交流異步電機(jī)軟起動(dòng)及優(yōu)化節(jié)能控制技術(shù)

1、扒交流異步電機(jī)軟凹起動(dòng)及優(yōu)化節(jié)能隘控制技術(shù)研究氨摘 要案：本文對(duì)交流異般步電動(dòng)機(jī)的軟起拌動(dòng)和優(yōu)化節(jié)能運(yùn)百行問(wèn)題作了全面礙的分析和研究，皚提出了異步電動(dòng)敗機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行的矮綜合控制方案。背并研制成功了智拌能馬達(dá)優(yōu)化控制敗器（IMOC）笆。哀關(guān)鍵詞巴：異步電動(dòng)機(jī)皚 軟起動(dòng) 節(jié)霸能運(yùn)行 智能白馬達(dá)優(yōu)化控制器把。 1 前 言伴 目前在般工礦企業(yè)中使用拜著大量的交流異伴步電動(dòng)機(jī)（包括凹380V/66稗0V低壓電動(dòng)機(jī)澳和3KV/6K敗V中壓電動(dòng)機(jī)）熬，有相當(dāng)多的異柏步電動(dòng)機(jī)及其拖柏動(dòng)系統(tǒng)還處于非按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的狀態(tài)岸，白白地浪費(fèi)掉板大量的電能。究板其原因，大致是扒由以下幾種情況翱造成的：翱搬由于大部分電機(jī)疤采用

2、直接起動(dòng)方俺式，除了造成對(duì)藹電網(wǎng)及拖動(dòng)系統(tǒng)敖的沖擊和事故之?dāng)[外，810倍骯的起動(dòng)電流造成按巨大的能量損耗奧。 佰耙在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)容版量選配時(shí)，往往罷片面追求大的安啊全余量，且層層辦加碼，結(jié)果使電皚動(dòng)機(jī)容量過(guò)大，頒造成“大馬拉小擺車(chē)”的現(xiàn)象，導(dǎo)絆致電動(dòng)機(jī)偏離最艾佳工況點(diǎn)，運(yùn)行拔效率和功率因數(shù)芭降低。 稗稗從電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的澳生產(chǎn)機(jī)械自身的熬運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性考慮扒，往往要求電力藹拖動(dòng)系統(tǒng)具有變岸壓、變速調(diào)節(jié)能傲力，若用定速定百壓拖動(dòng)，勢(shì)必造哎成大量的額外電懊能損失。班 電動(dòng)機(jī)埃的非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情愛(ài)況，早已引起國(guó)敗家有關(guān)部門(mén)的重絆視，并分別于1按990年和19瓣95年制定和修百定了一個(gè)強(qiáng)制性斑的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：安三相異步

3、電動(dòng)機(jī)藹經(jīng)濟(jì)運(yùn)行（G俺B12497-板1995）。希芭望依此來(lái)規(guī)范三骯相異步電動(dòng)機(jī)的耙經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，國(guó)標(biāo)敖的發(fā)布對(duì)低壓電埃動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行凹起了很大的促進(jìn)按作用，但對(duì)中壓般電動(dòng)機(jī)則收效甚安微。其原因是：懊（1）中壓電動(dòng)絆機(jī)一般容量較大百，一旦發(fā)生故障壩，其影響也大，爸因此對(duì)節(jié)電措施版的可靠性的要求叭就更高；版（2）中壓電動(dòng)佰機(jī)節(jié)電措施受電熬力電子功率器件班耐壓水平的限制阿，節(jié)電產(chǎn)品的開(kāi)啊發(fā)在技術(shù)上難度昂更大一些。埃 到目前為霸上，國(guó)內(nèi)尚無(wú)成伴型的中壓電動(dòng)機(jī)敗軟起動(dòng)和節(jié)電運(yùn)靶行的產(chǎn)品面市。愛(ài)2 異步電動(dòng)拔機(jī)的軟起動(dòng)白 由于工業(yè)耙生產(chǎn)機(jī)械的不斷耙更新和發(fā)展，對(duì)芭電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性艾能提出了越來(lái)越癌高的要求，

4、歸納挨起來(lái)有以下幾個(gè)扒方面：昂般要求電動(dòng)機(jī)有足挨夠大的，并且能頒平穩(wěn)提升的起動(dòng)昂轉(zhuǎn)矩和符合要求安的機(jī)械特性曲線板；矮版盡可能小的起動(dòng)罷電流；霸襖起動(dòng)設(shè)備盡可能爸簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可敖靠，起動(dòng)操作方凹便；奧佰起動(dòng)過(guò)程中的功靶率消耗應(yīng)盡可能白的少。根據(jù)以上傲相互矛盾的要求按和電網(wǎng)的實(shí)際情鞍況，通常采用的疤起動(dòng)方式有兩種把：一種是在額定叭電壓下的直接起瓣動(dòng)方式，另一種鞍是降壓起動(dòng)方式板。 艾2.1 直接敗起動(dòng)的危害俺 直接起八動(dòng)是最簡(jiǎn)單的起骯動(dòng)方式，起動(dòng)時(shí)耙通過(guò)閘刀或接觸鞍器將電動(dòng)機(jī)直接昂接到電網(wǎng)上。直靶接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是哀起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，俺起動(dòng)速度快。但奧是直接起動(dòng)的危皚害很大；百班電網(wǎng)沖擊：過(guò)大胺的起動(dòng)電流

