馬麗娜

摘 要：當(dāng)前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，各企業(yè)要在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中使用各種型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，其中三相異步電動(dòng)機(jī)是一種應(yīng)用非常廣泛的用電設(shè)備，它消耗了我國(guó)總發(fā)電量一半以上的電能。但是從整體生產(chǎn)狀況來(lái)看，三相異步電動(dòng)機(jī)的效率并不理想，隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)發(fā)電設(shè)備的需求不斷提高，研究人員對(duì)電動(dòng)機(jī)的節(jié)能降耗、工作質(zhì)量、穩(wěn)定性和效率等越來(lái)越重視。在此背景下，本文較為詳細(xì)地介紹了Y-△減壓起動(dòng)控制原理，論證了降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的可行性，最后闡述了異步電動(dòng)機(jī)的減壓起動(dòng)線路以及節(jié)能控制理論。

關(guān)鍵詞：異步電動(dòng)機(jī)；啟動(dòng)控制；可行性；節(jié)能

中圖分類號(hào)：TM343 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)與發(fā)展，各行各業(yè)都趨于機(jī)械化，三相異步電動(dòng)機(jī)具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠以及方便維修等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于各式機(jī)械設(shè)備中。為了提高生產(chǎn)水平，各大企業(yè)均將加強(qiáng)并提高三相異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能控制效果作為發(fā)展的重要內(nèi)容之一。

1.Y-△減壓起動(dòng)控制原理

Y-△減壓起動(dòng)是指在起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，把定子繞組接成星形，等到電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后再將其改接成三角形，從而使電動(dòng)機(jī)在全電壓下運(yùn)行。圖1所示為時(shí)間繼電器自動(dòng)切換Y-△減壓起動(dòng)控制線路。

工作原理如圖2所示。

2.降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的可行性

在探究電動(dòng)機(jī)的節(jié)能控制的過(guò)程中，必須保證降低起動(dòng)電流的同時(shí)電動(dòng)機(jī)能夠正常工作，現(xiàn)在本部分將論證降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的可行性。對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)而言，其最初的起動(dòng)電流由如下公式確定：

其中，U1代表連接到三相異步電動(dòng)機(jī)定子的電源電壓，r1和x1分別代表定子每相的電阻和電抗，r2′和x2′分別代表轉(zhuǎn)子的每相電阻和電抗的折算值。從上式能夠看出，三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流與其本身的阻抗以及連接到電動(dòng)機(jī)定子的電源電壓都有關(guān)，因此降低電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流可以考慮以上幾個(gè)方面。我們可以改變轉(zhuǎn)子的槽形，使用深槽或者雙籠的結(jié)構(gòu)，從而減小電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)子電阻，然而由于電動(dòng)機(jī)的體積較大且成本較高，因而這種方法很少被使用。另一方面，也能夠采用降壓起動(dòng)的方式，采用這種方法時(shí)只需要選擇一種合適的起動(dòng)器，既方便又靈活，因此應(yīng)用十分廣泛，比如在船舶和海洋石油平臺(tái)上，大部分采用降壓起動(dòng)的方法，從而降低電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流。

3.異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與節(jié)能

3.1 減壓起動(dòng)線路與起動(dòng)

目前，比較典型的減壓起動(dòng)方式有Y-△減壓起動(dòng)以及自耦變壓器減壓起動(dòng)。Y-△減壓起動(dòng)原理在第一部分已經(jīng)進(jìn)行了較為詳細(xì)的說(shuō)明，下面筆者主要介紹自耦變壓器減壓起動(dòng)原理。圖3所示為三相異步電動(dòng)機(jī)采用自耦變壓器減壓起動(dòng)控制線路。

