【導(dǎo)讀】供電電壓質(zhì)量和電機(jī)就地?zé)o功補(bǔ)償?shù)?。論述了變頻器在風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)上節(jié)能的分。析與運(yùn)用，能明顯提高三相異步電動(dòng)機(jī)的效率。恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用這些方法，能較大程。顯的顯示三相異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能效果。

　　

【正文】 荷為； 55 kW X41%= kW，年經(jīng)濟(jì)效益為循環(huán)泵年節(jié)電量： ()24330=130680(kWh) ，平均電費(fèi)是 元 /kWh，即循環(huán)泵一年可以節(jié)省 130680=65340 元。 （ 2）豎爐的熱水循環(huán)水泵也是不能調(diào)速，而是利用出口閥門(mén)來(lái)控制水流量和管西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 網(wǎng)壓力，由于循環(huán)水泵的選擇是按最大負(fù)荷情況來(lái)選型，而在實(shí)際運(yùn)行中循環(huán)水泵留有較大的余量，循環(huán)水的流量與壓力是通過(guò)循環(huán)泵出、入口聯(lián)絡(luò)管上的調(diào)節(jié)閥來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而造成電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率較低，造成電能浪費(fèi)，為降低生產(chǎn)成本，我司也對(duì)熱水循環(huán)泵進(jìn)行了變頻改造。 一期熱水循環(huán)泵是 3備兩用，額定電流 ，額定功率 ，額定 cos ?為 ，運(yùn)行電流約為 28A。 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。一期 2臺(tái)水泵節(jié)省 78408 元。 二期熱水泵額定電流： ，額定功率 37kW，額定 cos ? 為 ，運(yùn)行電流約為 52A 則 P=√3IUcosφ= 52≈27(kW) 上變頻后熱水循環(huán)泵運(yùn)行電流為 30A，頻率 38Hz 即 76%，變頻器效率為 96%，負(fù)荷率為 η ， η=λ （ n1/n2） 2/= （ ） 2/≈70% 則平均運(yùn)行負(fù)荷為； 70%≈ ，年經(jīng)濟(jì)效益為循環(huán)泵年節(jié)電量：()24330=112464(kWh) ，平均電費(fèi)是 元 / kWh，即循環(huán)泵一年可以節(jié)省 112464=56323 元。一期 2臺(tái)水泵節(jié)省 112464 元。 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(guò)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)。當(dāng)壓力下降到設(shè)定值下限時(shí)，空壓機(jī)打開(kāi)進(jìn)氣閥，小型空壓機(jī)則又啟動(dòng)。傳統(tǒng)的控制方式容易對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，對(duì)空壓機(jī)本身也有一 定的損害，當(dāng)用氣量頻繁波動(dòng)時(shí)，尤其明顯。正常工作情況下，空氣被壓縮到儲(chǔ)氣罐?？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。當(dāng)空壓機(jī)出口壓力達(dá)到設(shè)定值上限時(shí)，通過(guò)油壓分路閥關(guān)閉進(jìn)氣口，同時(shí)打開(kāi)內(nèi)循環(huán)管路，作自循環(huán)運(yùn)行。此時(shí)用氣單位繼續(xù)用氣。當(dāng)壓力下降到設(shè)定值下限時(shí)，油壓分路閥關(guān)閉循環(huán)管路，打開(kāi)空氣進(jìn)口，空氣又由過(guò)濾器經(jīng)壓縮到儲(chǔ)氣罐中。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。尤其是能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。主電機(jī)轉(zhuǎn)速下 降，軸功率將下降很多。節(jié)能潛力相當(dāng)大。 、卸載供氣控制方式存在的問(wèn)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(lái)回變化。minP 是最低壓力值，即能夠保證用戶(hù)正常工作的最低壓力。一般情況下， minP 、maxP 之間關(guān)系可以用下式來(lái)表示： C maxP =（ 1+δ） minP 是一個(gè)百分?jǐn)?shù)，其數(shù)值大致在 10%～ 25%之 間。 而若采用變頻調(diào)速技術(shù)可連續(xù)調(diào)節(jié)供氣量的話(huà)，則可將管網(wǎng)壓力始終 維持在能滿(mǎn)足供氣壓力上，即 minP 附近。 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(guò) 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 ）。這一過(guò)程同樣是一個(gè)耗能過(guò)程。 （ 2）卸載時(shí)調(diào)節(jié)方法不合理所消耗的能量 通常情況下，當(dāng)壓力達(dá)到 maxP 時(shí)，空壓機(jī)通過(guò)如下方法來(lái)降壓卸載：關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)將分離罐中多余的壓縮空氣通過(guò)放空閥放空。這種調(diào)節(jié)方法要造成很大的能量浪費(fèi)。 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。根據(jù)空壓機(jī)運(yùn)行特性知： Q1 / Q2 = n1 / n2 H1 / H2 =（ n1 / n2） 2 P1 / P2 =（ n1 / n2） 3 式中 Q——— 空壓機(jī)供給管網(wǎng)風(fēng)量； H——— 管網(wǎng)壓力； P——— 電機(jī)消耗功率； n——— 空壓機(jī)轉(zhuǎn)速。 由上式可知，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速的 80%，則空壓機(jī)供給管網(wǎng)風(fēng)量降為 80%，管網(wǎng)壓力降為（ 80%） 2，電機(jī)消耗功率則降為（ 80%） 3，即 %，去除電機(jī)機(jī)械損耗和電機(jī)銅、鐵損耗等影響，節(jié)能效率也接近 40%，這就是調(diào)速節(jié)能的原理所在。 恒壓供氣控制方案的設(shè)計(jì) 應(yīng)用 變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行恒壓供氣。通過(guò)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(guò)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。本系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)方式，在原來(lái)的壓力儲(chǔ)氣罐上加裝一個(gè)壓力傳感器，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成 420mA的電信號(hào)，送到變頻器內(nèi)部的 PID 調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器將信號(hào)與壓力設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后輸出控制信號(hào)，變頻器根據(jù)該信號(hào)輸出頻率，改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)供氣壓力，保持壓力的恒定，使空壓機(jī)始終處于節(jié)電運(yùn)行狀態(tài) . 