電機(jī)節(jié)能控制技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)

史 月

（大慶油田昆侖集團(tuán)水泥有限責(zé)任公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，電機(jī)的核心技術(shù)已經(jīng)取得了長足進(jìn)步，但是節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用還不夠深入全面，使得電機(jī)相關(guān)技術(shù)綠色可持續(xù)發(fā)展速度緩慢。為了讓電機(jī)技術(shù)更為全面的發(fā)展，要重視電機(jī)節(jié)能控制技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)。從何處入手、如何有效提升電機(jī)節(jié)能控制技術(shù)運(yùn)用水平，就成為相關(guān)人員不得不深思熟慮、三思后行的問題。

1 電機(jī)節(jié)能控制技術(shù)概念分析

節(jié)能控制技術(shù)比較復(fù)雜，也正是由于其復(fù)雜性使得技術(shù)的推廣存在一定難度。當(dāng)前節(jié)能控制技術(shù)主要涵蓋最小功率輸入、軟啟動、負(fù)載控制、功率因數(shù)等控制方式。其中，軟啟動與功率因數(shù)法應(yīng)用的比較廣泛。軟啟動技術(shù)主要指按照之前設(shè)計好的控制模式對電機(jī)的啟動過程進(jìn)行控制，降低啟動的電壓，從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。功率因數(shù)指調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使得轉(zhuǎn)速可以適應(yīng)相應(yīng)的負(fù)載變化，提升靈敏度同時較少電機(jī)能源耗損。另外，當(dāng)前新技術(shù)的運(yùn)用大有上漲趨勢，在新技術(shù)中（階梯）跟進(jìn)應(yīng)用最為明顯。

2 節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 軟啟動在電機(jī)節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用

當(dāng)前軟啟動技術(shù)在電機(jī)節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用十分廣泛，通過軟啟動可以滿足電機(jī)節(jié)能的需要，符合電機(jī)在輕載與空載狀態(tài)下長時間工作，節(jié)省能源同時保障電機(jī)正常利用。軟啟動技術(shù)之所以可以起到節(jié)省能源的目的，主要源于其可以通過調(diào)節(jié)電壓來動態(tài)調(diào)節(jié)整個電機(jī)中輸入與輸出的電流大小，對電流進(jìn)行準(zhǔn)確控制。而且，這種軟啟動技術(shù)發(fā)展性明顯，近些年已經(jīng)逐漸完善。傳統(tǒng)的軟啟動技術(shù)調(diào)整電流的方式比較單一，只能通過對電機(jī)連線方式進(jìn)行調(diào)整來實現(xiàn)電流控制，但這一調(diào)整電流方式的優(yōu)化效果不太明顯，因此對技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)勢在必行。隨著研究與技術(shù)開發(fā)的相關(guān)數(shù)據(jù)表明，創(chuàng)新軟啟動技術(shù)的便可以實現(xiàn)更為精準(zhǔn)的電流控制，同時降低電機(jī)啟動階段電能的損耗，有效節(jié)省能源[1]。正是由于軟啟動技術(shù)發(fā)展空間大、利用簡便，未來軟啟動技術(shù)的應(yīng)用會越來越深入。

2.2 常用的節(jié)能控制措施分析

當(dāng)前常用的電機(jī)節(jié)能控制措施主要在啟動環(huán)節(jié)，包括改進(jìn)直接啟動與降壓啟動兩種節(jié)能控制模式。首先，改進(jìn)直接啟動模式。直接啟動是非全壓啟動的相對模式，主要指全壓啟動，是當(dāng)前常用的電機(jī)啟動模式之一，它通過將電源直接接入定子繞組實現(xiàn)啟動的目的。當(dāng)前所用的改進(jìn)直接啟動方式主要指通過盡量減小電機(jī)啟動瞬間電流、改善特性曲線、簡化控制等手段，優(yōu)化直接啟動模式，實現(xiàn)節(jié)能控制的目標(biāo)。其次，降壓啟動模式。降壓啟動模式主要通過適當(dāng)減少定子數(shù)量，實現(xiàn)對電流的降低控制，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。但，這種模式運(yùn)用具有一定的局限性，只能預(yù)計還用在低啟動電流、接線滿足380 V/△的情況才可以利用該種節(jié)能控制模式。在降壓啟動模式模式下主要通過以下流程對節(jié)能進(jìn)行控制：第一步，接線。電氣啟動后連接星型接線之后逐漸改變?yōu)槿切谓泳€；第二步，降低定子串電壓。適當(dāng)降低定子串電壓，啟動電壓控制與Y/△控制線路等多種系統(tǒng)啟動。這種方式雖然可以降低啟動電壓、達(dá)到節(jié)能控制目的，但是其降壓相對節(jié)能程度有限。