起動(dòng)時(shí)，合上電源開關(guān)QS1，將開關(guān)QS2扳向“起動(dòng)”位置，使電源加到自耦變壓器T上，而電動(dòng)機(jī)定子繞組與自耦變壓器的抽頭連接，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入減壓起動(dòng)階段。待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升至一定值時(shí)，再將QS2迅速扳向“運(yùn)行”位置，使電動(dòng)機(jī)直接與電源相接，在額定電壓下正常運(yùn)行。在這里自耦變壓器的抽頭電壓分別是電源電壓的65%和80%，可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)負(fù)載的大小來(lái)選擇。經(jīng)過(guò)分析可得出結(jié)論，自耦變壓器減壓起動(dòng)的電網(wǎng)電流為全壓起動(dòng)時(shí)的k2倍，其中k是自耦變壓器的變比。通常情況下，這種降壓起動(dòng)的主要缺點(diǎn)是需要一個(gè)龐大的自耦變壓器，且不允許頻繁起動(dòng)。這種減壓起動(dòng)方法適用于220/380V，△-Y接法容量較大而不能用Y-△方法起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的減壓起動(dòng)。

3.2 節(jié)能控制

三相異步電動(dòng)機(jī)的功效就是用電動(dòng)機(jī)的輸出功效除以其輸入功效，電動(dòng)機(jī)所消耗的總電能中，一部分電能用來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，這就是我們平時(shí)所說(shuō)的輸入功效，而另一部分電能就是電動(dòng)機(jī)的自身?yè)p耗，這部分的損耗大多是以熱能的形式消耗掉了，這就是電動(dòng)機(jī)的輸出功效。三相異步電動(dòng)機(jī)存在電能損耗主要是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)中的鐵和銅兩種金屬，其中，銅耗是電流在通過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈繞組時(shí)才產(chǎn)生的，而鐵耗則是在電動(dòng)機(jī)工作的過(guò)程中，定子以及轉(zhuǎn)子鐵芯中產(chǎn)生了電流，從而產(chǎn)生損耗，其大小與輸入電壓有關(guān)。事實(shí)上，電動(dòng)機(jī)還存在其他損耗，但是相比之下這些損耗都比較小，因此忽略不計(jì)。

三相異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能控制原理就是當(dāng)電壓下降的時(shí)候，能夠采用適當(dāng)降低電源電壓的方式，進(jìn)而降低電動(dòng)機(jī)中的鐵耗，由于電壓減小，電流也會(huì)相應(yīng)地變小，因此，也同時(shí)降低了電動(dòng)機(jī)中的銅耗，從而降低了電動(dòng)機(jī)的損耗。一般情況下，我們會(huì)通過(guò)檢測(cè)功效因數(shù)的方法來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷大小，比如電動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大，其功效因數(shù)就會(huì)增大，相反，電動(dòng)機(jī)功效因數(shù)就相應(yīng)減小。三相異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能控制一般要考慮3個(gè)問(wèn)題：一是電動(dòng)機(jī)負(fù)荷較低時(shí)如何降低其總能耗；二是負(fù)荷較低時(shí)怎么減少總輸出功效；三是電動(dòng)機(jī)在任何負(fù)荷條件下工作時(shí)，怎么找到減少輸出功效的最佳點(diǎn)。圖4所示為電動(dòng)機(jī)的節(jié)能控制原理。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)以及控制看似容易，事實(shí)并非如此，電動(dòng)機(jī)對(duì)于我國(guó)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。當(dāng)下技術(shù)人員最應(yīng)該重視的問(wèn)題就是提高三相異步電動(dòng)機(jī)的功效，從上文能夠得知，電動(dòng)機(jī)自身的損耗將耗費(fèi)大量的電能，這對(duì)以后的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生不利的影響。因此我們需要從現(xiàn)在開始，進(jìn)一步探究電動(dòng)機(jī)的節(jié)能控制，充分領(lǐng)會(huì)節(jié)能控制的原理，設(shè)計(jì)最優(yōu)方案指導(dǎo)實(shí)際，若能更好地解決電動(dòng)機(jī)損耗問(wèn)題，必將為我國(guó)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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