5、（空澳載起動(dòng)電流可達(dá)跋額定電流的4敖7倍，帶載起動(dòng)敗時(shí)可達(dá)810板倍或更大），會(huì)百造成電網(wǎng)電壓下拔降，影響其他用壩電設(shè)備的正常運(yùn)靶行，還可能使欠絆壓保護(hù)動(dòng)作，造啊成設(shè)備的有害跳挨閘。同時(shí)過(guò)大的白起動(dòng)電流會(huì)使電敖機(jī)繞組發(fā)熱，從啊而加速絕緣老化笆，影響電機(jī)壽命哀。 佰安機(jī)械沖擊：過(guò)大矮的沖擊轉(zhuǎn)矩往往拌造成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子岸籠條、端環(huán)斷裂哎和定子端部繞組壩絕緣磨損，導(dǎo)致俺擊穿燒機(jī)；轉(zhuǎn)軸疤扭曲，聯(lián)軸節(jié)、暗傳動(dòng)齒輪損傷和伴皮帶撕裂等。 爸百耙對(duì)生產(chǎn)機(jī)械造成跋沖擊：起動(dòng)過(guò)程拜中的壓力突變往稗往造成泵系統(tǒng)管癌道、閥門(mén)的損傷笆，縮短使用壽命傲；影響傳動(dòng)精度哀，甚至影響正常案的過(guò)程控制。吧 所有這盎些都給設(shè)備的安佰全

6、可靠運(yùn)行帶來(lái)擺威脅，同時(shí)也造俺成過(guò)大的起動(dòng)能昂量損耗，尤其當(dāng)敖頻繁起停時(shí)更是百如此。因此對(duì)電笆動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)有叭以下限制條件：礙澳岸生產(chǎn)機(jī)械是否允礙許拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)直巴接起動(dòng)，這是先搬決條件；唉擺電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)背不大于供電變壓挨器容量的10矮15%；拜絆起動(dòng)過(guò)程中的電哀壓降安笆U罷應(yīng)不大于額定電扒壓的15%。對(duì)般于中、大功率的盎電動(dòng)機(jī)一般都不斑允許直接起動(dòng)，傲而要求采用一定扳的起動(dòng)設(shè)備，方奧可完成正常的起捌動(dòng)工作。胺2.2 老式笆降壓起動(dòng)方式的阿適用場(chǎng)合及性能敗比較： 霸 降壓起霸動(dòng)的目的是減小暗起動(dòng)電流，但它暗同時(shí)也使起動(dòng)轉(zhuǎn)笆矩下降了。對(duì)于捌重載起動(dòng)，帶有安大的峰值負(fù)載的版生產(chǎn)機(jī)械，就不翱能用這種

7、方式起愛(ài)動(dòng)。傳統(tǒng)的降壓埃起動(dòng)有以下幾種擺方法：?。?）星形/三板角形轉(zhuǎn)換器：這瓣種方法適用于正佰常運(yùn)行時(shí)定子繞瓣組采用哀骯接法的電動(dòng)機(jī)。伴定子有六個(gè)接頭壩引出，接到轉(zhuǎn)換佰開(kāi)關(guān)上，起動(dòng)時(shí)百采用星形接法，安起動(dòng)完畢后再切昂換成爸哀接法。起動(dòng)電壓昂為220V，運(yùn)隘行電壓為380耙V。這種起動(dòng)設(shè)搬備的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)阿設(shè)備簡(jiǎn)單，起動(dòng)扳過(guò)程中消耗能量拔少。缺點(diǎn)是有二哀次電流沖擊，設(shè)暗備故障率高，需瓣要經(jīng)常維護(hù)，所靶以不宜使用在頻八繁起動(dòng)的設(shè)備上哀。在轉(zhuǎn)換過(guò)程中拌，由于瞬變電勢(shì)柏和電動(dòng)機(jī)剩磁產(chǎn)暗生的電勢(shì)往往與拜電源電壓有相位靶差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)奧生電壓相加，引吧起過(guò)大的沖擊電襖流和電磁轉(zhuǎn)矩，跋因此大大地限制佰了它的

8、使用。由案于起動(dòng)電壓為運(yùn)班行電壓的 唉，故其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩按為額定轉(zhuǎn)矩的1襖/3，只能用在邦空載或輕載（負(fù)拔載率小于1/3骯）起動(dòng)的設(shè)備。白在電動(dòng)機(jī)輕載或哀空載運(yùn)行時(shí)，也白可利用該起動(dòng)設(shè)壩備作降壓運(yùn)行，扮以提高電動(dòng)機(jī)的跋功率因數(shù)和效率百。 哎（2）自耦變壓熬器降壓起動(dòng)：三癌相自耦變壓器（般也稱(chēng)補(bǔ)償器）高骯壓邊接電網(wǎng)，低岸壓邊接電動(dòng)機(jī)，疤一般有幾個(gè)分接爸頭，可選擇不同背的電壓比，相對(duì)哎于不同起動(dòng)轉(zhuǎn)矩奧的負(fù)載。在電動(dòng)搬機(jī)起動(dòng)后再將其扮切除。其優(yōu)點(diǎn)是骯起動(dòng)電壓可以選熬擇，如0.65哀、0.8或0.疤9UN，以適應(yīng)靶不同負(fù)載的要求佰。缺點(diǎn)是體積大鞍，重量重，且要盎消耗較多有色金半屬，故障率高，哎維修費(fèi)用高。

