電動機節(jié)能器的研制

本文討論了異步電動機節(jié)能運行時的原理及控制策略，設(shè)計了基于PWM技術(shù)的交流電動機節(jié)能裝置；運用saber仿真軟件對給出控制方法和設(shè)計調(diào)壓電路進行了仿真驗證。最后試驗結(jié)果，表明本節(jié)能器達到預期的要求。
[關(guān)鍵字] 異步電動機? 降壓節(jié)能? 軟起動
The Development of a Controller of Energy-Saving for the Asynchronous Motor
Abstract: The principle and the strategy on controlling the asynchronous motor are given in this paper. The controller of energy-saving for the asynchronous motor is designed basing on PWM and is simulated by saber. Experimental results have performance on soft-starting and shown clearly that the controller has good energy-saving.
Key words:? asynchronous machine? energy-saving by voltage reduction? protect soft-start
1、?引言
異步電動機作為最重要的動力裝置，在當今工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，是電能的主要消耗者。單就我國而論，異步電機廣泛應(yīng)用于各類電力拖動系統(tǒng)中，耗用電能約占全國耗電總量的50%以上。電動機一般都是按照最大負載下能正常工作為條件來選擇的，但在實際使用中，電機卻經(jīng)常是在中載、輕載，甚至在空載狀態(tài)下運行。因此，電動機的負載率低，其效率和功率因數(shù)較低，造成很大的電能浪費，所以研究異步電動機起動降耗及節(jié)能經(jīng)濟運行具有重要的現(xiàn)實意義[1?3]。
2、節(jié)能原理
眾所周知，電動機在額定負載的情況下工作效率最高，而在輕載或空載狀態(tài)下的工作效率是非常低的。這是因為電動機要連續(xù)工作，必須消耗一定的能量以提供磁場。當供給電動機的端電壓恒定時，產(chǎn)生磁場也保持恒定。在額定轉(zhuǎn)速下，磁場消耗的能量保持恒定，與負載所需的轉(zhuǎn)矩無關(guān)，支持負載轉(zhuǎn)矩的能量大小取決于電磁轉(zhuǎn)矩的大小。當負載轉(zhuǎn)矩增加，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速會稍微下降(轉(zhuǎn)差率增大)，使得感應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流上升以增加電磁轉(zhuǎn)矩。相反，如果需要的負載轉(zhuǎn)矩減少，轉(zhuǎn)子電流下降定子電流也相應(yīng)下降。但在端電壓恒定的情況下，定子提供磁場的電流在任何負載轉(zhuǎn)矩條件下將保持恒定。結(jié)果是感應(yīng)電動機的效率隨負載的減少而降低。因此，改變電機的工作電壓，提高輕/空載的工作效率。使加在電動機上的電壓大小跟隨負載變化，負載輕時電壓也低，這樣降低了電動機的有功功率、無功功率及其損耗達到節(jié)能的目的。
目前的電動機輕載調(diào)壓節(jié)能控制，較多采用以功率因數(shù)角為控制量，針對實際負載率相應(yīng)調(diào)節(jié)定子電壓，使電動機保持較高的功率因數(shù)，同時兼顧效率。但在實用上存在功率因數(shù)角難以準確測量的缺點，而且在不同的負載率下并不一定取得充分的節(jié)能效果。而我們采用易于實現(xiàn)的負載電流控制法[2]，即在近似條件下，只要使電機定子電壓隨定子電流按一定比例變化就能保持電動機高效運行，故以電動機的定子電壓與定子電流的比值作為控制目標，當電機負載變化時，通過改變電動機定子電壓，維持定子電壓與定子電流的比值不變，實現(xiàn)電機的節(jié)能運行。