關(guān)于三相異步電機(jī)的節(jié)能探討

摘要：在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，大量自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行依賴于電動(dòng)機(jī)，而作為所有電動(dòng)機(jī)中最常見的異步電動(dòng)機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡單、成本低、過載能力強(qiáng)，在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。使用三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須根據(jù)其最大負(fù)荷進(jìn)行選擇，但實(shí)際上，該值是根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)空時(shí)或輕時(shí)的負(fù)荷來確定的，因此降低三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可能會(huì)降低其運(yùn)行效率并導(dǎo)致大量的電能浪費(fèi)，為此從節(jié)能角度對三相異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能控制技術(shù)進(jìn)行深入研究十分重要。

關(guān)鍵詞：三相異步電機(jī);節(jié)能;措施

引言

三相異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單、成本低，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)。但是，實(shí)際上，許多工業(yè)企業(yè)的電動(dòng)機(jī)在非經(jīng)濟(jì)條件下運(yùn)行，造成大量的電力浪費(fèi)。原因主要有兩個(gè)方面：第一，異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)電流過高，對電網(wǎng)產(chǎn)生重大影響，從而影響同一電網(wǎng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行;第二種情況是，由于運(yùn)行過程中的負(fù)載變化，電機(jī)可能處于輕負(fù)荷或空負(fù)荷狀態(tài)，從而導(dǎo)致電機(jī)效率低下和功率因數(shù)降低。因此，在周期性變負(fù)荷時(shí)，需要調(diào)節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的電壓并節(jié)約能源。

1卷煙制絲設(shè)備中三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用

制絲是卷煙生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，制絲設(shè)備的性能以及運(yùn)行的質(zhì)量又是影響制絲效果的關(guān)鍵，為了提高制絲設(shè)備故障處理的針對性和有效性，首先必須要對制絲生產(chǎn)環(huán)節(jié)有全面的了解，充分了解制絲的生產(chǎn)流程和設(shè)備構(gòu)成。卷煙制絲設(shè)備是制絲環(huán)節(jié)各類機(jī)械設(shè)備的統(tǒng)稱，具體包括開包機(jī)、切片機(jī)、真空回潮機(jī)、松散回潮機(jī)、篩分加料機(jī)、切絲機(jī)、烘絲機(jī)、摻配加香機(jī)，貯絲柜等。這些機(jī)械設(shè)備都是用三相異步電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)的。延吉卷煙廠制絲設(shè)備中共有電機(jī)774臺(tái)，其中762臺(tái)是三相異步電動(dòng)機(jī)，包括皮帶電機(jī)、振槽電機(jī)、滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)等。目前制絲生產(chǎn)線中電機(jī)控制方式主要有西門子饋電器控制和變頻器控制。西門子饋電器控制電機(jī)功率≤7.5KW的電機(jī)，變頻器控制≥7.5KW的電機(jī)。饋電器主要由空氣開關(guān)和接觸器組成，通過西門子ET200S子站傳輸數(shù)據(jù)控制饋電器來啟動(dòng)或停止電動(dòng)機(jī)。變頻器是一種交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)將交流工頻電源轉(zhuǎn)換成電壓、頻率均可變的適合交流電機(jī)調(diào)速的電力電子交換裝置，通過變頻器控制電機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速、停止。

2三相異步電動(dòng)機(jī)耗能高的原因分析

目前，三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗占制絲生產(chǎn)線總能耗的60%，為降低能耗而改變電動(dòng)機(jī)的節(jié)能方式將大大提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。電動(dòng)機(jī)能耗電動(dòng)機(jī)最大的問題是起動(dòng)電流較高，并且無法在起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)協(xié)調(diào)電動(dòng)機(jī)的扭轉(zhuǎn)力和載荷扭轉(zhuǎn)力。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的扭力通常在150 %到200 %之間，基本上可以在一瞬間達(dá)到最大轉(zhuǎn)速，這可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)內(nèi)部組件起火。電機(jī)啟動(dòng)電流是額定電流的4-7倍，導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定。當(dāng)轉(zhuǎn)矩滿足負(fù)載要求時(shí)，電機(jī)繼續(xù)以輕負(fù)荷運(yùn)行，因此電機(jī)長時(shí)間不能在功率因數(shù)高、效率高的點(diǎn)附近運(yùn)行，當(dāng)電源電壓、頻率和轉(zhuǎn)矩負(fù)荷固定時(shí)，電機(jī)的勵(lì)磁電流基本保持不變，從而在一定程度上增加了能耗。

