異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的分析

徐國(guó)毅

摘要：當(dāng)今社會(huì)面臨的一大問(wèn)題就是能源短缺，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類對(duì)能源的依賴程度也越來(lái)越高。能源問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)今世界困擾每一個(gè)國(guó)家發(fā)展的重大問(wèn)題。我國(guó)屬于人口大國(guó)，對(duì)能源的需求十分龐大。本文首先從異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的研究現(xiàn)狀說(shuō)起，并闡述了關(guān)于異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的主要方法以及基本原理，并以節(jié)能為目標(biāo)，進(jìn)行了異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能模塊的設(shè)計(jì)，旨在于提高我國(guó)異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能水平。

關(guān)鍵詞：研究現(xiàn)狀 基本原理 節(jié)能技術(shù)

隨著社會(huì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)能源的需求日益加大，能源問(wèn)題已經(jīng)成為世界上公認(rèn)的首要問(wèn)題。我國(guó)是人口大國(guó)，對(duì)能源的需求較大，加之人們能源節(jié)約意識(shí)較為薄弱，使我國(guó)面臨的能源問(wèn)題更加嚴(yán)峻。交流異步電動(dòng)機(jī)在社會(huì)工各個(gè)方面發(fā)揮著不可替代的作用，例如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)等，這不僅是由于異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉以及可靠耐用的特點(diǎn)，更是由于異步電動(dòng)機(jī)在惡劣的條件下依舊能夠保持良好的工作性能。盡管異步電動(dòng)機(jī)在社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用，但是存在著嚴(yán)重的能源浪費(fèi)問(wèn)題。因此，如何提高異步電動(dòng)機(jī)的工作效率，降低其能源浪費(fèi)，已經(jīng)成為當(dāng)前我國(guó)迫切需要解決的問(wèn)題。

一、術(shù)的研究現(xiàn)狀

異步電動(dòng)機(jī)之所以存在如此大的能源消耗是由于實(shí)際使用中的異步電動(dòng)機(jī)都是按照預(yù)先設(shè)定的負(fù)載量進(jìn)行工作。實(shí)際使用中為了使異步電動(dòng)機(jī)保持較高的安全余量，人們往往會(huì)選擇較大容量的電動(dòng)機(jī)，由于電動(dòng)機(jī)的功率選擇較大，使得在使用過(guò)程中異步電動(dòng)機(jī)始終處于輕載甚至是空載的狀態(tài)，這種情況在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更為常見。由于較低的負(fù)荷，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)很低，電動(dòng)機(jī)的工作效率就會(huì)很低，這直接造成了大量的電能浪費(fèi)。

為了解決異步電動(dòng)機(jī)電能浪費(fèi)的問(wèn)題，美國(guó)從六七十年代就開始了關(guān)于異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的研究，例如通過(guò)功率因數(shù)控制器進(jìn)行節(jié)能，通過(guò)變頻節(jié)能技術(shù)進(jìn)行研究等都取得了較好的效果。

我國(guó)是能源消耗大國(guó)，加之異步電動(dòng)機(jī)在我國(guó)使用廣泛，導(dǎo)致了大量能源的消耗，因此，進(jìn)行異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能技術(shù)研究對(duì)我國(guó)解決能源短缺問(wèn)題將會(huì)有巨大的益處。在進(jìn)行研究時(shí)，必須要結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，開發(fā)出適用、高效、節(jié)能的設(shè)備，為國(guó)家節(jié)約能源。

二、電動(dòng)機(jī)技能技術(shù)方法分析

1.電動(dòng)機(jī)本身的節(jié)能設(shè)計(jì)。異步電動(dòng)機(jī)浪費(fèi)能源的一大原因在于異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于輕載甚至是空載的狀態(tài)，這是由于為了保持較高的安全余量，技術(shù)人員往往選擇了大容量的電動(dòng)機(jī)造成的。優(yōu)化電機(jī)自身節(jié)能達(dá)到節(jié)能的目的就是通過(guò)改進(jìn)異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的電機(jī)，提高電機(jī)的效率。通常采用以下的措施來(lái)建造節(jié)能型電機(jī)。首先可以從電機(jī)的材料以及工藝方面下手，可以采用的方法有采用更加適宜的定轉(zhuǎn)子槽數(shù)、正弦繞組、風(fēng)扇參數(shù)等，這些操作可以降低電機(jī)的損耗。除此以外，還可以通過(guò)降低磁損耗、換用優(yōu)質(zhì)鋼片等方式，這些方式都有助于減少電機(jī)的損耗。

