馮　韌，王　兵，侯黎平

（湖南工業(yè)大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，湖南 株洲 412007）

繞線式異步電動機(jī)調(diào)壓節(jié)能運(yùn)行研究

馮韌，王兵，侯黎平

（湖南工業(yè)大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，湖南 株洲 412007）

根據(jù)異步電動機(jī)帶周期性負(fù)載運(yùn)行的特點(diǎn)，確定了繞線式異步電動機(jī)處于空載、輕載運(yùn)行狀態(tài)下的最優(yōu)電壓，且維持負(fù)載率不變時，其在最優(yōu)電壓下的功率因數(shù)大于其在額定電壓下的。針對繞線式異步電動機(jī)的特性，研究了其轉(zhuǎn)子側(cè)串電阻啟動及串電阻調(diào)速下調(diào)壓節(jié)能的運(yùn)行狀態(tài)，得知當(dāng)轉(zhuǎn)子回路中串入2電阻時，可加速電機(jī)啟動，且在最優(yōu)電壓一定時，串電阻前后的電磁轉(zhuǎn)矩恒定。通過搭建繞線式異步電動機(jī)降壓串電阻調(diào)速模型，得出了最優(yōu)電壓下繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短接與轉(zhuǎn)子串電阻時的能耗變化關(guān)系，即電機(jī)的負(fù)載率為0%～50%時，適當(dāng)降低電源電壓，有一定的節(jié)能空間。從而驗(yàn)證了最優(yōu)電壓下異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)壓輕載下的節(jié)能運(yùn)行是可行的。

繞線式異步電動機(jī)；最優(yōu)電壓；調(diào)速

0　引言

繞線式異步電動機(jī)可以通過滑環(huán)在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入適當(dāng)?shù)碾娮?，以限制電動機(jī)的啟動電流，增大其啟動轉(zhuǎn)矩［1］。因此，它被廣泛應(yīng)用于需要重載啟動的設(shè)備，如橋式起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、龍門吊車、軋鋼機(jī)等中。同時，在繞線式異步電動機(jī)驅(qū)動的工業(yè)負(fù)載中，有很多負(fù)荷的功率曲線在重載、輕載及空載之間發(fā)生周期性大幅度變化［1］，當(dāng)負(fù)載小于異步電動機(jī)額定值的1/3時，即俗稱的“大馬拉小車”，這時電動機(jī)的效率和功率因數(shù)都很低，損耗較大。因而，近年來關(guān)于輕載、空載的節(jié)能問題，越來越受到廣大電機(jī)技術(shù)工作者的重視［1］。研究者們認(rèn)為，考慮變頻器價格等因數(shù)，對于繞線式異步電動機(jī)一般可引入調(diào)壓節(jié)能方案［2-4］。

目前，關(guān)于異步電動機(jī)的矢量控制方面的研究較多［5-7］，相應(yīng)地，學(xué)者們提出了較多關(guān)于異步電動機(jī)調(diào)壓節(jié)能的控制方法，主要有最小工作電流控制、最小有功功率控制、最小功率因數(shù)角控制、恒功率因數(shù)角控制等。本文主要基于繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速運(yùn)行、不串電阻高速運(yùn)行這兩種工況，對繞線式異步電動機(jī)進(jìn)行調(diào)壓節(jié)能研究。并且針對繞線式異步電動機(jī)帶周期性負(fù)載的特點(diǎn)，在這兩種工況下調(diào)節(jié)定子電壓，研究電壓對電動機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速、能耗的影響，以期為現(xiàn)實(shí)的電機(jī)工程技術(shù)提供一定的理論參考依據(jù)。

1　周期性負(fù)載下繞線式異步電機(jī)的最優(yōu)電壓

異步電動機(jī)總的功率損耗主要包括定子銅耗pCu1、轉(zhuǎn)子銅耗pCu2、鐵耗pFe、機(jī)械損耗pmec以及雜散損耗（附加損耗）ps［8］。

在一般的異步電動機(jī)等效電路中，其定子銅損、轉(zhuǎn)子銅損和鐵心損耗都可以用相應(yīng)的等效電阻進(jìn)行描述。

異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程為

式中：TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，N·m；

Te為異步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，N·m；

CT為異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)；

I′2cos2為異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電流的有功分量，A。

由公式（1）可以得知：異步電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，不同的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL對應(yīng)不同的負(fù)載電流。對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其最優(yōu)電壓就是維持異步電動機(jī)電流值不變的最小電壓，該電壓既能使電動機(jī)損耗最小，又不影響電動機(jī)的工作性能。

