對三相異步電動機的節能改造設計的探究

張志莉（上海ABB電機股份有限公司，上海 200000）

對三相異步電動機的節能改造設計的探究

張志莉
（上海ABB電機股份有限公司，上海 200000）

本文從三相異步電動機的工作原理入手，提出當前的主流節能方法，為三相異步電動機的節能改造設計工作提供有益的參考。

三相異步電動機；節能方法；改造設計

1　三相異步電動機的工作原理

我們對三相異步電動機的工作原理進行分析，可以看出三相異步電動機的工作運行的實質就是通過一種旋轉磁場與轉子繞組內部共同產生的感應電流，進行相互作用，而產生電磁轉矩拖動電動機運轉的一個過程。

在三相異步電動機內部的定子鐵心上，嵌有對稱的三相繞組，導條被均勻地分布，而且被銅環首尾相連形成了一個整體。因此，在對稱的三相電源上接上三相繞組，勢必會在定子氣隙、轉子氣隙之間形成一個轉速同步的旋轉磁場。而根據電磁感應定律所述，一旦轉子上的導條被旋轉磁場切割，其內部就會產生感應電動勢，又因導條早已形成了閉合回路，所以電流勢必要通過轉子導體。而根據安培定律，我們可知，導條在選擇磁場中載有電流時勢必會受到電磁力，形成電磁轉矩，而轉子與生產機械克服負載轉矩進行作功時，也就實現了機電能源轉換。

2　三相異步電動機的節能改造方法

在三相異步電動機的節能改造中，可控硅調壓裝置被普遍采用，該裝置可使電壓伴隨負荷的變化而自動進行對應調節。也就是說三相異步電動機可利用負載電流的大小變化進行取值，并將取值指令反饋到可控硅導通角上對其進行控制，進而實現通過三相異步電動機負載變化去自動調節電動機電壓的目的。

其實質在于可控硅降低并切斷了三相異步電動機等值電路中的正弦波。因此，可控硅導通角越小，電機端的電壓也就越低。所以，改變電壓時，機械損耗P0不變，鐵耗與附加損耗（PF0+PM）正比于V2，而定子銅耗PCU1，則正比于I2。因此，當電機輕載降壓時，I 與PCU2都會下降，S則會上升。但實際上輕載給S所帶來的變化極少，所以PCU2在輕載電壓變化中產生的變化也可被忽略不計。而三相異步電動機節約的有功損耗則主要是PCU1，PCU2共同降損帶來的結果。與此同時，無功損耗Q與V2的正比關系，V的下降勢必會直接引發Q下降，進而三相異步電動的運行效率、功率因數能夠被有效提高。

正是因為可控硅調壓器裝置具備無觸點、噪聲低、體積小、耗損低等諸多優點，使得其在電網中不會造成任何的沖擊性，電壓能夠隨著負載變化進行自動調節，電能在調壓裝置中也能夠得到充分的利用。因此，可控硅調壓裝置對于三相異步電動機而言是極具發展前景的節能裝置。

3　可控硅節能裝置在三相異步電動機節能改造設計中的技術難點

3.1對功率因數角進行的檢測

功率因素角是指在電流波形完整的前提下，檢測電壓和電流過零點時所獲得的相位差。然而在實際節能改造設計中，因使用了可控硅節調壓器，致使導通角較小時，電流波形就會斷續，而無法檢測電流過零值。所以，為了解決這一技術難點，在節能改造中，我們可以通過對電流、微電平比較所獲得的正半周連續波形的檢測，取得相近似的相位差。

3.2對電壓有效值、電流有效值進行的檢測

在電壓有效值、電流有效值的檢測中，我們常常利用模擬乘法器，但是由于電動機的整個電路設計、電路結構較為復雜。所以，這種檢測方法所花費的時間較長，成本也較高。因此，為了解決這一技術難點，我們可以先對絕對平均值進行檢測，再將其進行轉化，轉化為有效值進行計算。而這也是基于有效值與絕對平均值之間往往存在著對應關系。

3.3加強對可控硅調壓器抗干擾系統的加固

因為三相異步電動機的應用十分廣泛，因此在實際生產運行中，三相異步電動機常常也會處于十分糟糕的生產環境中，而可控硅調壓器被安置在三相異步電動機上勢必也會處于這種生產環境下，而會受到強電磁的嚴重干擾，直接影響本電氣系統的正常、穩定運行。因此，為了解決這一技術難點，我們在實際設計制造中應該結合實際情況采取多種保護措施，如：在金屬機殼中安裝部分數字電路，以此用來屏蔽空間電磁帶來的干擾；選擇材質最優的傳感器、開關電源，進而降低因線路傳入而帶來的干擾；進一步簡化微電路中電路板上的布線，而改用串行接口芯片，以降低電磁干擾；應在電路中廣泛使用WDT電路，以此提高整個系統軟件的抗干擾能力。

3.4可控硅的強觸發技術

可以說三相平衡作為三相異步電動機三相交流調壓電路中的一個重要指標，如何確保三相平衡對三相異步電動機而言尤為重要。在傳統的三相交流調壓中，我們常常使用三個單相移相觸發芯片設計，此芯片設計必須要通過后期細心、慢慢的調試才能夠確保三相平衡。而對三相異步電動機進行節能改造設計以后，利用可控硅的強觸發技術，我們可以對三相異步電動機的電路設計進行進一步的簡化，使其觸發的更為準確，確保三相平衡，從而避免之前的復雜且多次調試工作。

4　結語

本文對三相異步電動機的節能改造設計提出了幾點建議，希望能夠為廣大同行在三相異步電動機的節能改造設計中提供一些有益的參考，并且對提高三相異步電動機的運行效率，最大程度降低三相異步電動機的電能消耗、運行損耗做出有益的參考。

［1］ 高銳.三相異步電動機節能保護器的研究［D］.成都：四川大學，2005.

［2］ 徐健，羅賽.三相異步電動機的節能改造［J］.中國重型裝備，2010，（09）：25-26.

Research on Energy Saving Design of Three Phase Asynchronous Motor

ZHANG Zhi-li
（Shanghai ABBmotor Limited byShare Ltd，Shanghai 200000，China）

In this paper，the working principle of three-phase asynchronous motor，the main energy saving method is presented，which can provide a useful reference for the design ofenergy savingofthree-phase asynchronous motor.

Three phase asynchronous motor；Energysavingmethod；Retrofit design

TM343

A

1674-8646（2015）08-0035-01

2015-05-19

張志莉（1984-），女，黑龍江五常人，學士，工程師，主要從事低壓電機的設計研發工作。