3 電機(jī)節(jié)能控制技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 電機(jī)節(jié)能控制技術(shù)設(shè)計面臨的問題

為了提升電機(jī)節(jié)能控制技術(shù)節(jié)能程度，就需要對原有技術(shù)進(jìn)行分析，及時發(fā)現(xiàn)節(jié)能控制技術(shù)設(shè)計中存在的不足，才能針對性提升科學(xué)的技術(shù)改進(jìn)方案，有效提升節(jié)能效率。相關(guān)設(shè)計人員必須從電機(jī)節(jié)能控制技術(shù)設(shè)計現(xiàn)狀與面臨的問題入手全面進(jìn)行分析，為技術(shù)的革新提供支持。當(dāng)前電機(jī)節(jié)能控制技術(shù)設(shè)計方面存在的不足主要體現(xiàn)在4 個方面：①啟動電流對電網(wǎng)沖擊控制相對不足；②全壓啟動時對電網(wǎng)沖擊比較大；③電機(jī)運(yùn)行存在的一定的安全問題；④體底部電機(jī)效率低、散熱性能差。

3.2 優(yōu)化電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)的模塊設(shè)計

相關(guān)設(shè)計人員需要優(yōu)化電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)的模板設(shè)計，提升電機(jī)節(jié)能控制能力，促進(jìn)節(jié)能控制技術(shù)的綠色發(fā)展。設(shè)計人員在節(jié)能控制模板設(shè)計中從軟啟動模板設(shè)計、節(jié)能運(yùn)行模板設(shè)計、智能模板控制設(shè)計。

首先，設(shè)計人員需要注重軟啟動模板設(shè)計的優(yōu)化，有效提升節(jié)能控制效率。設(shè)計人員在軟啟動模板設(shè)計優(yōu)化中，從啟動時間、優(yōu)化啟動方式提升節(jié)能控制效率。在節(jié)能軟啟動時間控制方面，相關(guān)設(shè)計人員要盡可能多段啟動時間、控制啟動電壓與電流達(dá)到節(jié)能的目的。電機(jī)軟啟動時間控制最長不得超過128 s，盡可能縮短啟動時間、減少能耗。在電能軟啟動電壓加控制與電流控制方面，需要注重啟動頻率的控制，適當(dāng)降低啟動頻率，避免啟動使得電器溫度過高，提升電器可用時長，提升電機(jī)節(jié)能控制性價比。設(shè)計人員還可以優(yōu)化底部電機(jī)，提升電機(jī)效率，優(yōu)化電機(jī)散熱系統(tǒng)，確保電機(jī)安全。

其次，相關(guān)設(shè)計人員要從節(jié)能運(yùn)行模板設(shè)計入手，提升節(jié)能控制能力。相關(guān)設(shè)計人員需要核算電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中驅(qū)動負(fù)載的最大承受值，盡可能避免電機(jī)在最大荷載承受值情況下一直使用，延長電機(jī)使用壽命。設(shè)計人員優(yōu)化相關(guān)節(jié)能控制儀器，對電機(jī)節(jié)能控制過程中的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行監(jiān)督，及時發(fā)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行中存在的安全隱患，并針對性制定解決方案，提升電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，促進(jìn)節(jié)能控制技術(shù)的綠色發(fā)展[2]。