以異步電動機(jī)拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，在不同的負(fù)載下，異步電動機(jī)的節(jié)能效果不同［1］。本研究中，基于Matlab7.0/Simulink環(huán)境搭建了異步電動機(jī)帶周期性負(fù)載的仿真模型，如圖1所示。

圖1　異步電機(jī)帶周期性負(fù)載仿真模型Fig. 1　Simulation model of asynchronous motors with periodic load

所建立的異步電動機(jī)帶周期性負(fù)載模型中，仿真電機(jī)以330 kW，6 000 V，4極交流異步電動機(jī)為例，該電動機(jī)的具體參數(shù)設(shè)置如下：定子電阻Rs為1.22，轉(zhuǎn)子電阻 Rr為3.01，勵磁電阻Rm為4.72，額定轉(zhuǎn)矩Te為6 000 N·m，定子漏感L1s為0.006 H，轉(zhuǎn)子漏感L1r為0.006 H，互感Lm為0.18 H，額定轉(zhuǎn)差率s為0.027，額定電流IN為132 A。

在周期性負(fù)載仿真模型（其中轉(zhuǎn)子側(cè)所串入電阻值設(shè)為0）中，通過改變負(fù)載的大小，可以得到電機(jī)在額定電壓運(yùn)行狀態(tài)下的定子電流、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、瞬時功率因數(shù)，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1　額定電壓下的電流、轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)數(shù)據(jù)Table 1　The data of current， speed and power factor under the rated voltage

在周期性負(fù)載仿真模型（其中轉(zhuǎn)子側(cè)所串入電阻值設(shè)為0）中，維持異步電動機(jī)的負(fù)載率不變，并且維持電機(jī)定子的電流基本不變，可以得到此條件下應(yīng)施加的最優(yōu)電壓值。改變負(fù)載的大小，仿真所得電機(jī)在最優(yōu)電壓運(yùn)行狀態(tài)下的定子電流、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、瞬時功率因數(shù)，如表2所示。

表2　最優(yōu)電壓下的電流、轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)數(shù)據(jù)Table 2　The data of current， speed and power factor under the optimal voltage

將表1和表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比可以得知：在維持異步電動機(jī)的負(fù)載率不變、定子電流基本不變的情況下，異步電動機(jī)在最優(yōu)電壓下的功率因數(shù)大于其在額定電壓下的功率因數(shù)。出現(xiàn)這一結(jié)果的主要原因可能是：當(dāng)異步電動機(jī)空載、輕載時，其輸出功率減小，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子銅耗pCu2隨之減?。慌c此同時，由于定子側(cè)電壓不變，因而電動機(jī)的鐵耗pFe、機(jī)械損耗pmec、雜散損耗ps基本不變；但由于電動機(jī)的勵磁電流維持不變，使得定子電流減小得較少，定子銅耗pCu1降低不多，最終導(dǎo)致電動機(jī)的效率和功率因數(shù)下降。在異步電動機(jī)輕載時，適當(dāng)降低其定子端的電壓，會使得電動機(jī)的勵磁電流減小，定子銅耗pCu1明顯降低，鐵耗pFe也隨之減小，從而降低了電動機(jī)的總損耗，因而使得異步電動機(jī)的效率和功率因數(shù)提高。

以上為繞線式異步電動機(jī)中轉(zhuǎn)子不串入電阻時，定子側(cè)降壓對于異步電動機(jī)運(yùn)行的影響結(jié)果，即定子側(cè)降壓會使得電動機(jī)的效率和功率因數(shù)提高。但是針對于繞線式異步電動機(jī)的特點(diǎn)，當(dāng)其轉(zhuǎn)子串電阻時，不僅有助于電動機(jī)的啟動，也有助于電動機(jī)的調(diào)速，因此，還需要研究繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時的工作狀況。

