【正文】 器、變極電動(dòng)機(jī)、電磁耦合調(diào)速器、變頻調(diào)速裝置等。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 降低發(fā)熱損耗： （ 1）優(yōu)化電機(jī)內(nèi)電與磁的合理匹配； （ 2）選用優(yōu)質(zhì)的繞組材料； （ 3）選用損耗與磁性能匹配合理的鐵芯材料； （ 4）有效增大銅面積。 (2)采 用較 大 截面 的 銅導(dǎo) 線 ，縮 短 繞 組 端部 長 度 ， 增 大 電機(jī)的滿 槽 率，達(dá)到 減小導(dǎo)線電 阻 與定 子 電 流 、降低定子銅損的目的 。如現(xiàn)在我國風(fēng)機(jī)的平均運(yùn)行效率為 60%，水泵的平均運(yùn)行效率只有 51%。如果按照每年正常供氣 350 天計(jì)算 (只在檢修時(shí)間停機(jī) )，年節(jié)約電能為 。 變頻器 和 PLC 的控制模式和節(jié)能效益 采用變頻凋速控制時(shí)，就把管網(wǎng)壓力作為控制對(duì)象，壓力變送器 YB 將儲(chǔ)氣罐的壓力 P 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送給 PLC 的 PID 調(diào)節(jié)器，與壓力設(shè)定值 P0 作比較，并根據(jù)差值的大小按既定的 PID 控 制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)送變頻器，通過變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際壓力 P 始終接近設(shè)定壓力P0。在壓力值達(dá)到最小后，檢測(cè)元件檢測(cè)到壓力低信號(hào)，這時(shí)控制元件會(huì)打開進(jìn)氣閥門，空壓機(jī)對(duì)氣體做功，氣壓會(huì)持續(xù)上升直到最大壓力值。卸載后空壓機(jī)沒有進(jìn)氣，但電機(jī)依然維持在工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，造成電能的浪費(fèi) 。 變頻器 節(jié) 能應(yīng)用的場(chǎng)合 變 頻器 在有的地方有 節(jié)能 效果，有的地方可能沒有。 從公式可知，對(duì) 1E 和 1f 進(jìn)行適當(dāng)控制即可維持磁通量不變。另外，由于電網(wǎng)側(cè)采用可控硅移相整流，故輸入電流諧波較大，容量大時(shí)對(duì)電網(wǎng)會(huì)有一定的影響。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個(gè)繞組的外形像一個(gè)鼠籠，故稱籠型繞組。封閉式電機(jī)的機(jī)座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護(hù)式電機(jī)的機(jī) 座兩端端蓋開有通風(fēng)孔，使電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的空氣可直接對(duì)流，以利于散熱。 因而研究 三相異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能技術(shù)是非常迫切和必要的 ， 開發(fā)帶有節(jié)能的產(chǎn)品勢(shì)在必行 。實(shí)際運(yùn)行中的電機(jī)，由于產(chǎn)品容量的不連續(xù)性，安全系數(shù)過高的選擇等，經(jīng)常處于負(fù)載，甚至輕載，使電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)較小，效率很低，電能的浪費(fèi)十分嚴(yán)重。面對(duì)不可再生的一次能源，如 石油 、 煤 、 天然 氣等資源的枯竭，全世界對(duì)于節(jié)能的呼聲越來越高。電動(dòng)機(jī)是電能消耗的最大用戶，也是節(jié)電潛力最大的用戶。人類社會(huì)要發(fā)展，必須建筑在大量消耗能源的基礎(chǔ)上。 恰當(dāng)?shù)剡\(yùn) 用 這些方 法 ， 能 較大程度 地提 高 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的效率和功率因數(shù) ， 通過運(yùn)用這些方法進(jìn)行節(jié)能計(jì)算能明顯的顯示三相異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能效果?？諝鈮嚎s機(jī) 。緩解我國能源資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾，必須立足國內(nèi)，顯著提高能源資源利用效率。 根據(jù) 國 家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定 ， 異步電動(dòng) 機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)可分為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀 態(tài) 、 允許運(yùn)行狀態(tài)和非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率與負(fù)載的大小有關(guān)。 高效率運(yùn)行不僅可以節(jié)省電動(dòng)機(jī)在非滿載情況下的功率損耗 , 提高工功率因數(shù) 、 節(jié) 約能源 ， 而且對(duì)于裝置自身的冷卻和控制環(huán)境污染方面也有重要的意義 。 定子鐵心一般由 或 毫米厚 、 表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組 。轉(zhuǎn)子鐵心 所用材料與定子一樣，由 毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的 槽 ，用來安置轉(zhuǎn)子繞組。