【正文】 它是通過(guò)變頻調(diào)速改變軸輸出功率，達(dá)到減少輸入功率節(jié)省電能的目的。電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能是目前中國(guó)節(jié)能市場(chǎng)上最具商業(yè)潛力的領(lǐng)域。 六、結(jié)束語(yǔ) 電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能是國(guó)家發(fā)改委啟動(dòng)的十大重點(diǎn)節(jié)能工程之一。一般交流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線是一定的，理論和實(shí)際都已證明，當(dāng)負(fù)載功率小于電動(dòng)機(jī)的額定功率時(shí)，其效率隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的減少而降低，也就是說(shuō)，電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)會(huì)相對(duì)費(fèi)電。這是體現(xiàn)節(jié)電效果的三個(gè)條件。第二，裝置本身具有節(jié)電功能（軟件支持）。五、變頻節(jié)能使用誤區(qū) 變頻器在工頻下運(yùn)行，具有節(jié)電功能，是事實(shí)。 論　　（1）電子式軟起動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較之傳統(tǒng)的△/Y起動(dòng)器，自耦變壓器起動(dòng)器具有無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)噪音、重量輕、體積小，起動(dòng)電流及起動(dòng)時(shí)間可控制，起動(dòng)過(guò)程平滑等優(yōu)點(diǎn)，并且維護(hù)工作量小。 6 　　（10）自診斷功能。 　　（8）起動(dòng)方式、起動(dòng)電壓、起動(dòng)電流、額定電流及負(fù)載類(lèi)型等參數(shù)均可設(shè)定。 　?。?）具有相平衡和電源電壓自動(dòng)補(bǔ)償功能。 　?。?）風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)負(fù)載的調(diào)壓調(diào)速閉環(huán)控制功能。 　?。?）軟起動(dòng)，軟停車(chē)功能，有效減小起動(dòng)沖擊。是電機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保護(hù)神。 　　在技術(shù)上更是集眾家之長(zhǎng)，并大大突破國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的功能，除了起動(dòng)保護(hù)，優(yōu)化節(jié)電外，還增加了風(fēng)機(jī)，水泵類(lèi)負(fù)載的調(diào)速功能；抽油機(jī)間歇工作節(jié)電功能，無(wú)功功率就地補(bǔ)償功能。 　　該控制器采用了16位馬達(dá)控制專(zhuān)用單片微處理器Intel 80C 196MC，具有完善的檢測(cè)控制功能；主功率器件則采用具有世界高技術(shù)水平的專(zhuān)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(gè)完整的電力移相調(diào)控的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。5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。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。 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速　　異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速屬低效調(diào)速方式，因?yàn)樵谡{(diào)速過(guò)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(tái)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?！鱌n=KQ 電網(wǎng)傳輸△Q所消耗的有功功率 nbs …………………………………（10）　　代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得 …………………………………（9）　　代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得IK=　　起動(dòng)電壓Un=KU 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得 。 MN——生產(chǎn)機(jī)械要求的最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)采用輕載起動(dòng)方式時(shí)，MN≥。 　?、?采用降壓起動(dòng)時(shí)，調(diào)壓系數(shù)Ku的確定：……………………………………………（8）　　式中：Un——電動(dòng)機(jī)電壓，V； 表2(1) 輕載運(yùn)行降壓節(jié)電效果計(jì)算　?。?）不同負(fù)載系數(shù)下，電動(dòng)機(jī)的最佳調(diào)壓系數(shù)Kum的計(jì)算按式（3）進(jìn)行，計(jì)算結(jié)果示于表2。 。 　　為一臺(tái)輕載運(yùn)行的Y1600—10/1730型6000V電動(dòng)機(jī)配置一套優(yōu)化控制系統(tǒng)，著重計(jì)算其起動(dòng)性能參數(shù)和節(jié)電效果。 降壓起動(dòng)優(yōu)化節(jié)電計(jì)算實(shí)例其節(jié)電量視電動(dòng)機(jī)的負(fù)載系數(shù)及輕載運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)短而定。 　　當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載急劇上升時(shí)，又要能在極短的時(shí)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(huì)發(fā)生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。（3）突加負(fù)載控制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。共中鐵耗與輸入電壓的平方成正比，而銅耗則與其電流的平方成正比，只有在銅耗等于鐵耗時(shí)，電機(jī)的效率最高，損耗PS最小。故這種方法是不能達(dá)到最佳節(jié)電效果的，并且理論與實(shí)踐都已證明，過(guò)高的功率因數(shù)值對(duì)于異步電機(jī)來(lái)說(shuō)，并不節(jié)電。這是一種間接節(jié)電法：控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，而目的是節(jié)電。 