2　繞線式異步電動機(jī)串電阻時的工作狀況

2.1轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動

為了能較為全面地研究繞線式異步電動機(jī)的啟動過程，建立了一個包含雜散損耗等效電阻［9］的異步電機(jī)Γ型等效電路，如圖2所示。其中，Rst為繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入的可變電阻，RLL為雜散損耗在轉(zhuǎn)子側(cè)的等效電阻。

圖2　包含雜散損耗的異步電機(jī)Γ型等效電路Fig. 2　An asynchronous electric machine equivalent circuit with the stray losses

圖2中的雜散損耗等效電阻RLL可以由如下公式計算得出：

式中：I′2為額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)子電流；

PSN為額定負(fù)載時的雜散損耗。

在一般情況下，2極交流異步電動機(jī)的雜散損耗值為輸出功率的2.5%，4極交流異步電動機(jī)的雜散損耗值為輸出功率的2.0%，6極交流異步電動機(jī)雜散損耗值為輸出功率的1.5%［5］。由此可以得知，本研究中額定負(fù)載時的雜散損耗為PSN=6.6 kW。采用文獻(xiàn)［6］中異步電機(jī)簡化等效電路的相關(guān)計算公式，可計算得額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)子電流 I′2=30.73 A。

由式（2）可計算出異步電動機(jī)的雜散損耗等效電阻RLL為2.33。

根據(jù)對圖2的電路分析，可得：

由式（3）～（5）的等式變換可得

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)［2］中給出的電機(jī)學(xué)異步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式，可以推導(dǎo)得

式中：m1為電源相數(shù)；

p為極對數(shù)；

f1為電源頻率。

為求得異步電動機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩，對公式（7）進(jìn)行求導(dǎo)，并且令

則可得發(fā)生最大轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)差率sm和最大電磁轉(zhuǎn)矩Tmax，分別為：

當(dāng)異步電動機(jī)啟動瞬間，其轉(zhuǎn)速n=0 r/min，此時的轉(zhuǎn)差率sm=1，則由式（8）可以得知，要使電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩最大，則應(yīng)有

根據(jù)上文給出的仿真用繞線式異步電動機(jī)的相關(guān)參數(shù)值，同時令X1σ=X2σ=1.884，可以計算出使得電動機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩最大的轉(zhuǎn)子電阻，即Rst=2.16，本研究中取轉(zhuǎn)子回路串入的電阻為2。由此可見，只要繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串入的電阻合適，就既可以減少啟動電流又可以增大啟動轉(zhuǎn)矩，加速電動機(jī)啟動。

2.2串電阻調(diào)速

由公式（9）可以得知，當(dāng)繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串電阻時，電動機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩不變，但是最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率sm發(fā)生了變化。特別是當(dāng)繞線式異步電動機(jī)帶動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，其轉(zhuǎn)差率s與轉(zhuǎn)子回路總電阻成正比例關(guān)系，改變電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路總電阻的值，就能改變其轉(zhuǎn)差率s，進(jìn)而改變轉(zhuǎn)速n。根據(jù)圖2，可以得知電動機(jī)在轉(zhuǎn)子回路不串電阻、帶恒定負(fù)載時有

由公式（8）與（11），可以得知當(dāng)轉(zhuǎn)子回路中串電阻Rst時的轉(zhuǎn)子電流，為了使在兩種轉(zhuǎn)差率下轉(zhuǎn)子繞組都能得到充分利用，應(yīng)使得兩種情況下的轉(zhuǎn)子電流I′2相等，則有

式中s1為串電阻后異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率。

由此可得繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串電阻前后的功率因數(shù)如下：

聯(lián)立公式（1）和（13）可以得知：當(dāng)繞線式異步電動機(jī)的最優(yōu)電壓一定時，可認(rèn)為電動機(jī)的主磁通m近似不變，故在串電阻前后，異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩相等。在調(diào)速過程中，該處理方法保證了異步電機(jī)的帶負(fù)載能力不變，表明該調(diào)速方式適用于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。

