三相異步電動(dòng)機(jī)降壓節(jié)能應(yīng)用研究

王金

摘 要：當(dāng)前，交流異步電動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域中。相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，我國三相異步電動(dòng)機(jī)每年耗電量占總耗電量的60%以上。從三相異步電動(dòng)機(jī)下機(jī)床的實(shí)際運(yùn)行情況看，因?yàn)椤按篑R拉小車”這一使用問題，致使電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效率低且能耗高。在實(shí)際工作中，實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)降壓節(jié)能和節(jié)能增效是當(dāng)前亟待解決的問題。簡要研究和探討了實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)降壓節(jié)能的方法，以期為日后的工作提供參考。

關(guān)鍵詞：三相異步電動(dòng)機(jī)；減壓節(jié)能；耗電量；機(jī)床切割

中圖分類號(hào)：TM343+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.096

基于交流異步電動(dòng)機(jī)價(jià)格低，運(yùn)維管理簡單、耐用的特點(diǎn)，其被廣泛應(yīng)用于機(jī)床切割加工領(lǐng)域中。從其能耗方面看，這種電動(dòng)機(jī)的能耗量極高，在全面貫徹節(jié)能低碳環(huán)保的生活理念下，研究三相異步電動(dòng)機(jī)的降壓節(jié)能情況有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。在實(shí)際工作過程中，因?yàn)檫@一電動(dòng)機(jī)是以在最大負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行為前提來設(shè)計(jì)的，所以，在其運(yùn)行過程中，負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)的存在致使電動(dòng)機(jī)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(duì)這一問題進(jìn)行深入的研究和探討。

1 節(jié)能設(shè)計(jì)的著手點(diǎn)

在落實(shí)這一設(shè)計(jì)理念的過程中，可以從以下三方面入手：①優(yōu)化和完善電動(dòng)機(jī)本身的工藝、結(jié)構(gòu)、零部件的使用等，在工作中充分融入節(jié)能理念，通過優(yōu)化電動(dòng)機(jī)的參數(shù)降低電動(dòng)機(jī)的整體能耗。②在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制中融入相應(yīng)的變頻節(jié)能技術(shù)。應(yīng)用這一節(jié)能技術(shù)可以讓電動(dòng)機(jī)在不同運(yùn)行狀態(tài)下保持不同的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到節(jié)能的目的。在實(shí)踐的過程中，要對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的電壓和頻率做節(jié)能設(shè)計(jì)，保證其轉(zhuǎn)速，以平滑調(diào)節(jié)的方式促使其能夠按照相應(yīng)輸出量優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。③實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的降壓節(jié)能。電動(dòng)機(jī)的損耗是其所輸出的機(jī)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(jī)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(jī)損耗下相應(yīng)的銅損耗和鐵損耗。根據(jù)其與轉(zhuǎn)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(xiàn)電動(dòng)機(jī)降壓節(jié)能的目標(biāo)。

2 降耗節(jié)能模塊

2.1 降耗節(jié)能模塊的設(shè)計(jì)

在三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過程中，可將其工作負(fù)載狀態(tài)分為恒轉(zhuǎn)負(fù)載和變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。相關(guān)分析結(jié)果表明，要想實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的降壓節(jié)能設(shè)計(jì)，不論電動(dòng)機(jī)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(jī)的輸出功率，為實(shí)現(xiàn)降壓節(jié)能的目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

在設(shè)計(jì)節(jié)能模塊時(shí)，首先要設(shè)計(jì)調(diào)壓電力。當(dāng)前交流調(diào)壓電路主要有斬波式和相控式2種?；谙嗫厥秸{(diào)壓電路下能夠?yàn)楦淖冚敵鲭妷旱於ɑA(chǔ)，并且整體結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)際運(yùn)行反應(yīng)速度快。基于斬波類型下的電路則是借助相應(yīng)的全控開關(guān)器實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的控制，進(jìn)而為調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的輸出電壓奠定基礎(chǔ)，同時(shí)，其反應(yīng)速度也比較快。在設(shè)計(jì)降壓節(jié)能型電動(dòng)機(jī)模塊時(shí)，使用的是第一種交流調(diào)壓電路。接入三相交流電源后，即可得出相應(yīng)的相位差，即2π/3，從而搭建相應(yīng)的調(diào)壓電路。在這一調(diào)壓電路下，借助雙窄脈沖晶閘，負(fù)載能夠通過相關(guān)電路。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，該電路的優(yōu)勢是接線方便。對(duì)于觸發(fā)角調(diào)壓工作機(jī)制，當(dāng)觸發(fā)角比續(xù)流角大時(shí)，電動(dòng)機(jī)呈調(diào)壓狀態(tài)，能夠保證相應(yīng)的晶閘管一直處于正確觸發(fā)的狀態(tài)；當(dāng)觸發(fā)角在零與續(xù)流角之間時(shí)，電流為完整正弦波，調(diào)壓器處于失控狀態(tài)。為了解決這一問題，需要優(yōu)化觸發(fā)脈沖。一般情況下，可以應(yīng)用寬脈沖來解決。在調(diào)壓觸發(fā)模塊上，需要結(jié)合相位條件和脈寬條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。在相位條件下，要保證觸發(fā)信號(hào)與電機(jī)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，以滿足脈寬的需求。

在應(yīng)用調(diào)壓模塊時(shí)，受晶閘管的限制，需要根據(jù)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)配置相應(yīng)的晶閘管，以滿足電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行需求。針對(duì)電動(dòng)機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的過載等異常，可通過晶閘管來彌補(bǔ)。對(duì)于主回路，需要增設(shè)缺相保護(hù)繼電器保證調(diào)壓的高效運(yùn)行。

2.2 降壓節(jié)能模型的應(yīng)用效果

實(shí)際應(yīng)用情況表明，無論三相異步電動(dòng)機(jī)處于非恒定負(fù)載狀態(tài)下，還是處于恒定負(fù)載狀態(tài)下，應(yīng)用調(diào)壓模塊都能夠起到良好的節(jié)能效果，能夠在降低電壓的基礎(chǔ)上有效提高節(jié)能率，在實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的基礎(chǔ)上提高該電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效益，延長其使用壽命。因此，將這一降壓節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用于機(jī)床電機(jī)中，能夠在提高生產(chǎn)效益的同時(shí)進(jìn)一步落實(shí)節(jié)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(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

綜上所述，在三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過程中，經(jīng)常會(huì)因負(fù)載狀態(tài)的存在而浪費(fèi)大量的電能，而它又被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域中。因此，為了實(shí)現(xiàn)降壓節(jié)能的目標(biāo)，本文明確了落實(shí)電動(dòng)機(jī)節(jié)能降壓工作的入手點(diǎn)，完成對(duì)這一節(jié)能模塊的設(shè)計(jì)，并將其應(yīng)用于普通機(jī)床中。結(jié)果表明，該調(diào)壓模塊能夠在降低能耗的基礎(chǔ)上，采用簡單、方便的接線安裝與運(yùn)行維護(hù)方式提高電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效益，從而為提高相關(guān)應(yīng)用行業(yè)的綜合效益，落實(shí)節(jié)能降耗的發(fā)展目標(biāo)，為自身的穩(wěn)健發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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〔編輯：白潔〕