9、 安 按(3) 磁控軟藹起動(dòng)器：磁控軟扒起動(dòng)器是利用控跋磁限幅調(diào)壓的原背理，在電動(dòng)機(jī)起胺動(dòng)過(guò)程中電壓可版由一個(gè)較低的值絆平滑地上升到全靶壓，使電動(dòng)機(jī)軸扳上的轉(zhuǎn)矩勻速增安加，起動(dòng)特性變昂軟，并可實(shí)現(xiàn)軟隘停車(chē)。但其起控爸電壓在200V芭左右，用戶(hù)不可稗調(diào)整，會(huì)有較大背的電流沖擊，且哎體積較大。 吧 罷(4) 對(duì)于高鞍壓電機(jī)，可在定暗子線路中串聯(lián)電哀抗器或水電阻實(shí)按現(xiàn)降壓起動(dòng)，待扒起動(dòng)完成后再將搬其切除。但電抗頒器成本高，水電襖阻損耗又大。 般 爸(5) 對(duì)于繞背線式異步電動(dòng)機(jī)隘，可在轉(zhuǎn)子繞組傲串接頻敏變阻器皚或水電阻實(shí)現(xiàn)起搬動(dòng)，待起動(dòng)完成敗后再將其切除。矮但頻敏變阻器成搬本高，而水電阻扮損耗又大。

10、其他爸還有延邊三角形藹起動(dòng)，定子串電伴阻起動(dòng)等方法。疤 扳 值得指白出的是：盡管各巴種老式降壓起動(dòng)翱方法各有其優(yōu)缺藹點(diǎn)，但它們有一皚個(gè)共同的優(yōu)點(diǎn)：搬就是沒(méi)有諧波污背染。 八2.3 新型板的電子式軟起動(dòng)百器背 隨著電擺力電子技術(shù)和微胺機(jī)控制技術(shù)的發(fā)按展，國(guó)內(nèi)外相繼版開(kāi)發(fā)出一系列電艾子式起動(dòng)控制設(shè)安備，用于異步電艾動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制暗，以取代傳統(tǒng)的鞍降壓起動(dòng)設(shè)備。擺新型的電子式軟絆起動(dòng)器的主回路壩一般都采用晶閘版管調(diào)壓電路，調(diào)絆壓電路由六只晶艾閘管兩兩反向并爸聯(lián)組成，串接于扳電動(dòng)機(jī)的三相供隘電線路上。當(dāng)起襖動(dòng)器的微機(jī)控制霸系統(tǒng)接到起動(dòng)指扳令后，便進(jìn)行有埃關(guān)的計(jì)算，輸出罷晶閘管的觸發(fā)信扳號(hào)，通過(guò)控制晶頒

11、閘管的異通角捌,使起動(dòng)器按所邦設(shè)計(jì)的模式調(diào)節(jié)胺輸出電壓,以控扒制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)伴過(guò)程。當(dāng)起動(dòng)過(guò)爸程完成后，一般罷起動(dòng)器將旁路接背觸器吸合，短路傲掉所有的晶閘管熬，使電動(dòng)機(jī)直接八投入電網(wǎng)運(yùn)行，叭以避免不必要的按電能損耗，軟起罷動(dòng)器的控制框圖罷如圖1所示。昂圖1 軟起動(dòng)鞍器的控制框圖頒所謂“軟起動(dòng)”柏，實(shí)際上就是按拌照預(yù)先設(shè)定的控矮制模式進(jìn)行的降班壓起動(dòng)過(guò)程。目盎前的軟起動(dòng)器一唉般有以下幾種起背動(dòng)方式：扳(1) 限流軟骯起動(dòng)：限流起動(dòng)翱顧名思義就是在跋電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)絆程中限制其起動(dòng)昂電流不超過(guò)某一拜設(shè)定值（Im）艾的軟起動(dòng)方式。安主要用在輕載起百動(dòng)的負(fù)載的降壓辦起動(dòng)，其輸出電柏壓從零開(kāi)始迅速敖增長(zhǎng)，

12、直到其輸八出電流達(dá)到預(yù)先襖設(shè)定的電流限值翱Im，然后在保扳持輸出電流I奧IM的條件下逐扒漸升高電壓，直暗到額定電壓，使版電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸埃升高，直到額定白轉(zhuǎn)速。拌 這種起動(dòng)奧方式的優(yōu)點(diǎn)是起芭動(dòng)電流小，且可霸按需要調(diào)整，（絆起動(dòng)電流的限值暗Im必須根據(jù)電俺動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩吧來(lái)設(shè)定，Im設(shè)巴置過(guò)小，將會(huì)使癌起動(dòng)失敗或燒毀瓣電機(jī)。）對(duì)電網(wǎng)絆電壓影響小。其般缺點(diǎn)是在起動(dòng)時(shí)盎難以知道起動(dòng)壓盎降，不能充分利敗用壓降空間，損隘失起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起哀 動(dòng)時(shí)間相對(duì)較芭長(zhǎng)。吧(2) 電壓鈄罷坡起動(dòng)：輸出電斑壓由小到大鈄坡扮線性上升，將傳背統(tǒng)的降壓起動(dòng)變氨有級(jí)為無(wú)級(jí)，主翱要用在重載起動(dòng)跋。它的缺點(diǎn)是起奧動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，且轉(zhuǎn)拔矩特性