3　轉(zhuǎn)子回路短接定子加最優(yōu)電壓能耗分析

對比表1和表2中額定電壓與最優(yōu)電壓下繞線式異步電動機(jī)的功率因數(shù)變化數(shù)據(jù)，可以得知當(dāng)其負(fù)載率為0%～60%時，異步電動機(jī)在最優(yōu)電壓下的功率因數(shù)均大于其在額定電壓下的功率因數(shù)，并且當(dāng)其負(fù)載率為5%～25%時，電動機(jī)最優(yōu)電壓下的功率因數(shù)與額定電壓下的功率因數(shù)差值相對較大，兩者之差為0.758 1～ 0.489 6；當(dāng)其負(fù)載率為5%時，電動機(jī)的功率因數(shù)相差最大，兩者的差值為0.758 1。

將表1和表2中的數(shù)據(jù)以及仿真電機(jī)的相關(guān)參數(shù)代入繞線式異步電動機(jī)各損耗公式：可求出電機(jī)在各負(fù)載下的損耗值［10-11］，所得額定電壓與最優(yōu)電壓下的總功率損耗數(shù)據(jù)具體見表3。

表3　不同電壓下異步電機(jī)總損耗數(shù)據(jù)Table 3　The data of total loss of asynchronous motor under different voltages

根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)，可得到負(fù)載率與節(jié)能率之間的關(guān)系，見圖3。其中負(fù)載率為負(fù)載轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩的比例，節(jié)能率為損耗的減小值在總損耗中的比例。

圖3　最優(yōu)電壓下的節(jié)能率與負(fù)載率關(guān)系圖Fig. 3　Relationship between energy efficiency and load rate under the optimal voltage

由圖3可知：當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載率為0%～50%時，適當(dāng)降低電源電壓，有一定的節(jié)能空間；在負(fù)載率為50%～60%的范圍內(nèi)，雖然存在最優(yōu)電壓，但降壓節(jié)能的空間很小。

4　轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速輕載下的最優(yōu)電壓能耗分析

通過以上對繞線式異步電動機(jī)等效電路的分析，得出轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速不影響繞線式異步電動機(jī)的帶負(fù)載能力；通過對繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路短接定子加最優(yōu)電壓下的能耗分析，得出了最優(yōu)電壓下異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子不串電阻時的節(jié)能情況。而為了研究最優(yōu)電壓下異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速對其輕載能耗的影響，本部分在圖1所示異步電動機(jī)帶周期性負(fù)載仿真模型的基礎(chǔ)上，搭建交流異步電動機(jī)的調(diào)壓模型，并在最優(yōu)電壓下，以異步電動機(jī)拖動負(fù)載的同時，在其轉(zhuǎn)子側(cè)串入電阻進(jìn)行仿真試驗(yàn)。

由于實(shí)際生產(chǎn)中，異步電動機(jī)輕載狀況一般為額定負(fù)載的20%～45%［1］，為了驗(yàn)證仿真的實(shí)用性，本研究設(shè)定負(fù)載率為20%，在額定電壓下啟動，總仿真時間為20 s，且在第5 s時接入最優(yōu)電壓，轉(zhuǎn)子側(cè)串聯(lián)電阻值為2，通過仿真得到未串入和串入2電阻后的電動機(jī)轉(zhuǎn)速變化情況，如圖4和圖5所示。

圖4　最優(yōu)電壓下轉(zhuǎn)子回路未串電阻時的轉(zhuǎn)速Fig. 4　The rotational speed of the rotor circuit without series resistance under the optimal voltage

圖5　最優(yōu)電壓下轉(zhuǎn)子回路串2電阻時的轉(zhuǎn)速Fig. 5　The rotational speed of the rotor circuit with 2resistance under the optimal voltage

對比圖4和5中的轉(zhuǎn)速曲線可知，轉(zhuǎn)子回路串入電阻后，其穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速值降低。同時，得到了最優(yōu)電壓下繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串入2電阻后運(yùn)行的電流、轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)，具體數(shù)據(jù)見表4。

表4　最優(yōu)電壓下轉(zhuǎn)子回路串入2電阻時的仿真數(shù)據(jù)Table 4　The simulation data of the rotor circuit with 2resistance under the optimal voltage

表4　最優(yōu)電壓下轉(zhuǎn)子回路串入2電阻時的仿真數(shù)據(jù)Table 4　The simulation data of the rotor circuit with 2resistance under the optimal voltage

