王宏偉　佟佳慶

0.導言

在工礦業(yè)生產(chǎn)用電機械設備中，經(jīng)常存在電動機長期“大馬拉小車”和變載運行中的長期空載，造成了電能的有功和無功的嚴重損耗。為此近幾年，市場上研制生產(chǎn)了各種節(jié)電裝置，由于這些節(jié)電裝置功能單一，保護功能少。且許多不能與電動機起動裝置結(jié)合在一起，限制了其應用。JN-1高效節(jié)電器克服了上述缺陷，它集節(jié)電、恒流軟起動、軟停止、過載、缺相、過流、超溫、欠壓等保護功能于一體，采用無觸點電子開關，取代了降壓起動柜及接觸器，降低了一次性投資和日常維護費用，使該產(chǎn)品具有其它節(jié)電裝置無可比擬的優(yōu)點。

1.電動機在輕（空）載時節(jié)電途徑及原理分析

1.1節(jié)電原理分析

異步電動機轉(zhuǎn)事等效電路圖、轉(zhuǎn)事向量圖、異步電動機負載轉(zhuǎn)矩：

M=CMфMI'2 （1）

轉(zhuǎn)子銅損Ptg2=3I/2R2 （2）

定子電流Il=I0+（-I2） （3）

式中：I2-轉(zhuǎn)子繞組相電阻、I0—勵磁空載電流。Il一定子負載電流

電動機在輕（空）載時，靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Mjt=m≈0，則轉(zhuǎn)子電流I2及銅損Ptg2是很小的，且轉(zhuǎn)差率趨近0，功率因數(shù)，則

式中：X2-轉(zhuǎn)子靜止時，轉(zhuǎn)事繞組漏磁阻抗。

由（3）式知，在定子電流的兩個分量（I0）和（I2）中，此時I0起主異作用。所以在電動機端電壓Ul降低時，定子電流Il會隨著I0減小而減小，即定子功率因數(shù)得以提高，同時減小，使鐵芯損失減少，效率則會提高。

由上述分析可知：電動機在輕（空）載時，降低其端電壓，會提高其效率，具有較好的節(jié)電效果。

1.2節(jié)電實例分析

一臺電動機在額定負載時，其定事繞組為“△”形聯(lián)接，在其輕（空）載時，改為“Y”形聯(lián)接時，節(jié)電效果分析如下：

JO2—52—4三相異步電動機有關數(shù)據(jù)如下e=10kW，Ve=380v，Ne=1452轉(zhuǎn)/分，rl=1.33/sh，xl=2.43/sh，r2=1.12/相，x2=4.4/相，x0=90/相，當Mfz=0.1Me時，設A、B相間電壓。

（1）當定子繞組“△”接法時，我們?nèi)《ㄗ拥腁相繞組分析。額定負載時的轉(zhuǎn)差率：機械特性曲線并非一條直線，但在曲線0-0.7ML的壓間內(nèi)，特性十分接近于直線，而我們分析的正是電動機處在0.7ML以下輕載時，所以可以將這段曲線直線化。由知：由，異步電動機等值電路可知：負載支路阻抗勵磁支路阻抗。

①轉(zhuǎn)子電流；②勵磁電流；③定子電流；④定子線電流有效值；⑤定子功率因數(shù)；⑥定子輸入功率；⑦效率。

（2）當定子線圈改為“Y”形接法時：①轉(zhuǎn)子電流；②勵磁電流；③定子電流；④定子功率因數(shù)；⑤定子輸入功率；⑥效率。

由以上計算可知：電動機在Mfz=0.1Me時，定子繞組由“△”形改為“Y”聯(lián)接后，由0.2996提高到0.634，效率由66.7%提高到79.7%。

如每天輕載20小時，每年按300個工作日，則每年節(jié)約電能A=（1.514-1.255）x20x300=1554度。

2.JN-1高效節(jié)電器節(jié)電原理及保護功能

2.1 JN-1節(jié)電原理

JN-1節(jié)電器以電動機的工作電流和電壓作為取樣對象，自動跟蹤、監(jiān)測電機負載的變化，動態(tài)調(diào)整電機的供電電壓，使產(chǎn)生磁場的能量與轉(zhuǎn)矩的需求精確匹配。在電動機輕（空）載情況下，將電機的端電壓自動降奎最低需求，而電動機轉(zhuǎn)速保持恒定，降低了有功和無功損耗，提高了功率因數(shù)，達到了節(jié)能的目的。

