【文章內(nèi)容簡介】 ，在保證軸上機(jī)械功率輸出的前提下，通過降低電機(jī)的端電壓而減小電機(jī)自身的損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。雖然降壓可以降低鐵耗，而當(dāng)電壓降到一定程度之后，若繼續(xù)下降，則電流又要增加，因而又增加了銅耗。通過微機(jī)自動尋優(yōu)，讓鐵耗和銅耗都維持在最低的水平，也即電壓與電流的乘積——輸入的電功率達(dá)到最小值，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)節(jié)電目的。（3）突加負(fù)載控制 　　當(dāng)電動機(jī)軸上的負(fù)載急劇上升時，又要能在極短的時間內(nèi)（100ms）將電壓提升到額定值，保證軸上有足夠的功率輸出，否則電機(jī)就會發(fā)生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。所以微處理器在進(jìn)行輸入功率優(yōu)化控制的同時，又監(jiān)視負(fù)載功率的變化率，一旦負(fù)載功率的變化率超過預(yù)先設(shè)定的閾值時，即判定為突加負(fù)載，立即提升電機(jī)端電壓，保證電機(jī)對負(fù)載變化的快速響應(yīng)能力。 優(yōu)化節(jié)電的適用對象 　　對于電機(jī)轉(zhuǎn)速無嚴(yán)格要求，及不需要調(diào)速運(yùn)行的場合，特別是對于經(jīng)常大幅度變動的負(fù)載，或者長時間處于輕載或空載的電動機(jī)，例如軋鋼機(jī)、鍛壓機(jī)、抽油機(jī)等負(fù)載，使用優(yōu)化節(jié)電技術(shù)，可以收到明顯的節(jié)電效果。其節(jié)電量視電動機(jī)的負(fù)載系數(shù)及輕載運(yùn)行的時間長短而定。 降壓起動優(yōu)化節(jié)電計算實(shí)例 　　為一臺輕載運(yùn)行的Y1600—10/1730型6000V電動機(jī)配置一套優(yōu)化控制系統(tǒng)，著重計算其起動性能參數(shù)和節(jié)電效果。 　　Y1600—10/1730型電動機(jī)的原始數(shù)據(jù)：額定功率PN=1600kW，額定電壓UN=，額定電流IN=185A，額定轉(zhuǎn)速nN=595r/min；最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=，起動電流倍數(shù)=堵轉(zhuǎn)電流/額定電流=，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=，額定效率ηN=%，額定功率因數(shù) 。電動機(jī)額定負(fù)載時的有功損耗ΣPN=，電動機(jī)的空載損耗Po=，電動機(jī)的空載電流Io=，電動機(jī)帶額定負(fù)載時的無功功率QN=918Kvar，電動機(jī)的空載無功功率Qo=。(1) 輕載運(yùn)行降壓節(jié)電效果計算　?。?）不同負(fù)載系數(shù)下，電動機(jī)的最佳調(diào)壓系數(shù)Kum的計算按式（3）進(jìn)行，計算結(jié)果示于表2?！　。?）當(dāng)U=UN時，不同負(fù)載系數(shù)下，電動機(jī)的綜合功率損耗ΣPc的計算按（7）式進(jìn)行[1] ，計算結(jié)果示于表2………………（7）　　（3）按最佳電壓調(diào)節(jié)系數(shù)進(jìn)行調(diào)壓后節(jié)省的電量計算按式（4）、式（5）和式（6）進(jìn)行，計算結(jié)果示于表2。表2 按最佳調(diào)壓系數(shù)進(jìn)行降壓后節(jié)省的電量計算值電動機(jī)負(fù)載系數(shù)B 　 　 　 　 　 　最佳電壓調(diào)節(jié)系數(shù)Kum 　 　 　 　 　 　節(jié)省的有功功率△P（KW） 　 　 　 　 　節(jié)省的無功功率△Q（Kvar） 　 　 　 　 　節(jié)省的綜合有功功率△P+Kq△Q（Kvar） 　 　 　 　 　U=UN時電機(jī)綜合功率損耗ΣPC（KW） 　 　 　 　 　節(jié)電率（%）79%% 　% 　% 　11% 　4% 　(2) 降壓起動時電動機(jī)起動特性估算　　由電動機(jī)的原始數(shù)據(jù)得知，電動機(jī)直接起動時，起動參數(shù)如下：起動電流IK=，起動轉(zhuǎn)矩Mk=。 　