電氣工程及其自動化中節(jié)能設計的應用分析

黃之明 李彥方

摘 要：電氣自動化主要優(yōu)點在于其能夠提高工作效率，降低運行成本，有效的改善實際勞動條件，為電氣系統(tǒng)的運行，減少很多人力物力。近些年，隨著我國“綠色工業(yè)”政策的開展，電氣自動化中的節(jié)能技術(shù)，受到我們的廣泛關(guān)注，已經(jīng)成為我們當前經(jīng)濟建設中的主要目標，本文對此進行了分析。

關(guān)鍵詞：電氣工程;自動化;節(jié)能設計;設計應用

1.電氣自動化節(jié)能技術(shù)的內(nèi)涵

由于電氣自動化系統(tǒng)是一個非常復雜和繁瑣的整體，加上城市電網(wǎng)的增加，實際功率也不斷增加，這將導致在實際工作中，使用大量的整流器和逆變器等設備，這將導致大量的諧波，產(chǎn)生的諧波將影響電網(wǎng)的實際運行。 要減少實際諧波的負面影響，就要從節(jié)能、電氣自動化等方面考慮從變壓器、有源濾波器和無功補償技術(shù)工作上面，采用降低電路傳輸損耗、使用有源濾波器和優(yōu)化變壓器的方法，使電力系統(tǒng)在實際運行過程中達到節(jié)能的目的。

2.電氣工程中存在的節(jié)能問題

目前，我國電氣工程普遍存在節(jié)能問題，主要指建筑電氣節(jié)能的設計和使用。 隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了一大批先進的智能設備。 這些設備和儀器也在電氣工程中得到了應用，發(fā)揮著越來越重要的作用。 電氣工程水平與能源利用之間存在一定的沖突。 為了滿足建設項目各個方面的不同需求，電氣工程不僅需要提供照明和溫度調(diào)節(jié)，還需要保證娛樂場所的用電量，這必然會消耗大量的能源。 近年來，隨著人民生活水平的提高，節(jié)能降耗已成為現(xiàn)代人的新追求。 人們已經(jīng)意識到綠色生態(tài)的重要性。 因此，電氣工程的節(jié)能已成為人們關(guān)注的焦點。 電氣工程能夠很好地滿足建筑各方面的需求，很難避免能源浪費問題，這是電氣工程節(jié)能問題嚴重的根源。

3.加強對電氣自動化的節(jié)能設計措施

3.1變壓器方面

降低電能損耗是電氣自動化節(jié)能的重要途徑，對于變壓器來說，可以從變壓器的材料方面入手。例如銅線、鋼材、硅鋼片等材料都是在變壓器中常見的材料，如果這些典型的材料選擇不恰當就會造成電能被大量的浪費，增加電能的損耗。首先在進行變壓器材料選擇時，應該時刻堅持節(jié)約材料的基本原則，在滿足工作需求的基礎上，對電氣自動化設備運行時的介質(zhì)以及材料進行科學化選擇，進而降低生產(chǎn)成本與電能損耗。而對于配電柜與線路來說，在材料選擇上盡可能地選擇銅線作為介質(zhì)，并采取換位導線的方式，減少電路中電能損耗。在保證設備正常運轉(zhuǎn)的基礎上，硅鋼片應該選擇薄型號，從而達到節(jié)能的效果。在現(xiàn)實生活中，損耗較大的變壓器設備逐漸被淘汰，節(jié)能效果好的變壓器損耗會大大降低。為了獲取更好的節(jié)能效果，應將變壓器的負載率設計在40%到60%之間，例如在工廠車間中，變壓器放置位置應該考慮該地區(qū)是否為電力負荷中心。選擇在中心的目的有兩個，首先便于供電企業(yè)對變壓器的管理，無論從安全還是經(jīng)濟角度考慮，都是能促進自動化設備節(jié)能。其次，現(xiàn)場的電纜長度能夠有效減少，降低在線路上的損耗[1]。

3.2變頻器拖動技術(shù)

變頻器拖動技術(shù)目前在社會中得到快速發(fā)展，呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)降壓啟動器的趨勢。變頻器就是將電壓以及頻率都在某一數(shù)值的直流電，轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷阂约邦l率都會變化的交流電的電氣設備。變頻器在開始工作時，將三相、單相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，最后在系統(tǒng)運行時再將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樵寄Ｊ?。在實際的工作中，輸出頻率以及電壓隨著時間的變化而改變，電機的運行曲線發(fā)生改變。為了提高生產(chǎn)中的安全與可靠性，變頻設備在實際的安裝與配用時，需要留有一定余量，保證變頻器正常運行。如果電機不能在滿負荷的狀態(tài)下工作，那么在滿足動力驅(qū)動的基本要求之后，多余力矩就會消耗有功功率，對電能產(chǎn)生影響，消耗更多的電能。對風機和水泵設施進行調(diào)速時，要不斷降低流量，減少水泵的轉(zhuǎn)速。變頻器在實際的工作中有著調(diào)壓、穩(wěn)壓和穩(wěn)速的作用，在當今的新型技術(shù)中，成本較高，但是功能比較強大。不僅操作起來簡單易行，而且在眾多領域廣泛應用。隨著科技不斷發(fā)展，變頻器的運行成本減小，發(fā)展前景一片光明。

3.3電纜線環(huán)境溫度

電纜線芯溫度較高，降低電纜載流量，嚴重時會發(fā)生電纜著火的現(xiàn)象。電纜應該按照環(huán)境溫度30℃進行截面選擇，在特殊情況時需要進行調(diào)整。例如，在非洲溫度較高的地區(qū)，溫度一般都超過40℃，而此時的電纜環(huán)境溫度應該按照高溫度要求來選擇。隨著我國經(jīng)濟形勢發(fā)生變化，工程建設的長遠發(fā)展被注重。不僅重視投資的控制，也對電氣自動化設備運行成本進行控制。要想做到節(jié)能，就需將二者有機統(tǒng)一，倡導優(yōu)化工程設計。電纜線的選擇應該綜合考慮初始投資和線路損耗，當線芯截面減小時，初始投資則降低，相反則導致了線路損耗費用增大。當適當?shù)脑龃缶€芯截面時，線路中的損耗減小，但是初始投資卻有所增加。因此在實際的計算中應該使得這兩個參數(shù)的和最小時所選擇的電纜是最經(jīng)濟狀態(tài)。

4.結(jié)束語

總體而言，在我們?nèi)粘５纳詈蜕a(chǎn)中是離不開電氣自動化技術(shù)的。新技術(shù)領域發(fā)展的重要標志便是電氣自動化的產(chǎn)生和發(fā)展，所以科學、高效地開展電氣自動化的節(jié)能設計工作是非常必要的，因為這樣不僅能夠最大化地利用電能，還能避免發(fā)生電能浪費、損耗等現(xiàn)象，電網(wǎng)也不會因電量短缺而陷入供電不足、輸電受阻等惡劣環(huán)境中。

參考文獻：

[1]趙影，趙鋼，黃孫偉.應用型電氣工程及其自動化學生專業(yè)設計的探討[J].實驗室科學，2011，（05）：160-163.

[2]郭曉巖，電氣節(jié)能與建筑節(jié)能[J].智能建筑電氣技術(shù)，2007。

[3]鄧愛英，淺談建筑節(jié)能與建筑規(guī)劃設計[J].山西建筑，2011。