（ 2） 繞線式轉(zhuǎn)子：繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是一個(gè)對(duì)稱的三相繞組，一般接成星形，三個(gè)出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)集流環(huán)上，再通過電刷與外電路聯(lián)接。此外變頻器還可以按其供電電壓、按供電電源的相數(shù)、按其功能、按輸出電壓調(diào)節(jié)方式、按控制方式等類型分類。即水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。除此之外，無所謂節(jié)不節(jié)電?？諌簷C(jī)的進(jìn)氣口和 出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉(zhuǎn)子的槽和陽轉(zhuǎn)子的齒在主電機(jī)驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。（ 2）卸載時(shí)電能的消耗。在傳統(tǒng)的接觸器直接加工 頻電源控制電機(jī)模式下，正常生產(chǎn)情況時(shí)，壓力維持在 ～ 范圍內(nèi)，空壓機(jī)進(jìn)氣閥門開關(guān)都呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，即閥門打開加載時(shí)間約為 118s，關(guān)閉卸載時(shí)間約為 96s(即加載時(shí)間占總時(shí)間的 55%，卸載時(shí)間約占 45%） 。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 第 4 章 電動(dòng)機(jī)節(jié)能方面的分析與研究 目前在電機(jī)節(jié)能方面存在的主要問題 舊 (淘汰 )型電機(jī)的使用 我 國 20世紀(jì)七八十年代制造，六七十年代技術(shù)水平的 J、 JO、 JO2系列及其相應(yīng)水平的派生電機(jī)，現(xiàn)在約占裝機(jī)容量的 3%～ 5%，即約 2 000萬 kW，這些電機(jī)采用 E級(jí)絕緣，體積較大，起動(dòng)性能較差，效率較低。三相電壓的不對(duì)稱度越大，電壓越低，則損耗越大。 電動(dòng)機(jī)節(jié)能的基本原理：電動(dòng)機(jī)節(jié)能的過程就是提高其效率的過程。 結(jié)論：電動(dòng)機(jī)節(jié)能的原理是通過對(duì)電動(dòng)機(jī)的電、磁、機(jī)械和通風(fēng)的優(yōu)化，優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)制造工藝的使用，并結(jié)合先進(jìn)全面的試驗(yàn)及測(cè)試手段，切實(shí)有效地降低電動(dòng)機(jī)的各方面損耗。 另外，合理調(diào)整電動(dòng)機(jī)配套使用，可使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在高效率工作區(qū)，達(dá)到節(jié)能的目的。 合理選用電動(dòng)機(jī)類型： 選擇電動(dòng) 機(jī)類型除了滿足拖動(dòng)功能外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能。對(duì)于負(fù)載率小于 40%的三角形接法電動(dòng)機(jī)可改為星型接法，以提高其效率。啟動(dòng)電流在 倍額定電流之間可調(diào)，啟動(dòng)時(shí)間可調(diào)。由于啟動(dòng)裝置熱容量大，幾乎無需維修，因此在水泥企業(yè)的相關(guān)電動(dòng)機(jī)上有明顯的推廣價(jià)值。變頻調(diào)速確實(shí)穩(wěn)定可靠，節(jié)能顯著，建議對(duì)直流調(diào)速、電磁滑差調(diào)速的設(shè)備進(jìn)行變頻調(diào)速改造。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 原理及補(bǔ)償類型 籠型電動(dòng)機(jī)通常采用并聯(lián)電容器就地補(bǔ)償?shù)姆椒ā? 循環(huán)泵運(yùn)行電流約為 70 A，額定電流為 ，額定功率 55 kW。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 第 6 章 空氣壓縮機(jī)節(jié)能 的分析與研 究 空氣壓縮機(jī)的工作原理 目前空壓機(jī)上都采用兩點(diǎn)式控制（上、下限控制）或啟停式控制（小型空氣壓縮機(jī)），也就是當(dāng)壓縮氣體氣缸內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值上限時(shí)，空壓機(jī)通過本身氣壓或油壓關(guān)閉進(jìn)氣閥，小型空氣壓縮機(jī)則停機(jī)。在靜態(tài)，原起動(dòng)方式（ Y△）， 及加載、卸載時(shí)對(duì)電網(wǎng)供配電設(shè)備及鏍桿都會(huì)造成極大的沖擊。 由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機(jī)較之變頻系統(tǒng)控制下的空壓機(jī)，所浪費(fèi)的能量主要在 2 個(gè)部分： （ 1）壓縮空氣壓力超過 minP 所消耗的能量 在壓力達(dá)到 minP 后，原控制方式?jīng)Q定其壓 力會(huì)繼續(xù)上升（直到 maxP ）。通過壓力變送器采集實(shí)際壓力 P 送給 PID智能調(diào)速器，與壓力設(shè)定值 P0 作比較，并根據(jù)差值的大小按既定的 PID 控制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)送變頻調(diào)速器 VVVF，通過變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際壓力 P 始終接近設(shè)定壓力 P0。