?、?采用降壓起動時，調(diào)壓系數(shù)Ku的確定： ……………………………………………（8）　　式中：Un——電動機(jī)電壓，V； UN——電動機(jī)額定電壓，UN= MN——生產(chǎn)機(jī)械要求的最小起動轉(zhuǎn)矩，當(dāng)采用輕載起動方式時，MN≥。 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得 。　?、?采用降壓起動時，起動參數(shù)計算 　　起動電流In=KUIK=　　起動電壓Un=KUUN==2960V　　起動轉(zhuǎn)矩 　?、?降壓起動的節(jié)電效果計算　　直接起動時從電網(wǎng)吸收的無功功率計算[1]…………………………………（9）　　代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得　　降壓起動時從電網(wǎng)吸收的無功功率計算[1]…………………………………（10）　　代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得 　　節(jié)約的無功功率 amp。nbs 電網(wǎng)傳輸△Q所消耗的有功功率 △Pn=KQ△Qn== 　　降壓起動的無功節(jié)電率 4 異步電動機(jī)的調(diào)壓調(diào)速　　異步電動機(jī)的調(diào)壓調(diào)速屬低效調(diào)速方式，因?yàn)樵谡{(diào)速過程中始終存在轉(zhuǎn)差損耗，因此調(diào)壓調(diào)速有很大的限制，不是任何一臺普通的籠型電機(jī)加上一套晶閘管調(diào)壓裝置，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速的。 　　首先必須改變電動機(jī)的外特性，新的外特性必須使電動機(jī)有一個寬廣的穩(wěn)定的調(diào)速范圍。一般要采用高轉(zhuǎn)差率電機(jī)，交流力矩電機(jī)或在繞線式電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組中串接電阻的方法，并且要加上轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，才能進(jìn)行穩(wěn)定的調(diào)速。 　　其次是要將調(diào)速過程中由于轉(zhuǎn)差功率引起的轉(zhuǎn)子的溫升很好地導(dǎo)出機(jī)外，才能實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定工作。這里可采取旋轉(zhuǎn)熱管結(jié)構(gòu)，也可采取特殊風(fēng)道冷卻結(jié)構(gòu)，都是行之有效的方法。 　　在電力電子技術(shù)高度發(fā)展的今天，變頻調(diào)速裝置的價格已不再昂貴的情況下，再考慮調(diào)壓調(diào)速，似乎已無多大的現(xiàn)實(shí)意義了。5 智能馬達(dá)優(yōu)化控制器（IMOC系列）　　在對交流異步電動機(jī)的軟起動和優(yōu)化節(jié)電技術(shù)的長期深入研究的基礎(chǔ)上，研制成功了智能馬達(dá)優(yōu)化控制器（IMOC系列）。 　　該控制器采用了16位馬達(dá)控制專用單片微處理器Intel 80C 196MC，具有完善的檢測控制功能；主功率器件則采用具有世界高技術(shù)水平的專利產(chǎn)品——集成移相調(diào)控晶閘管模塊，該模塊突破以往晶閘管模塊的概念，將復(fù)雜的移相控制電路與晶閘管管芯創(chuàng)造性地集成為一體，組成一個完整的電力移相調(diào)控的開環(huán)系統(tǒng)。用它組成的控制器，不但使體積大大縮小，而且增加了設(shè)備的可靠性和抗干擾的能力。 　　