測(cè)量值達(dá)到設(shè)定值為止，實(shí)現(xiàn)了節(jié)電； 值，與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值比較，當(dāng)實(shí)際值低于設(shè)定值時(shí)，說(shuō)明電動(dòng)機(jī)為輕載，通過(guò)降低電動(dòng)機(jī)的端電壓來(lái)提高 ）控制法：　　最早出現(xiàn)的異步電機(jī)優(yōu)化節(jié)電器為№La …………………………………………（5）　　節(jié)約的電能：…………………………………………………（6）式中：QN—電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)的無(wú)功功率（Kvar）；　　文獻(xiàn)[1]給出了輕載電動(dòng)機(jī)采用降壓節(jié)電措施后，節(jié)約電能的計(jì)算公式為：節(jié)約的有功功率 ………………………………………（4）　　節(jié)約的無(wú)功功率：不同負(fù)載下最佳電壓調(diào)節(jié)系數(shù)Kum可按電動(dòng)機(jī)的負(fù)載系數(shù)β由下式確定[1]：……………………………………………………（3）　　式中： —電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)的有功損耗（kW）；Po—電動(dòng)機(jī)的空載損耗（kW）；　　K—計(jì)算系數(shù)，K=（PoPfw）/ΣPN；　　Pfw—電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損耗（kW）；　　β—電動(dòng)機(jī)的負(fù)載系數(shù)，β=P2/PN實(shí)際上，電動(dòng)機(jī)效率隨電壓降低而變化的關(guān)系呈馬鞍形曲線，對(duì)應(yīng)于每一個(gè)輸出功率（或負(fù)載系數(shù)），必然存在一個(gè)最佳調(diào)壓系數(shù)Kum，當(dāng)Ku=Kum時(shí)，電動(dòng)機(jī)的損耗最低，效率最高。理論分析表明電動(dòng)機(jī)的力能指標(biāo)（運(yùn)行效率與功率因數(shù)）與其端電壓之間存在如下的數(shù)量關(guān)系[2]：……………………………………（1）…………………………………………………（2）SN和S—電動(dòng)機(jī)額定工況和降壓運(yùn)行的轉(zhuǎn)差率；和 —電動(dòng)機(jī)額定工況和降壓運(yùn)行的功率因數(shù)；　　ηN和η—電動(dòng)機(jī)額定工況和降壓運(yùn)行的效率；KU—電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓系數(shù)，KU=U/UN；　　UN和U—電動(dòng)機(jī)額定電壓和降壓運(yùn)行時(shí)的實(shí)際電壓；　　K1—電動(dòng)機(jī)的空載電流系數(shù)，K1=Io/IN；　　IN和Io一電動(dòng)機(jī)的額定電流和空載電流。在這種情況下，電動(dòng)機(jī)的總損耗就可降低，定子溫升，運(yùn)行效率和功率因數(shù)同時(shí)得到改善。這是因?yàn)樵谳p載運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)差率大大小于額定值，轉(zhuǎn)子電流并不大，在降壓運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流增加的數(shù)值有限。因而，一般規(guī)程都規(guī)定了電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)電壓變化范圍不得超過(guò)額定電壓的95%~110%。但與此同時(shí)，隨電壓平方變化的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也迅速下降而小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)只能依靠增大轉(zhuǎn)差率，提高電磁轉(zhuǎn)矩以達(dá)到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡的狀態(tài)。 異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和優(yōu)化節(jié)電控制技術(shù)但是變頻器的價(jià)格就要比軟起動(dòng)器的價(jià)格高得多了。此時(shí)只能采用變頻軟起動(dòng)?！　?yán)格地講，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)當(dāng)小于額定轉(zhuǎn)矩50%的拖動(dòng)系統(tǒng)，才適合使用軟起動(dòng)器解決起動(dòng)沖擊問(wèn)題。 　　(1) 生產(chǎn)設(shè)備精密，不允許起動(dòng)沖擊，否則會(huì)造成生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品不良后果的場(chǎng)合； 軟起動(dòng)器的適用場(chǎng)合 軟起動(dòng)器與傳統(tǒng)降壓起動(dòng)器的比較軟起動(dòng)器與傳統(tǒng)降壓起動(dòng)器的性能。軟起動(dòng)器帶來(lái)的最大好處是軟停車(chē)和制動(dòng) 停車(chē)，軟停車(chē)消除了拖動(dòng)系統(tǒng)的反慣性沖擊，對(duì)于水泵 就是“水錘”效應(yīng)；制動(dòng)停車(chē)則在一定場(chǎng)合代替了反接 制動(dòng)停車(chē)功能?！　?5) 電壓控制起動(dòng)是用在輕載起動(dòng)的場(chǎng)合，在保證起動(dòng)壓降的前提下使電動(dòng)機(jī)獲得最大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡可能地 縮短起動(dòng)時(shí)間，是最優(yōu)的輕載軟起動(dòng)方式。所不同的是在起動(dòng)的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩，克服拖動(dòng)系統(tǒng)的靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，可縮短起動(dòng)時(shí)間。它的缺點(diǎn)是起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。這種起動(dòng)方式的特點(diǎn)是起動(dòng)電流相對(duì)較大，但起動(dòng)時(shí)間相對(duì)較短，適用于重載起動(dòng)的電機(jī)。改進(jìn)的方法是采用雙鈄坡起動(dòng)：輸出電壓先迅速升至U1，U1為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)所需的最小轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的電壓值，然后按設(shè)定的速率逐漸升壓，直至達(dá)到額定電壓?！　