13、呈拋物線巴型上升對(duì)起動(dòng)不挨利，且起動(dòng)時(shí)間扒長(zhǎng)，對(duì)電機(jī)不利罷。改進(jìn)的方法是骯采用雙鈄坡起動(dòng)愛(ài)：輸出電壓先迅傲速升至U1，U鞍1為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)熬所需的最小轉(zhuǎn)矩稗所對(duì)應(yīng)的電壓值岸，然后按設(shè)定的擺速率逐漸升壓，跋直至達(dá)到額定電熬壓。初始電壓及罷電壓上升率可根藹據(jù)負(fù)載特性調(diào)整凹。這種起動(dòng)方式挨的特點(diǎn)是起動(dòng)電耙流相對(duì)較大，但扳起動(dòng)時(shí)間相對(duì)較澳短，適用于重載昂起動(dòng)的電機(jī)。斑(3) 轉(zhuǎn)矩控般制起動(dòng)：主要用氨在重載起動(dòng)，它熬是按電動(dòng)機(jī)的起捌動(dòng)轉(zhuǎn)矩線性上升爸的規(guī)律控制輸出安電壓，它的優(yōu)點(diǎn)襖是起動(dòng)平滑、柔矮性好，對(duì)拖動(dòng)系芭統(tǒng)有利，同時(shí)減壩少對(duì)電網(wǎng)的沖擊翱，是最優(yōu)的重載背起動(dòng)方式。它的扒缺點(diǎn)是起動(dòng)時(shí)間礙較長(zhǎng)。拜(4)

14、轉(zhuǎn)矩加藹突跳控制起動(dòng)與艾轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)一罷樣也是用在重載挨起動(dòng)的場(chǎng)合。所襖不同的是在起動(dòng)板的瞬間用突跳轉(zhuǎn)敗矩，克服拖動(dòng)系頒統(tǒng)的靜轉(zhuǎn)矩，然半后轉(zhuǎn)矩平滑上升斑，可縮短起動(dòng)時(shí)凹間。但是，突跳斑會(huì)給電網(wǎng)發(fā)送尖頒脈沖，干擾其它埃負(fù)荷，使用時(shí)應(yīng)矮特別注意。敖(5) 電壓控暗制起動(dòng)是用在輕岸載起動(dòng)的場(chǎng)合，愛(ài)在保證起動(dòng)壓降百的前提下使電動(dòng)稗機(jī)獲得最大的起搬動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡可能翱地 縮短起動(dòng)時(shí)胺間，是最優(yōu)的輕癌載軟起動(dòng)方式。安各種軟起動(dòng)方 伴式的相應(yīng)起動(dòng)曲拔線見(jiàn)圖2。鞍圖2 各種軟皚起動(dòng)波形圖 傲停車(chē)方式有三種俺：一是自由停車(chē)吧，二是軟停車(chē)，俺三是制動(dòng)停車(chē)。耙軟起動(dòng)器帶來(lái)的安最大好處是軟停百車(chē)和制動(dòng) 停車(chē)昂，軟停車(chē)消除

15、了背拖動(dòng)系統(tǒng)的反慣埃性沖擊，對(duì)于水辦泵 就是“水錘唉”效應(yīng)；制動(dòng)停跋車(chē)則在一定場(chǎng)合佰代替了反接 制安動(dòng)停車(chē)功能。芭2.4 軟起扮動(dòng)器與傳統(tǒng)降壓拌起動(dòng)器的比較軟癌起動(dòng)器與傳統(tǒng)降按壓起動(dòng)器的性能捌比較見(jiàn)表1：叭表1 軟起動(dòng)擺器與傳統(tǒng)降壓起背動(dòng)器的比較哀2.5 軟起安動(dòng)器的適用場(chǎng)合敗 骯(1) 生產(chǎn)設(shè)八備精密，不允許案起動(dòng)沖擊，否則艾會(huì)造成生產(chǎn)設(shè)備罷和產(chǎn)品不良后果扮的場(chǎng)合； 叭 (2) 電跋動(dòng)機(jī)功率較大，拔若直接起動(dòng)，要佰求主變壓器容量礙加大的場(chǎng)合； 哀 (3)唉 對(duì)電網(wǎng)電壓波案動(dòng)要求嚴(yán)格，對(duì)隘壓降要求10罷% UN的供電霸系統(tǒng)； 叭 (4) 對(duì)起爸動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高笆，可進(jìn)行空載或隘輕載起動(dòng)的設(shè)備唉。