負(fù)載率/ % 00 05 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60相電壓/ V 50 650 1 000 1 350 1 750 2 150 2 550 3 000 3 400 3 800 4 200 4 700 4 800定子電流/ A 02.29 46.29 56.57 60.51 63.86 62.39 62.63 71.31 74.74 72.15 78.61 85.42 84.50轉(zhuǎn)子電流/ A 02.13 44.48 54.01 56.95 60.12 53.15 52.92 62.61 61.98 59.01 54.19 63.10 54.30轉(zhuǎn)速/（r·min-1）1 112.0 612.9 831.2 991.2 1 119.0 1 195.0 1 245.0 1 289.0 1 314.0 1 334.0 1 350.0 1 369.0 1 363.0功率因數(shù)0.317 3 0.880 4 0.896 6 0.897 1 0.886 0 0.866 1 0.843 2 0.809 7 0.781 5 0.752 6 0.724 9 0.682 2 0.698 5

將表4中的數(shù)據(jù)和仿真電機(jī)的相關(guān)參數(shù)代入前文給出的損耗公式中，可求出最優(yōu)電壓下繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入2電阻時的總功率損耗，具體數(shù)據(jù)見表5。

表5　轉(zhuǎn)子回路串2電阻時異步電動機(jī)的總功率損耗數(shù)據(jù)Table 5　The total loss data of asynchronous motors with 2the resistance connected with the rotor circuit

表5　轉(zhuǎn)子回路串2電阻時異步電動機(jī)的總功率損耗數(shù)據(jù)Table 5　The total loss data of asynchronous motors with 2the resistance connected with the rotor circuit

負(fù)載率/ % 00 05 10 15 20 25 30最優(yōu)電壓/V 00050 00650 1 000 1 350 1 750 2 150 2 550總功率損耗/W 000070 23 710 37 010 43 730 50 540 52 960 58 460負(fù)載率/ % 35 40 45 50 55 60最優(yōu)電壓/V 3 000 3 400 3 800 4 200 4 700 4 800總功率損耗/W 063 470 070 980 076 720 086 450 098 780 108 800

根據(jù)表3和表5中的總功率損耗數(shù)據(jù)，分別得到繞線式異步電動機(jī)在額定電壓下轉(zhuǎn)子短接與轉(zhuǎn)子串電阻時的損耗曲線、最優(yōu)電壓下轉(zhuǎn)子短接與轉(zhuǎn)子串電阻時的損耗曲線，如圖6所示。

圖6　異步電機(jī)不同狀態(tài)下的損耗曲線Fig. 6　The loss curve of asynchronous motors under different conditions

由圖6可以得知，在額定電壓下，繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短接與轉(zhuǎn)子串電阻損耗基本一致；在最優(yōu)電壓下，繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短接與轉(zhuǎn)子串電阻損耗也基本一致。

由表3～5及圖6和7可知，繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速運(yùn)行過程中，調(diào)節(jié)定子側(cè)電壓，對于異步電動機(jī)有一定的節(jié)能效果，但其節(jié)能效果（節(jié)能率、功率因數(shù)）與最優(yōu)電壓下異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短接時相比，差別不大。

圖7　最優(yōu)電壓下節(jié)能率與負(fù)載率的關(guān)系曲線Fig. 7　The relation curve of the energy efficiency and the load rate under the optimal voltage

5　結(jié)論

本文主要基于繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速運(yùn)行、不串電阻高速運(yùn)行兩種情況，對繞線式異步電動機(jī)進(jìn)行了調(diào)壓節(jié)能研究，可得到如下結(jié)論：

1）通過對繞線式異步電動機(jī)在周期性變工況狀態(tài)下運(yùn)行的仿真試驗(yàn)，得到了不同負(fù)載下電動機(jī)運(yùn)行的最優(yōu)電壓，并從理論上和仿真實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了繞線式異步電動機(jī)調(diào)壓節(jié)能運(yùn)行的可行性。結(jié)果表明，在維持負(fù)載率不變、電機(jī)定子電流基本不變的情況下，異步電動機(jī)在最優(yōu)電壓下的功率因數(shù)大于其在額定電壓下的功率因數(shù)。繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子不串電阻時，定子側(cè)降壓會使得電動機(jī)的效率和功率因數(shù)提高。