2.頻手段達(dá)到節(jié)能目的。在異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部添加變頻裝置，通過(guò)變頻裝置可以使得異步電動(dòng)機(jī)在保持工作效率穩(wěn)定的情況下，通過(guò)改變電源的輸出電壓以及輸出頻率，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這樣就可以依據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出量的要求改變輸出功率，從而避免了能源的浪費(fèi)。這種節(jié)能技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于能夠快速的適應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化，保持最佳的工作效率，持續(xù)保持節(jié)能狀態(tài)。

3.段進(jìn)行節(jié)能。異步電動(dòng)機(jī)中能量的損耗是由于輸入的實(shí)際電功率大于輸出的機(jī)械功率造成的，三相異步電動(dòng)機(jī)的能量損耗主要是由于鋼以及銅對(duì)能量的損耗，這部分損失的能量占據(jù)了較大的比重。只有通過(guò)盡量減少能量損耗才能夠提高異步電動(dòng)機(jī)的工作效率。鐵以及銅這部分對(duì)能量的損耗與這部分通過(guò)的電流的平方成正比，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)處于輕載狀態(tài)時(shí)?？梢赃m當(dāng)?shù)亟档洼斎攵说碾妷?，從而降低電流，也就降低了鐵銅部分的能量消耗。這樣就可以提高異步電動(dòng)機(jī)的工作效率。

三、節(jié)能模塊設(shè)計(jì)分析

異步電動(dòng)機(jī)作為一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部涵蓋了眾多的模塊，例如三相交流調(diào)壓模塊、數(shù)字平均值濾過(guò)模塊、電壓控制模塊等，各個(gè)模塊所承擔(dān)的任務(wù)不同，例如，三相交流調(diào)壓模塊主要是用于調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)電壓，數(shù)字平均值過(guò)濾模塊主要是用于抑制電機(jī)定子電流信號(hào)的在線監(jiān)測(cè)，低通濾波模塊用于濾除電流信號(hào)，可以增強(qiáng)節(jié)能系統(tǒng)整體的性能穩(wěn)定。

1.交流調(diào)壓模塊。交流調(diào)壓電路主要有相控式以及斬波式兩種類型調(diào)壓電路。相控式調(diào)壓電路就是將電路接在三相交流電源上，三相交流調(diào)壓器與無(wú)中線星形鏈接，負(fù)載與另外一相進(jìn)行鏈接，構(gòu)成一個(gè)完整的電流回路，這就需要借助于兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通，這樣負(fù)載中才會(huì)有電流經(jīng)過(guò)這種類型的調(diào)壓線路比較靈活且設(shè)備簡(jiǎn)單，在實(shí)際應(yīng)用中收到了歡迎。

2.因數(shù)檢測(cè)模塊。三相交流電源異步電動(dòng)機(jī)主要產(chǎn)生兩種電功率，一種是有功功率，另一種就是無(wú)功功率。有功功率就是指轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或者熱能的功率，無(wú)功功率就是指電動(dòng)機(jī)工作中被消耗的能量，主要發(fā)揮與磁場(chǎng)和內(nèi)部電場(chǎng)交換的作用。在進(jìn)行功率因數(shù)模塊設(shè)計(jì)時(shí)，用電壓與電流相位差的余弦值來(lái)表示功率因數(shù)，功率因數(shù)較低說(shuō)明無(wú)功功率較高，電流較高，能量損失就會(huì)比較高。

3.波器模塊。低通濾波技術(shù)主要是用于消除高頻波的干擾，使獲得的電機(jī)定子電流以及電壓信號(hào)能夠更加準(zhǔn)確，作為一種對(duì)信號(hào)具有處理作用的元器，低通濾波技術(shù)很好的保障了信號(hào)盡量無(wú)衰減的通過(guò)，在異步電動(dòng)機(jī)中發(fā)揮著巨大的作用。

四、總結(jié)

目前，資源危機(jī)已經(jīng)成為人類不得不面對(duì)的事實(shí)，為了緩解我國(guó)的能源危機(jī)，不僅要從樹立民眾的節(jié)能意識(shí)做起，更需要加大科研力量，研制出高效、節(jié)能的產(chǎn)品應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，從根本上解決能源浪費(fèi)的問(wèn)題。異步電動(dòng)機(jī)屬于一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行節(jié)能控制十分復(fù)雜，因此，還需要更加深入的研究，從而生產(chǎn)出更為節(jié)能的產(chǎn)品。