16、叭 嚴(yán)格地扒講，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)拜當(dāng)小于額定轉(zhuǎn)矩八50%的拖動(dòng)系伴統(tǒng)，才適合使用靶軟起動(dòng)器解決起般動(dòng)沖擊問(wèn)題。對(duì)般于需重載或滿(mǎn)載扒起動(dòng)的設(shè)備，若板采用軟起動(dòng)器起骯動(dòng)，不但達(dá)不到愛(ài)減小起動(dòng)電流的半目的，反而會(huì)要愛(ài)求增加軟起動(dòng)器傲晶閘管的容量，藹增加成本；若操哎作不當(dāng)，還有可般能燒毀晶閘管。拔此時(shí)只能采用變藹頻軟起動(dòng)。因?yàn)榘誊浧饎?dòng)器調(diào)壓不鞍調(diào)頻，轉(zhuǎn)差功率艾始終存在，難免伴過(guò)大的起動(dòng)電流辦；而變頻器采用佰調(diào)頻調(diào)壓方式，昂可實(shí)現(xiàn)無(wú)過(guò)流軟哀起動(dòng)，且可提供啊1.22倍額俺定轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)轉(zhuǎn)佰矩，特別適用于鞍重載起動(dòng)的設(shè)備澳。但是變頻器的礙價(jià)格就要比軟起阿動(dòng)器的價(jià)格高得白多了。芭3 異步電動(dòng)哎機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和優(yōu)吧化節(jié)電控

17、制技術(shù)案3.1 異步半電動(dòng)機(jī)降壓節(jié)電瓣技術(shù)概述 奧 對(duì)于滿(mǎn)罷載或重載運(yùn)行的襖電動(dòng)機(jī)，降低其笆端電壓將會(huì)造成傲嚴(yán)重后果，隨著奧端電壓的降低，搬電動(dòng)機(jī)的磁通和藹電動(dòng)勢(shì)隨之減小伴，鐵耗無(wú)疑將下藹降。但與此同時(shí)唉，隨電壓平方變挨化的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩柏也迅速下降而小霸于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電礙動(dòng)機(jī)只能依靠增傲大轉(zhuǎn)差率，提高扳電磁轉(zhuǎn)矩以達(dá)到百與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平按衡的狀態(tài)。轉(zhuǎn)差礙率的增大，引起敗轉(zhuǎn)子電流增大，板同時(shí)引起定子和版轉(zhuǎn)子電壓間的相岸角增大，導(dǎo)致定安子電流增大，從頒而使定子和轉(zhuǎn)子胺銅耗增加值大大鞍超過(guò)鐵耗的下降捌值，這時(shí)電動(dòng)機(jī)澳繞組溫升將會(huì)增拔高，效率將會(huì)下八降，甚至發(fā)生電盎動(dòng)機(jī)燒毀事故。骯因而，一般規(guī)程澳都規(guī)定了電動(dòng)

18、機(jī)霸正常運(yùn)行時(shí)電壓稗變化范圍不得超傲過(guò)額定電壓的9拜5%110%邦。霸 然而對(duì)拔于輕載運(yùn)行的電澳動(dòng)機(jī)，情況就截安然不同，使供電版電壓適當(dāng)降低，柏在經(jīng)濟(jì)上是有利澳的。這是因?yàn)樵诎遢p載運(yùn)行時(shí)，電熬動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)差敖率大大小于額定八值，轉(zhuǎn)子電流并澳不大，在降壓運(yùn)捌行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流案增加的數(shù)值有限把。而另一方面，斑卻由于電壓的降叭低，使空載電流敖和鐵損大幅減少跋。在這種情況下挨，電動(dòng)機(jī)的總損佰耗就可降低，定矮子溫升，運(yùn)行效鞍率和功率因數(shù)同唉時(shí)得到改善。由拔此可見(jiàn)，電動(dòng)機(jī)稗的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性與胺電動(dòng)機(jī)負(fù)載率同霸運(yùn)行電壓是否合鞍理匹配關(guān)系極大拔。理論分析表明唉電動(dòng)機(jī)的力能指芭標(biāo)（運(yùn)行效率與埃功率因數(shù)）與其案端電壓之

19、間存在吧如下的數(shù)量關(guān)系隘2：敖白辦（1）挨芭拔（2凹）般SN和S電動(dòng)疤機(jī)額定工況和降案壓運(yùn)行的轉(zhuǎn)差率??；敖和 白電動(dòng)機(jī)額定工白況和降壓運(yùn)行的伴功率因數(shù)；礙N和電動(dòng)埃機(jī)額定工況和降瓣壓運(yùn)行的效率；安KU電動(dòng)機(jī)的巴調(diào)壓系數(shù)，KU耙=U/UN；百UN和U電動(dòng)伴機(jī)額定電壓和降拔壓運(yùn)行時(shí)的實(shí)際搬電壓；跋K1電動(dòng)機(jī)的鞍空載電流系數(shù)，盎K1=Io/I氨N；耙IN和Io一電凹動(dòng)機(jī)的額定電流扮和空載電流。般 從式（藹2）不難看出：敖并不是所有的降壩壓行為都能達(dá)到懊節(jié)電的目的，只癌有當(dāng)電壓降低程矮度大于轉(zhuǎn)差率及奧功率因數(shù)上升程啊度時(shí)，才能使運(yùn)搬行效率提高。實(shí)唉際上，電動(dòng)機(jī)效頒率隨電壓降低而拜變化的關(guān)系呈馬哀鞍形曲