在技術(shù)上更是集眾家之長，并大大突破國內(nèi)外同類產(chǎn)品的功能，除了起動保護(hù)，優(yōu)化節(jié)電外，還增加了風(fēng)機(jī)，水泵類負(fù)載的調(diào)速功能；抽油機(jī)間歇工作節(jié)電功能，無功功率就地補(bǔ)償功能。尤其是完善的保護(hù)功能：有過電流、過電壓、過負(fù)載、短路、接地、缺相、相間不平衡及功率模塊超溫和電機(jī)超溫保護(hù)等功能。是電機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保護(hù)神。該控制器具有以下功能特點(diǎn)： 　?。?）16位微電腦智能化控制，鍵盤設(shè)定，數(shù)碼顯示，操作簡單直觀。 　?。?）軟起動，軟停車功能，有效減小起動沖擊。 　?。?）優(yōu)化馬達(dá)運(yùn)行方式，節(jié)電、改善功率因數(shù)。 　?。?）風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載的調(diào)壓調(diào)速閉環(huán)控制功能。 　　（5）具有泵控制功能，可避免或減小液流喘振和“水錘”效應(yīng)。 　?。?）具有相平衡和電源電壓自動補(bǔ)償功能。 　?。?）具有完善的保護(hù)、報警功能。 　?。?）起動方式、起動電壓、起動電流、額定電流及負(fù)載類型等參數(shù)均可設(shè)定。 　?。?）具有遠(yuǎn)方控制及聯(lián)網(wǎng)通訊功能。 　?。?0）自診斷功能。 　　經(jīng)過在不同工業(yè)現(xiàn)場的長期使用，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 6 結(jié) 論　?。?）電子式軟起動器結(jié)構(gòu)簡單，較之傳統(tǒng)的△/Y起動器，自耦變壓器起動器具有無觸點(diǎn)、無噪音、重量輕、體積小，起動電流及起動時間可控制，起動過程平滑等優(yōu)點(diǎn)，并且維護(hù)工作量小。當(dāng)電動機(jī)空載或輕載時，節(jié)能效果顯著，特別適用于短時滿載，長時間空載的負(fù)載。 　?。?）對于高轉(zhuǎn)差電機(jī)，實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)，力矩電機(jī)等，尤其是在帶風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載時，有較好的調(diào)速性能，但不適用于普通的籠型電機(jī)調(diào)速。 　?。?）采用智能控制器，具有完善的電機(jī)保護(hù)功能，保護(hù)整定值設(shè)置方便，保護(hù)性能可靠。 　?。?）其最大缺點(diǎn)是由于采用晶閘管移相控制，故對電網(wǎng)及電機(jī)均存在諧波干擾。交流異步電機(jī)軟起動及優(yōu)化節(jié)能控制技術(shù)全面分析與研究摘 要：本文對交流異步電動機(jī)的軟起動和優(yōu)化節(jié)能運(yùn)行問題作了全面的分析和研究，提出了異步電動機(jī)起動和運(yùn)行的綜合控制方案。并研制成功了智能馬達(dá)優(yōu)化控制器（IMOC）。關(guān)鍵詞：異步電動機(jī) 軟起動 節(jié)能運(yùn)行 智能馬達(dá)優(yōu)化控制器。 1 前 言　　目前在工礦企業(yè)中使用著大量的交流異步電動機(jī)（包括380V/660V低壓電動機(jī)和3KV/6KV中壓電動機(jī)），有相當(dāng)多的異步電動機(jī)及其拖動系統(tǒng)還處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的狀態(tài)，白白地浪費(fèi)掉大量的電能。究其原因，大致是由以下幾種情況造成的：　　①由于大部分電機(jī)采用直接起動方式，除了造成對電網(wǎng)及拖動系統(tǒng)的沖擊和事故之外，8~10倍的起動電流造成巨大的能量損耗。 　　 　?、谠谶M(jìn)行電動機(jī)容量選配時，往往片面追求大的安全余量，且層層加碼，結(jié)果使電動機(jī)容量過大，造成“大馬拉小車”的現(xiàn)象，導(dǎo)致電動機(jī)偏離最佳工況點(diǎn)，運(yùn)行效率和功率因數(shù)降低。 　　　