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 致謝 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中感謝閻老師對(duì)我的精心指導(dǎo)，感謝閻老師始終的督促我的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程，我在閻老師指導(dǎo)下受益匪淺，閻老師不僅幫助我解決了畢業(yè)設(shè)計(jì)的許多問題，還使我懂得了在做任何事上都要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，開拓進(jìn)取的作風(fēng)。= 年。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能原理 采用變頻器控制空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到節(jié)能是一種較為科學(xué)的控制方法。 、卸載供氣控制方式存在的問題 我們知道，加、載控制方式使得壓縮氣體的壓力在 minP ～ maxP 之間來回變化?？諌簷C(jī)各點(diǎn)的檢測(cè)（包括壓縮空氣溫度、壓力，鏍桿溫度、冷卻水壓力、溫度和油壓、油溫等等）和整體控制 由主控制單板機(jī)控制。 則 UI3 cos ? =28≈ (kW) 上變頻后熱水循環(huán)泵運(yùn)行電流為 15A，頻率 30Hz，變頻器效率為 96%，負(fù)荷率為 η ， η=λ （ n1/n2） 2/= （ ） 2/≈43% 則平均運(yùn)行負(fù)荷為； 43%≈8kW ，年經(jīng)濟(jì)效益為循環(huán)泵年節(jié)電量：()24330=78408(kWh) ，平均電費(fèi)是 元 / kWh，即循環(huán)泵一年可以節(jié)省 78408=39204 元。在原料磨 l000kW 電動(dòng)機(jī)上采用了靜止式進(jìn)相機(jī)補(bǔ)償 ，電動(dòng)機(jī)溫升下降了 16℃ ，功率因數(shù)升為 ，一次電流降低 16%；每年節(jié)約電費(fèi) 萬元。 1 臺(tái) 460kW 噴槍泵上使用已有 2 年，投入前一次運(yùn)行電流平均為 42A，投入后平均電流降低為 36A。 中、小型繞線電動(dòng)機(jī) 主要采用頻敏電阻器和油浸電阻器啟動(dòng)，由于有滑環(huán)、碳刷、短路環(huán)等零件與繼電器、交流接觸器、頻敏或油浸變阻器等電器元件組成的啟動(dòng)系統(tǒng)都安裝在粉塵較大的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，因此它具有故障率高、維修量大的缺點(diǎn)，經(jīng)常影響設(shè)備的正常運(yùn)行，而無刷無環(huán)啟動(dòng)器較好地解決了上述問題，它是一種啟動(dòng)平滑，不改變運(yùn)行特性且不受粉塵干擾的啟動(dòng)設(shè)備。根據(jù)電動(dòng)機(jī)參數(shù)和負(fù)載要求的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，能方便地配置適當(dāng)?shù)膯?dòng)電阻值獲得最佳的啟動(dòng)參數(shù)，即在較小的啟動(dòng)電流下，獲得足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 低壓籠型大中型電動(dòng)機(jī) 若采 用全壓直接啟動(dòng)方式，這要求電力系統(tǒng)有足夠大的容量，而實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電力系統(tǒng)負(fù)載率很低， 影響供電效率，并且用直接啟動(dòng)方式易燒毀開關(guān)、電動(dòng)機(jī)，影響電網(wǎng)其他設(shè)備的運(yùn)行，往往為了盡量減少電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)次數(shù)而寧愿讓電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)而不停車，造成大量浪費(fèi)。隨著異步電動(dòng)機(jī)制造水平的提高，新設(shè)備已很少采用。 20 世紀(jì) 80 年代中期即在全國推廣應(yīng)用。 將定子繞組改線成星 — 三角形星 混合串接繞組，按負(fù)荷大小轉(zhuǎn)換星形接法或三角形接法，有利于改善繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)波形及降低繞組工作電流，達(dá)到高效節(jié)能的目的。 有效降低電機(jī)損耗 電機(jī)損耗分類： （ 1）發(fā)熱損耗： p= pcu1+ pFe + pcu2 ；（ 2）雜散損耗： pad ；（ 3）風(fēng)磨損耗： pmec + pad。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 減少有功損耗以提高電動(dòng)機(jī)效率 異步電動(dòng) 機(jī)的損 耗 分為有功損耗與無功損耗 兩 種 ， 減 少 有功損耗 ， 就能提高電 動(dòng)機(jī)的效 率 ，從 而 達(dá) 到 節(jié)能的目的，這可以從兩個(gè)方面進(jìn)行 在 電機(jī)的設(shè)計(jì)、制造與改進(jìn)方 面 對(duì)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與制造要做到 ： (1)采 用較 薄 的低 損 耗硅 鋼 片， 減 少 電 機(jī)的 渦 流 損 耗 ； 加長電機(jī) 鐵 芯，用較 多的硅鋼片達(dá)到 減 少 磁 密、降低鐵損的目的 。 電機(jī)負(fù)載率低 由于電動(dòng)機(jī)選擇不當(dāng)，富裕量過大或生產(chǎn)工藝變化，使得電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作負(fù)荷遠(yuǎn)低于額定負(fù)荷，大約占裝機(jī)容量 30% ～ 40% 的電機(jī)在 30% ～ 5