20、線，對(duì)應(yīng)愛(ài)于每一個(gè)輸出功白率（或負(fù)載系數(shù)懊），必然存在一柏個(gè)最佳調(diào)壓系數(shù)扮Kum，當(dāng)Ku隘=Kum時(shí)，電八動(dòng)機(jī)的損耗最低巴，效率最高。K盎um稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)瓣的最佳電壓調(diào)節(jié)阿系數(shù)。不同負(fù)載俺下最佳電壓調(diào)節(jié)敖系數(shù)Kum可按稗電動(dòng)機(jī)的負(fù)載系扒數(shù)由下式確定耙1：安氨襖（愛(ài)3）背式中： 拌電動(dòng)機(jī)額定負(fù)鞍載時(shí)的有功損耗案（kW）；胺 安Po電動(dòng)機(jī)的啊空載損耗（kW柏）；爸K計(jì)算系數(shù)，壩K=（Po-P白fw）/PN啊；礙 笆Pfw電動(dòng)機(jī)岸的機(jī)械損耗（k安W）；班 岸電動(dòng)機(jī)的負(fù)挨載系數(shù)，=P扳2/PN10藹0%霸 哎P2電動(dòng)機(jī)的耙輸出功率；翱 班PN電動(dòng)機(jī)的暗額定功率。白文獻(xiàn)1給出斑了輕載電動(dòng)機(jī)采敖用降壓節(jié)電措

21、施百后，節(jié)約電能的氨計(jì)算公式為：節(jié)巴約的有功功率岸 扒艾扒（4）唉節(jié)約的無(wú)功功率皚：背 八般般（5）節(jié)約的電能：氨奧扒（6佰）擺式中：QN電絆動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載般時(shí)的無(wú)功功率（敖Kvar）；傲 Q半o電動(dòng)機(jī)的空凹載無(wú)功功率（K凹var）；頒 K昂Q無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)案量，當(dāng)電動(dòng)機(jī)直唉連電機(jī)母線KQ霸=0.020耙.04，二次變拌壓取KQ=0.佰050.07按，三次變壓取K矮Q=0.08爸0.10；挨 T矮ec電動(dòng)機(jī)年佰運(yùn)行時(shí)間（h）背。拜3.2 優(yōu)化埃節(jié)電的控制依據(jù)版 暗(1) 功率因奧數(shù)（ 鞍）控制法：爸 最早出板現(xiàn)的異步電機(jī)優(yōu)白化節(jié)電器為L(zhǎng)罷a 罷功率因數(shù)控制器俺,其原理是通過(guò)奧檢測(cè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行案中的

22、骯值，與預(yù)先設(shè)定扳的基準(zhǔn)值比較，瓣當(dāng)實(shí)際值低于設(shè)靶定值時(shí)，說(shuō)明電骯動(dòng)機(jī)為輕載，通伴過(guò)降低電動(dòng)機(jī)的皚端電壓來(lái)提高 搬，直到實(shí)際的 挨測(cè)量值達(dá)到設(shè)定艾值為止，實(shí)現(xiàn)了吧節(jié)電； 艾數(shù)值高表明是重拔載，則升高電機(jī)柏端電壓，以保證哀軸上的輸出功率班。這是一種間接俺節(jié)電法：控制對(duì)捌象是電動(dòng)機(jī)的功懊率因數(shù)，而目的壩是節(jié)電。由于交奧流異步電機(jī)的最柏佳功率因數(shù)在全芭工作范圍內(nèi)呈曲隘線變化；不同制安造廠生產(chǎn)的同一愛(ài)規(guī)格的異步電機(jī)凹的功率因數(shù)呈一阿定的離散性；同凹一臺(tái)電機(jī)在其新捌舊壽命期，在同唉一工況下的功率敗因數(shù)也呈現(xiàn)一定懊的離散性，這就阿給設(shè)計(jì)和調(diào)整帶邦來(lái)一定的困難。按故這種方法是不擺能達(dá)到最佳節(jié)電阿效果的，并且

23、理跋論與實(shí)踐都已證扳明，過(guò)高的功率礙因數(shù)值對(duì)于異步昂電機(jī)來(lái)說(shuō)，并不耙節(jié)電。邦（2）最小輸入跋功率法： 背交流異步電機(jī)工搬作時(shí)，從電網(wǎng)輸氨入的電功率P1吧，一部分轉(zhuǎn)換成巴電機(jī)軸上的機(jī)械拌功率P2輸出，藹另一部分則是自凹身的損耗PS，岸包括鐵耗與銅耗愛(ài)兩部分。共中鐵背耗與輸入電壓的阿平方成正比，而安銅耗則與其電流癌的平方成正比，拔只有在銅耗等于搬鐵耗時(shí)，電機(jī)的鞍效率最高，損耗氨P(pán)S最小。最小藹輸入功率法的原襖理就是在電機(jī)工壩作的任一負(fù)載點(diǎn)暗上，在保證軸上把機(jī)械功率輸出的頒前提下，通過(guò)降懊低電機(jī)的端電壓瓣而減小電機(jī)自身八的損耗，從而達(dá)奧到節(jié)能的目的。瓣雖然降壓可以降俺低鐵耗，而當(dāng)電胺壓降到一定程度懊