3三相異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能方面主要存在的問題

（1）電動(dòng)機(jī)選型不合適，選擇的電動(dòng)機(jī)額定容量較大，使用大功率的電機(jī)驅(qū)動(dòng)小負(fù)載，浪費(fèi)能耗。（2）電動(dòng)使用年限較長，效率低下，能耗高。（3）電動(dòng)機(jī)電源電壓不對稱。由于低壓供電系統(tǒng)單相負(fù)載不平衡，電機(jī)的三相電壓不對稱，使電機(jī)產(chǎn)生負(fù)序轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致電機(jī)在運(yùn)行過程中大量損耗。當(dāng)電網(wǎng)電壓低時(shí)，電機(jī)電流增加，進(jìn)一步加大損耗。（4）電機(jī)維護(hù)維修管理不到位。設(shè)備維修時(shí)，沒有按規(guī)定操作，維修時(shí)間過長，設(shè)備損失持續(xù)，同時(shí)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間過長，維護(hù)不及時(shí)導(dǎo)致?lián)p失增加。

4節(jié)能控制措施

4.1 選擇合適的電機(jī)

合理選擇電動(dòng)機(jī)類型是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗目的的首要前提，主要有三個(gè)方面：（1）對節(jié)能型電動(dòng)機(jī)的選擇;（2）選擇合適的電動(dòng)機(jī)類型;（3）對電動(dòng)機(jī)額定容量的選擇。

4.2安裝節(jié)能裝置

三相異步電動(dòng)機(jī)的性能和功率因數(shù)可能會(huì)因負(fù)載而異。電機(jī)的負(fù)載狀態(tài)可以根據(jù)電機(jī)使用的功率因數(shù)來決定，因此功率因數(shù)必須用作控制電機(jī)的反饋值。節(jié)能裝置是一種閉環(huán)因數(shù)控制裝置，在保證電動(dòng)機(jī)良好狀態(tài)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對電量的調(diào)整，通過利用PLC對運(yùn)行中電機(jī)的電壓電流進(jìn)行監(jiān)控，處理過電流電壓信息，當(dāng)出現(xiàn)過電流等現(xiàn)象時(shí)，可以通過對電流參數(shù)的修改來控制和調(diào)節(jié)電機(jī)，這樣能更好實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗。

4.3對電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇的優(yōu)化

電機(jī)風(fēng)扇主要起散熱的作用，通過對電機(jī)的散熱就能減少因?yàn)闇囟忍邔?dǎo)致的電能浪費(fèi)和一些零件的損壞。目前制絲設(shè)備電機(jī)是自冷式散熱，扇葉在電機(jī)軸上安裝，電機(jī)轉(zhuǎn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)，電機(jī)停風(fēng)扇停，這種降溫方式效果不明顯。可以選用軸流式機(jī)翼風(fēng)扇來代替當(dāng)前最廣泛使用的風(fēng)扇，就能很好的改善現(xiàn)有的狀態(tài)。通過在電機(jī)上安裝風(fēng)罩，使其利用好空氣動(dòng)力性能，電機(jī)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)扇就能產(chǎn)生氣壓差，產(chǎn)生氣壓差的浮力能夠最大限度的增強(qiáng)運(yùn)行速度和效能，很大程度減小用電損耗。

4.4電機(jī)維護(hù)管理

（1）電機(jī)使用環(huán)境應(yīng)保持干燥，電動(dòng)機(jī)表面保持清潔，風(fēng)扇罩不應(yīng)有灰塵等阻礙。（2）當(dāng)電機(jī)運(yùn)行中振動(dòng)和噪聲明顯增大時(shí)，及時(shí)檢查軸承。（3）電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間超過5000小時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充或更換減速箱潤滑脂。（4）定期檢查電機(jī)的溫度和監(jiān)控電機(jī)的電流，若發(fā)現(xiàn)電機(jī)過熱或電流過大時(shí)，及時(shí)排除故障。電機(jī)的正確維護(hù)，對節(jié)能起到非常好的效果。

結(jié)束語

節(jié)能降耗在當(dāng)今社會(huì)中顯得十分重要，也是實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展、循環(huán)發(fā)展的重要途徑，越發(fā)引起了廣泛關(guān)注。電動(dòng)機(jī)的節(jié)能降耗技術(shù)在節(jié)約能源中發(fā)揮的實(shí)際作用很大。針對三相異步電動(dòng)機(jī)相對較大的能耗問題，本文提出了幾種節(jié)能控制方法，選擇合適的電動(dòng)機(jī)，安裝節(jié)能裝置，對電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇優(yōu)化，對電機(jī)科學(xué)的維護(hù)管理，以提高實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]李張義，吳晗.三相異步電機(jī)節(jié)能控制技術(shù)研究[J].中國設(shè)備工程，2019（12）：131-132.

[2]張鑫，劉建業(yè).三相交流異步電機(jī)的節(jié)能控制仿真研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2018，14（20）：252-253+258.

作者簡介：金清（1989.4-），男，吉林和龍人，長春工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)士，助理工程師，單位：吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司延吉卷煙廠