?2) 電壓鈄坡起動(dòng)：輸出電壓由小到大鈄坡線性上升，將傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)變有級(jí)為無(wú)級(jí)，主要用在重載起動(dòng)。）對(duì)電網(wǎng)電壓影響小。目前的軟起動(dòng)器一般有以下幾種起動(dòng)方式：　　(1) 限流軟起動(dòng)：限流起動(dòng)顧名思義就是在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中限制其起動(dòng)電流不超過(guò)某一設(shè)定值（Im）的軟起動(dòng)方式。當(dāng)起動(dòng)過(guò)程完成后，一般起動(dòng)器將旁路接觸器吸合，短路掉所有的晶閘管，使電動(dòng)機(jī)直接投入電網(wǎng)運(yùn)行，以避免不必要的電能損耗。新型的電子式軟起動(dòng)器的主回路一般都采用晶閘管調(diào)壓電路，調(diào)壓電路由六只晶閘管兩兩反向并聯(lián)組成，串接于電動(dòng)機(jī)的三相供電線路上。 其他還有延邊三角形起動(dòng)，定子串電阻起動(dòng)等方法。 　　(5) 對(duì)于繞線式異步電動(dòng)機(jī)，可在轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器或水電阻實(shí)現(xiàn)起動(dòng)，待起動(dòng)完成后再將其切除。但電抗器成本高，水電阻損耗又大。 　　(3) 磁控軟起動(dòng)器：磁控軟起動(dòng)器是利用控磁限幅調(diào)壓的原理，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中電壓可由一個(gè)較低的值平滑地上升到全壓，使電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩勻速增加，起動(dòng)特性變軟，并可實(shí)現(xiàn)軟停車(chē)。其優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電壓可以選擇，、以適應(yīng)不同負(fù)載的要求。 　?。?）自耦變壓器降壓起動(dòng)：三相自耦變壓器（也稱(chēng)補(bǔ)償器）高壓邊接電網(wǎng)，低壓邊接電動(dòng)機(jī)，一般有幾個(gè)分接頭，可選擇不同的電壓比，相對(duì)于不同起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的負(fù)載。在電動(dòng)機(jī)輕載或空載運(yùn)行時(shí)，也可利用該起動(dòng)設(shè)備作降壓運(yùn)行，以提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率。由于起動(dòng)電壓為運(yùn)行電壓的缺點(diǎn)是有二次電流沖擊，設(shè)備故障率高，需要經(jīng)常維護(hù)，所以不宜使用在頻繁起動(dòng)的設(shè)備上。起動(dòng)電壓為220V，運(yùn)行電壓為380V。傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)有以下幾種方法：　?。?）星形/三角形轉(zhuǎn)換器：這種方法適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組采用△接法的電動(dòng)機(jī)。 老式降壓起動(dòng)方式的適用場(chǎng)合及性能比較： 　　降壓起動(dòng)的目的是減小起動(dòng)電流，但它同時(shí)也使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降了。對(duì)于中、大功率的電動(dòng)機(jī)一般都不允許直接起動(dòng)，而要求采用一定的起動(dòng)設(shè)備，方可完成正常的起動(dòng)工作。 所有這些都給設(shè)備的安全可靠運(yùn)行帶來(lái)威脅，同時(shí)也造成過(guò)大的起動(dòng)能量損耗，尤其當(dāng)頻繁起停時(shí)更是如此。 　　　?、蹖?duì)生產(chǎn)機(jī)械造成沖擊：起動(dòng)過(guò)程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門(mén)的損傷，縮短使用壽命；影響傳動(dòng)精度，甚至影響正常的過(guò)程控制。同時(shí)過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)使電機(jī)繞組發(fā)熱，從而加速絕緣老化，影響電機(jī)壽命。直接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，起動(dòng)速度快。 異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)　　由于工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的不斷更新和發(fā)展，對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能提出了越來(lái)越高的要求，歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面： 　?、僖箅妱?dòng)機(jī)有足夠大的，并且能平穩(wěn)提升的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和符合要求的機(jī)械特性曲線； 　?、诒M可能小的起動(dòng)電流； 　?、燮饎?dòng)設(shè)備盡可能簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠，起動(dòng)操作方便； 　　④起動(dòng)過(guò)程中的功率消耗應(yīng)盡可能的少?！　〉侥壳盀樯?，國(guó)內(nèi)尚無(wú)成型的中壓電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)和節(jié)電運(yùn)行的產(chǎn)品面市。希望依此來(lái)規(guī)范三相異步電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，國(guó)標(biāo)的發(fā)布對(duì)低壓電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起了很大的促進(jìn)作用，但對(duì)中壓電動(dòng)機(jī)則收效甚微。 　　　　③從電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)具有變壓、變速調(diào)節(jié)能力，若用定速定壓拖動(dòng)，勢(shì)必造成大量的額外電能損失。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(dòng)方式，除了造成對(duì)電網(wǎng)及拖動(dòng)系統(tǒng)的沖擊和事故之外，8~10倍的起動(dòng)電流造成巨大的能量損耗。 前 智能馬達(dá)優(yōu)