24、之后，若繼續(xù)下胺降，則電流又要礙增加，因而又增瓣加了銅耗。通過(guò)斑微機(jī)自動(dòng)尋優(yōu)，癌讓鐵耗和銅耗都襖維持在最低的水笆平，也即電壓與拌電流的乘積瓣輸入的電功率達(dá)班到最小值，實(shí)現(xiàn)俺最優(yōu)節(jié)電目的。拜（3）突加負(fù)載百控制 愛(ài)當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上的靶負(fù)載急劇上升時(shí)伴，又要能在極短骯的時(shí)間內(nèi)（1按00ms）將電藹壓提升到額定值跋，保證軸上有足鞍夠的功率輸出，骯否則電機(jī)就會(huì)發(fā)班生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。所按以微處理器在進(jìn)稗行輸入功率優(yōu)化胺控制的同時(shí)，又絆監(jiān)視負(fù)載功率的凹變化率，一旦負(fù)唉載功率的變化率鞍超過(guò)預(yù)先設(shè)定的哀閾值時(shí)，即判定岸為突加負(fù)載，立熬即提升電機(jī)端電邦壓，保證電機(jī)對(duì)暗負(fù)載變化的快速班響應(yīng)能力。 3壩.3 優(yōu)化節(jié)伴電的適用

25、對(duì)象 熬 對(duì)于電壩機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)嚴(yán)格要骯求，及不需要調(diào)拔速運(yùn)行的場(chǎng)合，絆特別是對(duì)于經(jīng)常藹大幅度變動(dòng)的負(fù)澳載，或者長(zhǎng)時(shí)間暗處于輕載或空載半的電動(dòng)機(jī)，例如搬軋鋼機(jī)、鍛壓機(jī)氨、抽油機(jī)等負(fù)載案，使用優(yōu)化節(jié)電氨技術(shù)，可以收到骯明顯的節(jié)電效果稗。其節(jié)電量視電笆動(dòng)機(jī)的負(fù)載系數(shù)礙及輕載運(yùn)行的時(shí)絆間長(zhǎng)短而定。 敖3.4 降壓佰起動(dòng)優(yōu)化節(jié)電計(jì)按算實(shí)例 瓣 為一臺(tái)輕載運(yùn)艾行的Y1600俺10/173佰0型6000V背電動(dòng)機(jī)配置一套矮優(yōu)化控制系統(tǒng)，頒著重計(jì)算其起動(dòng)埃性能參數(shù)和節(jié)電罷效果。 百 Y16澳0010/1奧730型電動(dòng)機(jī)拌的原始數(shù)據(jù)：額礙定功率PN=1唉600kW，額板定電壓UN=6靶.0kV，額定岸電流IN=18

26、皚5A，額定轉(zhuǎn)速鞍nN=595r擺/min；最大靶轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=最大藹轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩吧=2.22，起擺動(dòng)電流倍數(shù)=堵熬轉(zhuǎn)電流/額定電霸流=5.53，昂起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=氨堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定扒轉(zhuǎn)矩=0.82霸4，額定效率頒N=94.49板%，額定功率因安數(shù) 啊。電動(dòng)機(jī)額定負(fù)俺載時(shí)的有功損耗吧PN=93.礙3kW，電動(dòng)機(jī)愛(ài)的空載損耗Po柏=29.6kW巴，電動(dòng)機(jī)的空載皚電流Io=46盎.25A，電動(dòng)巴機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)吧的無(wú)功功率QN伴=918Kva愛(ài)r，電動(dòng)機(jī)的空埃載無(wú)功功率Qo啊=480.6K襖var。按(1) 輕載運(yùn)艾行降壓節(jié)電效果懊計(jì)算白（1）不同負(fù)載骯系數(shù)下，電動(dòng)機(jī)阿的最佳調(diào)壓系數(shù)把Kum的計(jì)算按奧式（

27、3）進(jìn)行，埃計(jì)算結(jié)果示于表靶2。斑（2）當(dāng)U=U熬N時(shí)，不同負(fù)載白系數(shù)下，電動(dòng)機(jī)鞍的綜合功率損耗胺Pc的計(jì)算按哎（7）式進(jìn)行骯1 ，計(jì)算結(jié)擺果示于表2?。ò?）壩（3）按最佳電巴壓調(diào)節(jié)系數(shù)進(jìn)行拌調(diào)壓后節(jié)省的電把量計(jì)算按式（4敖）、式（5）和熬式（6）進(jìn)行，佰計(jì)算結(jié)果示于表澳2。澳表2 按最佳骯調(diào)壓系數(shù)進(jìn)行降頒壓后節(jié)省的電量礙計(jì)算值邦電動(dòng)機(jī)負(fù)載系數(shù)絆B柏0.1 皚氨0.2 板鞍0.3 安伴0.4 搬傲0.5 耙罷0.6 百背最佳電壓調(diào)節(jié)系壩數(shù)Kum版0.374 愛(ài)背0.53 背巴0.647 唉百0.747 背八0.836 埃笆0.916 埃背節(jié)省的有功功率白愛(ài)P岸（KW）半24.2啊17.0 哎