同時(shí)，該方案可增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護(hù)系統(tǒng)，另外，采用該方案后，空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來(lái)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng) 給空壓機(jī)帶來(lái)的機(jī)械沖擊。 實(shí)際應(yīng)用計(jì)算 以一臺(tái) 65KW、 380V空壓機(jī)為例： 每天工作 24 小時(shí)，全年運(yùn)行 320 天，電費(fèi)為 元 /度，電機(jī)工作效率 80%，節(jié)電西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 效果按 20%計(jì)算： 投資費(fèi)用： 元 /臺(tái) 年節(jié)省電費(fèi) =65KW24 小時(shí) /天 320 天 /年 元 /度 80%電機(jī)工作效率 20%節(jié)電效果 = 元。 回收期 = 247。= 年。 以一臺(tái) 55KW、 380V空壓機(jī)為例： 每天工作 24 小時(shí)，全年運(yùn)行 320 天，電費(fèi)為 元 /度，電機(jī)工作效率 80%，節(jié)電效果按 20%計(jì)算： 投資費(fèi)用： 元 /臺(tái) 年節(jié)省電費(fèi) =55KW24 小時(shí) /天 320 天 /年 元 /度 80%電機(jī)工作效率 20%節(jié)電效果 = 元。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 總結(jié) 通過(guò)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理的分析，本論文 圍繞 對(duì) 三相異步電動(dòng)機(jī)有效節(jié)能，通過(guò)變頻調(diào)速，無(wú)功損耗，電動(dòng)機(jī)的選擇等方法來(lái)闡述了三相異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能巨大潛力，在研究中運(yùn)用了計(jì)算和實(shí)例來(lái)證明三相異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能效果和結(jié)果，基本完成了課題的研究，但仍是處于理論當(dāng)中，要把理論向?qū)嶋H運(yùn)用中轉(zhuǎn)換還有很大的差距。 由于自己的能力有限， 在有些方面闡述的也不是很到位，但我通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì) ，我更加深刻的理論以實(shí)際聯(lián)系的重要性，在學(xué)習(xí)過(guò)程中要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度很向上的進(jìn)取心，這樣才能不斷提高自己，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我也認(rèn)識(shí)到了自己的不足，促使我以后后會(huì)更加努力。 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(wèn)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(kāi)拓進(jìn)取的作風(fēng)。在這里非常感謝 閻老師的指導(dǎo)和幫助，并致以誠(chéng)摯的謝意！ 同時(shí)感謝和我一個(gè)小組的同學(xué)，你們也給我很大的幫助和自信，謝謝所有關(guān)心我的同學(xué)和老師，在此我向你們致以真誠(chéng)的謝意！ 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 參考文獻(xiàn) [1]胡 新 晚 ， 雷 美 艷 . 從 節(jié) 能 的 觀 點(diǎn) 談 電 動(dòng) 機(jī) 的 選 用 [J].電氣時(shí) 代 ， 2021(3). [2]周 希 章 .節(jié) 電 技 術(shù) 與 方 法 [M].北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社， 2021. [3]梁南丁 .風(fēng)機(jī)水泵類(lèi)負(fù) 載 電動(dòng)機(jī)的高效節(jié)能運(yùn)行 方 式 [J].機(jī)電 產(chǎn) 品開(kāi)發(fā)與 創(chuàng) 新，2021， 19(3) [4]王 益 全 .電 動(dòng) 機(jī) 原 理 與 實(shí) 用 技 術(shù) [M].北 京 ： 科 學(xué) 出 版社 ， 2021 [5]顧 繩 谷 .電 機(jī) 及 拖 動(dòng) 基 礎(chǔ) [M].北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社， 2021 [6]顧繩谷．電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)［下、上冊(cè)］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021(8)． [7]閻治安 崔新藝 蘇少平． 電機(jī)學(xué)［第 2版］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021(8)． [8]陳世坤．電機(jī)設(shè)計(jì)（第 2版）．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021(3)． [9]唐任遠(yuǎn)．現(xiàn)代永磁電機(jī)理論與設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021(8)． [10]單片機(jī)通訊技術(shù)與工程實(shí)踐 . 求是科技，人民郵電出版社， 2021. [11]王季秩 陳景華 陸培慶 . 電機(jī)實(shí)用技術(shù) .上海：上海科學(xué)出版社， 1999(4) [12]牛玉敏 . 電動(dòng)機(jī)的節(jié)電改造 .防爆電機(jī)第 44卷（總第 150期） . 2021(5)． [13]顧積棟 . 直線(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī) — 原理、設(shè)計(jì)、控制及試驗(yàn) . 西安交通大學(xué)教務(wù)處輕印，2021(8). [14]魚(yú)振民 . 電機(jī) CAD技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)（修訂版） .西安交通大學(xué)教務(wù)處輕印， 2021(8). [15]單相異步電機(jī)的原理和設(shè)計(jì) . 西安交大電機(jī)教研室 .西安交通大學(xué)教務(wù)處輕印，1990(12). [16]崔曉麗 閆治安 易萍虎 . 一種實(shí)用型數(shù)字化無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng) . 微電機(jī)第 36 卷（總第 131期） . 2021(2)． [17]電氣工程師手冊(cè)（第二版）第 7篇第 8章．《電氣工程師手冊(cè)》（第二版）編輯委員會(huì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021(6).