然后，相關(guān)設(shè)計人員需要注重智能保護(hù)模板的設(shè)計。相關(guān)設(shè)計人員除了軟啟動模板與節(jié)能運(yùn)行模板優(yōu)化之外，還可以從智能化保護(hù)控制模板入手，綜合性提升電機(jī)節(jié)能控制水平，確保電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在智能保護(hù)模板設(shè)計中可以從智能模板單獨(dú)設(shè)計與參數(shù)故障科學(xué)存貯兩方面著手單獨(dú)設(shè)計，獨(dú)立于其他系統(tǒng)，避免發(fā)生故障對保護(hù)系統(tǒng)造成不利影響，實現(xiàn)對電機(jī)實時監(jiān)測。

最后，設(shè)計人員還不可忽視電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)參數(shù)故障存儲，方便節(jié)能控制系統(tǒng)根據(jù)之前參數(shù)問題，及時作出調(diào)整提升節(jié)能控制能力，促進(jìn)技術(shù)綠色發(fā)展。

3.3 節(jié)能控制系統(tǒng)的整體設(shè)計

設(shè)計人員在電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計上可以從節(jié)能控制系統(tǒng)方案設(shè)計、技術(shù)方案設(shè)計、開發(fā)目標(biāo)確定、設(shè)計思想明確4 個方面全面提升節(jié)能控制系統(tǒng)的科學(xué)性，提升電機(jī)的電能利用率，促進(jìn)節(jié)能控制技術(shù)的綠色發(fā)展。

首先，電能節(jié)能控制技術(shù)設(shè)計人員需要制定總體設(shè)計方案，以便指導(dǎo)整個節(jié)能控制技術(shù)的設(shè)計全程有序推進(jìn)。相關(guān)設(shè)計人員需要根據(jù)具體施行的情況適當(dāng)調(diào)整總體設(shè)計方案的分配調(diào)整，提升方案的指導(dǎo)性。在總體方案設(shè)計中處理技術(shù)設(shè)計方案的簡略概述之外，相應(yīng)的總體節(jié)能控制測量必不可少。在節(jié)能具體情況測量方面，相關(guān)技術(shù)人員可以采用專業(yè)的微電腦數(shù)字測量控制儀器，對電機(jī)的電流與電壓情況實施檢測，從節(jié)能控制系統(tǒng)用開啟前、開啟后進(jìn)行科學(xué)測量，以便及時準(zhǔn)確記錄電機(jī)節(jié)能控制設(shè)計的具體成效。同時，利用相應(yīng)的微電腦數(shù)字技術(shù)可以減小電機(jī)啟動與停止的電流沖擊，提升電機(jī)的可靠性延長電機(jī)使用壽命，促進(jìn)電機(jī)節(jié)能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

其次，相關(guān)設(shè)計人員需要對技術(shù)方案進(jìn)行設(shè)計，提升電機(jī)節(jié)能控制效率，促進(jìn)技術(shù)的綠色發(fā)展。在電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計方案制定中，設(shè)計人員可以從電機(jī)啟動入手，提升電機(jī)節(jié)能控制效率。在節(jié)能控制方面，可以利用智能數(shù)字控制，對電機(jī)電流情況做足檢測控制，并通過雙向可控硅模對電壓進(jìn)行控制，降低電機(jī)啟動電壓，實現(xiàn)節(jié)能控制的效用。設(shè)計人員還可以根據(jù)電機(jī)的不同，選擇不同的智能型數(shù)字控制器，保證電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計方面，設(shè)計人員還要關(guān)注節(jié)能控制系統(tǒng)的使用壽命，確保電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)可以盡可能長久應(yīng)用，提升電機(jī)性能。智能化數(shù)字控制器工作的基本原理：電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)之后，智能化數(shù)字器對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計算，并釋放相應(yīng)的干擾，之后送入A/D 轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)過微處理器進(jìn)行運(yùn)算處理，將結(jié)果存貯比對CPU 核算的對應(yīng)值，待比對結(jié)束后進(jìn)行一系列的轉(zhuǎn)換，調(diào)整控制串電流與電壓。這樣，就能利用智能化數(shù)字控制器對點線路電流進(jìn)行控制，設(shè)置額定電壓，緩步提升輸出電壓，降低電機(jī)啟動時對電網(wǎng)的沖擊，提升電機(jī)節(jié)能控制率。