2）針對繞線式異步電動機(jī)的特點(diǎn)，研究了繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)串電阻對于電動機(jī)啟動與速度的影響。結(jié)果表明，繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中串入電阻既可減少啟動電流又可增大啟動轉(zhuǎn)矩，加速電機(jī)啟動。在最優(yōu)電壓一定時，串電阻前后異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩恒定，說明在調(diào)速過程中，轉(zhuǎn)子回路中串入適宜電阻（本文選用電機(jī)適宜的電阻值為2）保證了異步電動機(jī)的帶負(fù)載能力不變，表明該調(diào)速方式適用于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。

3）轉(zhuǎn)子回路短接定子加最優(yōu)電壓能耗分析結(jié)果表明，電動機(jī)的負(fù)載率為0%～50%時，適當(dāng)降低電源電壓，有一定的節(jié)能空間；但負(fù)載率為50%～60%時，雖然存在最優(yōu)電壓，但降壓節(jié)能的空間較小。

4）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速輕載下的最優(yōu)電壓能耗分析結(jié)果表明，額定電壓下與最優(yōu)電壓下，繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短接與轉(zhuǎn)子串電阻損耗均基本一致。從而說明調(diào)節(jié)定子側(cè)電壓，對于異步電動機(jī)有一定的節(jié)能效果，但其節(jié)能效果（節(jié)能率、功率因數(shù)）與最優(yōu)電壓下異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短接時相比差別不大。

綜上所述，所得出的調(diào)壓下繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短接與轉(zhuǎn)子串電阻時的能耗變化關(guān)系，為繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻輕載調(diào)壓節(jié)能提供了參考依據(jù)，同時也為繞線式異步電動機(jī)調(diào)壓節(jié)能控制器的設(shè)計提供了借鑒。

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（責(zé)任編輯：廖友媛）

Research on the Operation Performance of Wound Rotor Asynchronous Motors in Voltage Regulation and Energy Saving

FENG Ren，WANG Bing，HOU Liping
（School of Electrical and Information Engineering，Hunan University of Technology，Zhuzhou Hunan 412007，China）

Based on the fact that asynchronous motors are characterized with periodic load operation， the optimal voltage of wound rotor asynchronous motors has been determined under no-load and light-load operating modes. With the load ratio a constant， the power factor under the optimal voltage is greater than that under the rated voltage. In light of the features of winding rotor asynchronous motors， a research has been conducted on the side series resistance starting and the capacity of voltage regulation and energy-saving series under series resistance speed regulation. When a resistance of 2is connected in series with the rotor circuit， an accelerated starting of the motor has thus achieved. With the optimal voltage a constant， the electromagnetic torque remains constant before and after the series resistance has been connected with the rotor circuit. A step-down series resistance speed regulation model of wound rotor asynchronous motors has been set up to work out the relationship between the energy consumption of the rotor turn-on and rotor series resistance under a constant optimal voltage. When the load factor of the motor is in the range of 0%～50%， a certain energy-saving space could be obtained by appropriately reducing the power supply voltage， thus verifying the feasibility of the energy saving operation under the light load rotor series resistance voltage regulation of wound rotor asynchronous motors under the optimal voltage.

wound rotor asynchronous motor；optimal voltage；speed regulation

TM343+.2 ；TM743

A

1673-9833（2016）03-0030-07

10.3969/j.issn.1673-9833.2016.03.006

2016-03-14

湖南工業(yè)大學(xué)重點(diǎn)教改課題基金資助項(xiàng)目（2013A12），湖南省科技廳科技開發(fā)基金資助項(xiàng)目（2015C0394）

馮韌（1989-），男，湖北武漢人，湖南工業(yè)大學(xué)碩士生，主要研究方向?yàn)殡姍C(jī)與電器 ， E-mail：1196974510@qq.com

王兵（1965-），男，湖南常德人，湖南工業(yè)大學(xué)副教授，主要從事電機(jī)與電器方面的教學(xué)與研究，E-mail：wb1112@126.com