節(jié)電器通過自動跟蹤檢測電機運行電壓和電流的相位，根據(jù)相位分析電機負載狀態(tài)，自動調(diào)整電機運行電壓，使電機磁通量有效配合電機負載轉(zhuǎn)矩，有效降低電機無功損耗、有功損耗勵磁損耗，提高電機工作效率，達薊節(jié)能降耗目的。

三相異步電動機運行時，必須消耗一定能量的激磁功率，通常運行的電機，其工作電壓變動很小，不管電機負載如何，激磁電流大小不變，這樣電機在輕載和空載時，功率因數(shù)則很低，節(jié)電器通過改變電機定子線圈電壓，激磁電流適應電機的負載，自動跟蹤，自動調(diào)整，使電機始終保持較高的功率因數(shù)。

2.2 JN-1節(jié)電器的保護功能

其除具有節(jié)電功能外，還具有以下功能：（1）恒流軟起動；起動電壓在0～380v間，起動電流在（1-7）Ie之間，連續(xù)可調(diào)，設定后保持恒定，自動切換運行。（2）缺相保護（或三相嚴重不平衡）：當電機電壓缺相或三相電流嚴重不平衡時，保護電路動作，自動切斷電機電源，同時缺相指示燈亮，發(fā)出報警號，當故障排除后，方可重新啟動。（3）過載保護：當電機工作電流超出額定值1.2-1.5倍時，（通過電位器設定），過載指示燈亮，同時通過延時電路（可設定5～45秒），使保護電路動作，自動關斷晶閘管，達到保護電機的目的。（4）過熱保護：當晶閘管工作溫度超過規(guī)定值（一般設定在85℃以下）時，溫度繼電器動作，并關斷晶閘管，實現(xiàn)雙重保護。

3.JN-1節(jié)電器的調(diào)節(jié)

下面以llkW電動機的調(diào)節(jié)為例，簡介節(jié)電器的調(diào)節(jié)過程，如電機功率發(fā)生變化，應對節(jié)電器作適當調(diào)節(jié)。

3.1起動調(diào)節(jié)

根據(jù)電機工作情況，順時針方向緩慢調(diào)節(jié)主控板上電位器Rwl（即W253），使起動電流緩慢變化，電機加速至正常運轉(zhuǎn)，左右調(diào)節(jié)，適當設定，使起動時間在10秒內(nèi)為宜，在負載要求的范圍內(nèi)，應盡可能將起動電流調(diào)低。

3.2節(jié)電率調(diào)節(jié)

（1）逆時針方向緩慢調(diào)節(jié)主控板上電位器Rw2，當電流和電壓均下降至某個數(shù)值后，便稍停片刻。穩(wěn)定后記下這一數(shù)值作為設定電流電壓值。（2）重新起動電機，順時針方向調(diào)節(jié)電位器Rw3，使電壓值略高于Rw2記所設定的參數(shù)值。

3.3響應速度調(diào)節(jié)（負載變化跟蹤靈敏度）

順時針方向緩慢調(diào)節(jié)Rw4，當電壓升至全壓（380v），立即反向調(diào)節(jié)1-2圈，便電流、電壓均回至原設定數(shù)值并穩(wěn)定運行。

4.結(jié)語

該裝置節(jié)電效果顯著，空載時，可將空載起動電流下降70%以上，使輸入功率降低70%左右，空載運行功率降低47.6%，空載節(jié)電達50%以上，最高可達68%。特別是對那些經(jīng)常處于低負載以及負載變化較頻繁的電動機，平均節(jié)電率在（16-40）%，提高了功率因數(shù)，降低了電網(wǎng)線損及變壓器的銅損，不失為一種較理想的電機節(jié)電、起動綜合裝置。