?、蹚碾妱訖C(jī)拖動的生產(chǎn)機(jī)械自身的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性考慮，往往要求電力拖動系統(tǒng)具有變壓、變速調(diào)節(jié)能力，若用定速定壓拖動，勢必造成大量的額外電能損失?！　‰妱訖C(jī)的非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況，早已引起國家有關(guān)部門的重視，并分別于1990年和1995年制定和修定了一個強(qiáng)制性的國家標(biāo)準(zhǔn)：《三相異步電動機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》（GB124971995）。希望依此來規(guī)范三相異步電動機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，國標(biāo)的發(fā)布對低壓電動機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起了很大的促進(jìn)作用，但對中壓電動機(jī)則收效甚微。其原因是：　?。?）中壓電動機(jī)一般容量較大，一旦發(fā)生故障，其影響也大，因此對節(jié)電措施的可靠性的要求就更高；　?。?）中壓電動機(jī)節(jié)電措施受電力電子功率器件耐壓水平的限制，節(jié)電產(chǎn)品的開發(fā)在技術(shù)上難度更大一些?！　〉侥壳盀樯?，國內(nèi)尚無成型的中壓電動機(jī)軟起動和節(jié)電運(yùn)行的產(chǎn)品面市。2 異步電動機(jī)的軟起動　　由于工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的不斷更新和發(fā)展，對電動機(jī)的起動性能提出了越來越高的要求，歸納起來有以下幾個方面： 　?、僖箅妱訖C(jī)有足夠大的，并且能平穩(wěn)提升的起動轉(zhuǎn)矩和符合要求的機(jī)械特性曲線； 　　②盡可能小的起動電流； 　?、燮饎釉O(shè)備盡可能簡單、經(jīng)濟(jì)、可靠，起動操作方便； 　?、芷饎舆^程中的功率消耗應(yīng)盡可能的少。根據(jù)以上相互矛盾的要求和電網(wǎng)的實(shí)際情況，通常采用的起動方式有兩種：一種是在額定電壓下的直接起動方式，另一種是降壓起動方式。 直接起動的危害　　直接起動是最簡單的起動方式，起動時通過閘刀或接觸器將電動機(jī)直接接到電網(wǎng)上。直接起動的優(yōu)點(diǎn)是起動設(shè)備簡單，起動速度快。但是直接起動的危害很大；　?、匐娋W(wǎng)沖擊：過大的起動電流（空載起動電流可達(dá)額定電流的4~7倍，帶載起動時可達(dá)8~10倍或更大），會造成電網(wǎng)電壓下降，影響其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行，還可能使欠壓保護(hù)動作，造成設(shè)備的有害跳閘。同時過大的起動電流會使電機(jī)繞組發(fā)熱，從而加速絕緣老化，影響電機(jī)壽命。 　　　?、跈C(jī)械沖擊：過大的沖擊轉(zhuǎn)矩往往造成電動機(jī)轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損，導(dǎo)致?lián)舸龣C(jī)；轉(zhuǎn)軸扭曲，聯(lián)軸節(jié)、傳動齒輪損傷和皮帶撕裂等。 　　　?、蹖ιa(chǎn)機(jī)械造成沖擊：起動過程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷，縮短使用壽命；影響傳動精度，甚至影響正常的過程控制。 所有這些都給設(shè)備的安全可靠運(yùn)行帶來威脅，同時也造成過大的起動能量損耗，尤其當(dāng)頻繁起停時更是如此。因此對電動機(jī)直接起動有以下限制條件：　　　?、偕a(chǎn)機(jī)械是否允許拖動電動機(jī)直接起動