入量調(diào)節(jié)上，則可以根據(jù)流量的大小要求通過泵或者是風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可以滿足對(duì)流入量的調(diào)節(jié)需求，降低電能在閥門節(jié)流中的消耗，從而節(jié)省大量的電能資源。

（2）變頻器軟啟動(dòng)功能的使用。異步電動(dòng)機(jī)在全壓啟動(dòng)時(shí)，其啟動(dòng)力矩需要吸收7倍的電機(jī)額定電流。而若在啟動(dòng)的過程中，電動(dòng)機(jī)吸收過多的額定電流，不僅會(huì)造成大量的電能浪費(fèi)，亦會(huì)增加電損和線損的幾率。因此，將變頻器應(yīng)用到異步電動(dòng)機(jī)中，就可以利用其軟啟動(dòng)的功能，將啟動(dòng)電流限制在一定的范圍內(nèi)，使其在0和額定電流之間波動(dòng)，既降低了異步電動(dòng)機(jī)的電能消耗量，亦滿足了異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電流的需求，同時(shí)又減輕了啟動(dòng)慣性對(duì)設(shè)備大慣量的轉(zhuǎn)速?zèng)_擊，對(duì)設(shè)備起到了一定的保護(hù)作用，有利于其使用壽命的延長。

2.2.2 通過電動(dòng)機(jī)節(jié)能裝置降低異步電動(dòng)機(jī)的能源損耗

電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電器是新型的電動(dòng)機(jī)節(jié)能裝置，其能在不影響電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)的情況下達(dá)到節(jié)能降耗的目的。其主要是通過調(diào)整電動(dòng)機(jī)的能量供給來實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。從以上所述我們可以知道，電動(dòng)機(jī)的最佳工作效率狀態(tài)是在負(fù)載的運(yùn)行狀況下，而目前的常規(guī)電動(dòng)機(jī)一般擁有較多的安全富余電量，且經(jīng)常處于輕載甚至是空載的運(yùn)行狀態(tài)下。將智能節(jié)電器應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)上，其則可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)控異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行過程中的電流

和電壓相位差來調(diào)節(jié)共給電動(dòng)機(jī)的電能能源，從而使電動(dòng)機(jī)處于最佳的工作效率狀態(tài)下，達(dá)到節(jié)能降耗的目的；此外，其亦具備較完善的軟啟動(dòng)功能，能在最大程度上降低電動(dòng)機(jī)全壓啟動(dòng)時(shí)的電能消耗，亦可減少異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械沖擊和磨損，延長其使用壽命，降低為維護(hù)和更換成本，但該效果只對(duì)負(fù)荷小于60%一下的電動(dòng)機(jī)節(jié)能效果較為明顯。

3　結(jié)語

綜上所述可知，異步電動(dòng)機(jī)占我國乃至世界用電總量的比例都較大，其對(duì)于能源的節(jié)約具有重大的意義。因此，要將現(xiàn)代化的、先進(jìn)的節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用在異步電動(dòng)機(jī)的制造和維護(hù)過程中，從電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行狀態(tài)等方面探索新的節(jié)能降耗技術(shù)，從而在最大程度上降低異步電動(dòng)機(jī)的使用能耗，緩解目前資源約束趨緊的狀況。

參考文獻(xiàn):

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作者簡介：崔生輝(1986-)，男，河南三門峽人，本科，研究方向：火電廠電氣設(shè)備。