三相異步電動機降壓節能應用研究

【皖南電機導讀】：當前，交流異步電動機被廣泛應用于相關領域中。相關統計資料表明，我國三相異步電動機每年耗電量占總耗電量的60%以上。從三相異步電動機下機床的實際運行情況看，因為“大馬拉小車”這一使用問題，致使電動機的實際運行效率低且能耗高。在實際工作中，實現三相異步電動機降壓節能和節能增效是當前亟待解決的問題。本文簡要研究和探討了實現三相異步電動機降壓節能的方法，以期為日后的工作提供參考。

基于交流異步電動機價格低，運維管理簡單、耐用的特點，其被廣泛應用于機床切割加工領域中。從其能耗方面看，這種電動機的能耗量極高，在全面貫徹節能低碳環保的生活理念下，研究三相異步電動機的降壓節能情況有極為重要的現實意義。

在實際工作過程中，因為這一電動機是以在最大負荷下實現正常運行為前提來設計的，所以，在其運行過程中，負載運行狀態的存在致使電動機的整體能耗與效益產出不成正比，并且電能的消耗量極大。鑒于此，需要針對這一問題進行深入的研究和探討。

1 節能電機設計的著手點

在落實這一設計理念的過程中，可以從以下三方面入手：

①優化和完善電動機本身的工藝、結構、零部件的使用等，在工作中充分融入節能理念，通過優化電動機的參數降低電動機的整體能耗。

②在電動機轉速控制中融入相應的變頻節能技術。

應用這一節能技術可以讓電動機在不同運行狀態下保持不同的轉速，從而達到節能的目的。在實踐的過程中，要對驅動電源的電壓和頻率做節能設計，保證其轉速，以平滑調節的方式促使其能夠按照相應輸出量優化調整，進而實現節能目標。

③實現電動機的降壓節能。電動機的損耗是其所輸出的機械損耗與輸入的有功電功率的差值。而在三相異步電動機中，鐵耗和銅耗是其最主要的能耗點。因此，本文主要研究電動機損耗下相應的銅損耗和鐵損耗。根據其與轉子電流和工作電壓間的關系，可以不斷優化工作端的電壓，采取降壓的方式實現電動機降壓節能的目標。

2 降耗節能模塊

2.1 降耗節能模塊的設計

在三相異步電動機運行的過程中，可將其工作負載狀態分為恒轉負載和變轉矩負載。相關分析結果表明，要想實現電動機的降壓節能設計，不論電動機處于何種工作狀態下，都可以降低鐵損耗與銅損耗之和，抑或是降低電動機的輸出功率，為實現降壓節能的目標奠定基礎。

在設計節能模塊時，首先要設計調壓電力。當前交流調壓電路主要有斬波式和相控式2 種。基于相控式調壓電路下能夠為改變輸出電壓奠定基礎，并且整體結構簡單，實際運行反應速度快。基于斬波類型下的電路則是借助相應的全控開關器實現對電源的控制，進而為調節電動機的輸出電壓奠定基礎，同時，其反應速度也比較快。在設計降壓節能型電動機模塊時，使用的是第一種交流調壓電路。接入三相交流電源后，即可得出相應的相位差，即2π/3，從而搭建相應的調壓電路。在這一調壓電路下，借助雙窄脈沖晶閘，負載能夠通過相關電路。在實際應用的過程中，該電路的優勢是接線方便。對于觸發角調壓工作機制，當觸發角比續流角大時，電動機呈調壓狀態，能夠保證相應的晶閘管一直處于正確觸發的狀態；當觸發角在零與續流角之間時，電流為完整正弦波，調壓器處于失控狀態。為了解決這一問題，需要優化觸發脈沖。一般情況下，可以應用寬脈沖來解決。在調壓觸發模塊上，需要結合相位條件和脈寬條件進行設計。在相位條件下，要保證觸發信號與電機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。在應用調壓模塊時，受晶閘管的限制，需要根據電動機的型號配置相應的晶閘管，以滿足電動機的實際運行需求。針對電動機經常出現的過載等異常，可通過晶閘管來彌補。對于主回路，需要增設缺相保護繼電器保證調壓的高效運行。

2.2 降壓節能模型的應用效果

實際應用情況表明，無論三相異步電動機處于非恒定負載狀態下，還是處于恒定負載狀態下，應用調壓模塊都能夠起到良好的節能效果，能夠在降低電壓的基礎上有效提高節能率，在實現節能目標的基礎上提高該電動機的運行效益，延長其使用壽命。因此，將這一降壓節能設計應用于機床電機中，能夠在提高生產效益的同時進一步落實節能降耗發展理念，從根本上提升企業的競爭力，并為其可持續發展奠定基礎。

3 結束語

綜上所述，在三相異步電動機運行的過程中，經常會因負載狀態的存在而浪費大量的電能，而它又被廣泛應用于各領域中。因此，為了實現降壓節能的目標，本文明確了落實電動機節能降壓工作的入手點，完成對這一節能模塊的設計，并將其應用于普通機床中。結果表明，該調壓模塊能夠在降低能耗的基礎上，采用簡單、方便的接線安裝與運行維護方式提高電動機的實際運行效益，從而為提高相關應用行業的綜合效益，落實節能降耗的發展目標，為自身的穩健發展奠定基礎。