28、般11.0 敗矮6.4 跋芭3.0 阿把0.86 皚扮節(jié)省的無(wú)功功率敗絆Q跋（Kvar）白386.5瓣300.8 安斑224.8 俺盎157.0 扳埃97.6 扮暗47.2 百藹節(jié)省的綜合有功佰功率半愛(ài)P+Kq凹愛(ài)Q疤（Kvar）傲47.4白35.05 霸霸24.5 班俺15.8 敗拔8.86 笆絆3.7 半阿U=UN時(shí)電機(jī)矮綜合功率損耗邦PC（KW）稗59.34艾62.04 扳皚66.53 哎翱72.83 芭罷80.93 癌愛(ài)90.邦82 拔挨節(jié)電率（%）拔79%傲56.4% 癌頒36.8% 罷凹21.7% 芭巴11% 唉按4% 埃挨(2) 降壓起半動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)傲特性估算熬 由電動(dòng)機(jī)爸的原

29、始數(shù)據(jù)得知骯，電動(dòng)機(jī)直接起氨動(dòng)時(shí)，起動(dòng)參數(shù)稗如下：起動(dòng)電流捌IK=5.53埃IN，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩案Mk=0.82皚4MN。 扮 案凹 哎采用降壓起動(dòng)時(shí)唉，調(diào)壓系數(shù)Ku哎的確定： 俺藹稗（8）胺式中：Un翱電動(dòng)機(jī)電壓，V澳； 頒 UN電動(dòng)絆機(jī)額定電壓，U頒N=6.0KV藹 邦MN生產(chǎn)機(jī)版械要求的最小起稗動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)采用柏輕載起動(dòng)方式時(shí)岸，MN0.2澳MN。 矮 代俺入有關(guān)數(shù)據(jù)，得藹 拌。癌拌 懊采用降壓起動(dòng)時(shí)昂，起動(dòng)參數(shù)計(jì)算把 盎起動(dòng)電流In=懊KUIK=2凹.72IN暗起動(dòng)電壓Un=白KUUN=0般.493UN=扮2960V起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 鞍唉 稗降壓起動(dòng)的節(jié)電絆效果計(jì)算罷直接起動(dòng)時(shí)從電絆網(wǎng)吸收的無(wú)功功安率

30、計(jì)算1俺哀 隘岸（凹9）瓣代入相關(guān)數(shù)據(jù)，懊得般按 版降壓起動(dòng)時(shí)從電隘網(wǎng)吸收的無(wú)功功霸率計(jì)算1芭敗 八唉（哀10）盎代入相關(guān)數(shù)據(jù)，白得 伴盎 俺節(jié)約的無(wú)功功率懊&nbs 板 電網(wǎng)扮傳輸芭瓣Q唉所消耗的有功功鞍率 熬 哀啊靶Pn=KQ懊艾Qn=0.06背8052.1澳=483.1k暗W 隘 降壓起芭動(dòng)的無(wú)功節(jié)電率氨 靶4 異步電動(dòng)癌機(jī)的調(diào)壓調(diào)速拔 異步電傲動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速扳屬低效調(diào)速方式隘，因?yàn)樵谡{(diào)速過(guò)胺程中始終存在轉(zhuǎn)拜差損耗，因此調(diào)罷壓調(diào)速有很大的搬限制，不是任何礙一臺(tái)普通的籠型板電機(jī)加上一套晶扒閘管調(diào)壓裝置，安就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)壓昂調(diào)速的。 爸 首先必須改隘變電動(dòng)機(jī)的外特耙性，新的外特性半必須使電動(dòng)機(jī)

31、有癌一個(gè)寬廣的穩(wěn)定芭的調(diào)速范圍。一芭般要采用高轉(zhuǎn)差礙率電機(jī)，交流力伴矩電機(jī)或在繞線扳式電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞斑組中串接電阻的瓣方法，并且要加鞍上轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制扳，才能進(jìn)行穩(wěn)定皚的調(diào)速。 佰 其次是要將耙調(diào)速過(guò)程中由于扮轉(zhuǎn)差功率引起的叭轉(zhuǎn)子的溫升很好把地導(dǎo)出機(jī)外，才阿能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定奧工作。這里可采隘取旋轉(zhuǎn)熱管結(jié)構(gòu)靶，也可采取特殊辦風(fēng)道冷卻結(jié)構(gòu)，百都是行之有效的白方法。 俺 在電力挨電子技術(shù)高度發(fā)斑展的今天，變頻百調(diào)速裝置的價(jià)格骯已不再昂貴的情隘況下，再考慮調(diào)白壓調(diào)速，似乎已拜無(wú)多大的現(xiàn)實(shí)意哎義了。耙5 智能馬達(dá)傲優(yōu)化控制器（I案MOC系列）擺 在對(duì)交暗流異步電動(dòng)機(jī)的翱軟起動(dòng)和優(yōu)化節(jié)百電技術(shù)的長(zhǎng)期深伴入研究的基礎(chǔ)上敗，研制成功了智白能馬達(dá)優(yōu)化控制斑器（IMOC系斑列），適配