然后，在節(jié)能控制設(shè)計中需要注重開發(fā)目標(biāo)的明確，以便指導(dǎo)節(jié)能控制系統(tǒng)的科學(xué)開發(fā)。相關(guān)設(shè)計人員在電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計上，需要注重相關(guān)開放目標(biāo)的制定，在目標(biāo)指導(dǎo)下促進(jìn)節(jié)能控制系統(tǒng)的有序開放。利用智能化數(shù)字控制器對電機(jī)電流與電壓實時監(jiān)控，有效避免電機(jī)半載或輕載時的電能浪費(fèi)。在設(shè)計節(jié)能控制目標(biāo)明確方面，相關(guān)設(shè)計人員可以組織多次會議，依據(jù)電機(jī)設(shè)計的具體情況，明確既能控制系統(tǒng)的目標(biāo)，提升節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)性與實用性。

最后，設(shè)計人員要巧思妙想，注重設(shè)計思想明確。在設(shè)計思想方面，設(shè)計人員要注重電機(jī)技能控制系統(tǒng)設(shè)計思想的全面性，從節(jié)能降耗、優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)、調(diào)速控制方面全面明確設(shè)計思想。在節(jié)能降耗方面，設(shè)計人員需要注重材料的環(huán)保性，避免對環(huán)境造成污染。為了進(jìn)一步提升電機(jī)節(jié)能控制效率，相關(guān)設(shè)計人員可以從電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面入手，降低電機(jī)運(yùn)行中的電能耗損，提升節(jié)能控制能力。另外還可以從調(diào)速控制方面入手，提升電機(jī)節(jié)能控制能力。

3.4 節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計試運(yùn)行測試

電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計結(jié)束后，相關(guān)測試人員要針對節(jié)能控制系統(tǒng)及時做試運(yùn)行測試工作，方便及時排查電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的不足，進(jìn)一步優(yōu)化節(jié)能控制系統(tǒng)，提升電機(jī)節(jié)能控制能力。測試人員在系統(tǒng)測試過程中要做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄與總結(jié)，方便為后期電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)改進(jìn)提供可靠依據(jù)。

首先，測試人員要有步驟有目的地對電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)功能進(jìn)行驗證。在功能驗證方面需要做到全面、清晰，盡量做到面面俱到，例如，在節(jié)能控制測試中需要檢測產(chǎn)品的功能、性能、環(huán)境應(yīng)對能力、穩(wěn)定性、狀態(tài)、安全性等。

其次，電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)測試時要按照一定的步驟進(jìn)行。相關(guān)測試人員要按照一定步驟對系統(tǒng)進(jìn)行測試，確保整個測試工作有序推進(jìn)。

最后，測試中相關(guān)參數(shù)要及時記錄。測試人員需要對節(jié)能系統(tǒng)中相關(guān)參數(shù)及時做好記錄，避免出現(xiàn)遺漏的情況，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)孛鎸y試工作，提升檢測質(zhì)量[3]。

4 結(jié)束語

綜上所述，電機(jī)節(jié)能控制技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)涉及的環(huán)節(jié)比較多，設(shè)計人員可從優(yōu)化電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)的模塊設(shè)計、節(jié)能控制系統(tǒng)的整體設(shè)計、節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計試運(yùn)行測試等方面提升電機(jī)節(jié)能控制能力。另外，相關(guān)設(shè)計人員要注重系統(tǒng)的全面具體清晰，全面提升電機(jī)節(jié)能控制能力，促進(jìn)節(jié)能技術(shù)綠色發(fā)展的早日實現(xiàn)。