交流異步電機軟起動及優(yōu)化節(jié)能控制技術(shù)

1、交流異步電機軟軟起動及優(yōu)化化節(jié)能控制技技術(shù)研究摘 要：本文文對交流異步步電動機的軟軟起動和優(yōu)化化節(jié)能運行問問題作了全面面的分析和研研究，提出了了異步電動機機起動和運行行的綜合控制制方案。并研研制成功了智智能馬達優(yōu)化化控制器（IIMOC）。關(guān)鍵詞：異步電電動機 軟軟起動 節(jié)節(jié)能運行 智能馬達優(yōu)優(yōu)化控制器。 1 前 言言 目前在在工礦企業(yè)中中使用著大量量的交流異步步電動機（包包括380VV/660VV低壓電動機機和3KV/6KV中壓壓電動機），有有相當多的異異步電動機及及其拖動系統(tǒng)統(tǒng)還處于非經(jīng)經(jīng)濟運行的狀狀態(tài)，白白地地浪費掉大量量的電能。究究其原因，大大致是由以下下幾種情況造造成的：由于大部分電電

2、機采用直接接起動方式，除除了造成對電電網(wǎng)及拖動系系統(tǒng)的沖擊和和事故之外，8810倍的的起動電流造造成巨大的能能量損耗。 在進行電動機機容量選配時時，往往片面面追求大的安安全余量，且且層層加碼，結(jié)結(jié)果使電動機機容量過大，造造成“大馬拉拉小車”的現(xiàn)現(xiàn)象，導(dǎo)致電電動機偏離最最佳工況點，運運行效率和功功率因數(shù)降低低。 從電動機拖動動的生產(chǎn)機械械自身的運行行經(jīng)濟性考慮慮，往往要求求電力拖動系系統(tǒng)具有變壓壓、變速調(diào)節(jié)節(jié)能力，若用用定速定壓拖拖動，勢必造造成大量的額額外電能損失失。 電動機機的非經(jīng)濟運運行情況，早早已引起國家家有關(guān)部門的的重視，并分分別于19990年和19995年制定定和修定了一一個強制性的

3、的國家標準：三相異步步電動機經(jīng)濟濟運行（GGB124997-19995）。希望望依此來規(guī)范范三相異步電電動機的經(jīng)濟濟運行，國標標的發(fā)布對低低壓電動機的的經(jīng)濟運行起起了很大的促促進作用，但但對中壓電動動機則收效甚甚微。其原因因是：（1）中壓電動動機一般容量量較大，一旦旦發(fā)生故障，其其影響也大，因因此對節(jié)電措措施的可靠性性的要求就更更高；（2）中壓電動動機節(jié)電措施施受電力電子子功率器件耐耐壓水平的限限制，節(jié)電產(chǎn)產(chǎn)品的開發(fā)在在技術(shù)上難度度更大一些。 到目前為為上，國內(nèi)尚尚無成型的中中壓電動機軟軟起動和節(jié)電電運行的產(chǎn)品品面市。2 異步電動動機的軟起動動 由于工業(yè)業(yè)生產(chǎn)機械的的不斷更新和和發(fā)展，對電電動

4、機的起動動性能提出了了越來越高的的要求，歸納納起來有以下下幾個方面：要求電動機機有足夠大的的，并且能平平穩(wěn)提升的起起動轉(zhuǎn)矩和符符合要求的機機械特性曲線線；盡可能小的的起動電流；起動設(shè)備盡盡可能簡單、經(jīng)經(jīng)濟、可靠，起起動操作方便便；起動過程中中的功率消耗耗應(yīng)盡可能的的少。根據(jù)以以上相互矛盾盾的要求和電電網(wǎng)的實際情情況，通常采采用的起動方方式有兩種：一種是在額額定電壓下的的直接起動方方式，另一種種是降壓起動動方式。 2.1 直接接起動的危害害 直接起起動是最簡單單的起動方式式，起動時通通過閘刀或接接觸器將電動動機直接接到到電網(wǎng)上。直直接起動的優(yōu)優(yōu)點是起動設(shè)設(shè)備簡單，起起動速度快。但但是直接起動動的

5、危害很大大；電網(wǎng)沖擊：過過大的起動電電流（空載起起動電流可達達額定電流的的47倍，帶帶載起動時可可達8100倍或更大），會會造成電網(wǎng)電電壓下降，影影響其他用電電設(shè)備的正常常運行，還可可能使欠壓保保護動作，造造成設(shè)備的有有害跳閘。同同時過大的起起動電流會使使電機繞組發(fā)發(fā)熱，從而加加速絕緣老化化，影響電機機壽命。 機械沖擊：過過大的沖擊轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩往往造成成電動機轉(zhuǎn)子子籠條、端環(huán)環(huán)斷裂和定子子端部繞組絕絕緣磨損，導(dǎo)導(dǎo)致?lián)舸龣C機；轉(zhuǎn)軸扭曲曲，聯(lián)軸節(jié)、傳傳動齒輪損傷傷和皮帶撕裂裂等。 對生產(chǎn)機械造造成沖擊：起起動過程中的的壓力突變往往往造成泵系系統(tǒng)管道、閥閥門的損傷，縮縮短使用壽命命；影響傳動動精度，甚至

6、至影響正常的的過程控制。 所有這這些都給設(shè)備備的安全可靠靠運行帶來威威脅，同時也也造成過大的的起動能量損損耗，尤其當當頻繁起停時時更是如此。因因此對電動機機直接起動有有以下限制條條件：生產(chǎn)機械是否否允許拖動電電動機直接起起動，這是先先決條件；電動機的容量量應(yīng)不大于供供電變壓器容容量的1015%；起動過程中的的電壓降U應(yīng)不大于額額定電壓的115%。對于于中、大功率率的電動機一一般都不允許許直接起動，而而要求采用一一定的起動設(shè)設(shè)備，方可完完成正常的起起動工作。2.2 老式式降壓起動方方式的適用場場合及性能比比較： 降壓起起動的目的是是減小起動電電流，但它同同時也使起動動轉(zhuǎn)矩下降了了。對于重載載起動

7、，帶有有大的峰值負負載的生產(chǎn)機機械，就不能能用這種方式式起動。傳統(tǒng)統(tǒng)的降壓起動動有以下幾種種方法：（1）星形/三三角形轉(zhuǎn)換器器：這種方法法適用于正常常運行時定子子繞組采用接法的電動動機。定子有有六個接頭引引出，接到轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換開關(guān)上，起起動時采用星星形接法，起起動完畢后再再切換成接法。起動動電壓為2220V，運行行電壓為3880V。這種種起動設(shè)備的的優(yōu)點是起動動設(shè)備簡單，起起動過程中消消耗能量少。缺缺點是有二次次電流沖擊，設(shè)設(shè)備故障率高高，需要經(jīng)常常維護，所以以不宜使用在在頻繁起動的的設(shè)備上。在在轉(zhuǎn)換過程中中，由于瞬變變電勢和電動動機剩磁產(chǎn)生生的電勢往往往與電源電壓壓有相位差，嚴嚴重時會產(chǎn)生生電壓相

8、加，引引起過大的沖沖擊電流和電電磁轉(zhuǎn)矩，因因此大大地限限制了它的使使用。由于起起動電壓為運運行電壓的 ，故其起動動轉(zhuǎn)矩為額定定轉(zhuǎn)矩的1/3，只能用用在空載或輕輕載（負載率率小于1/33）起動的設(shè)設(shè)備。在電動動機輕載或空空載運行時，也也可利用該起起動設(shè)備作降降壓運行，以以提高電動機機的功率因數(shù)數(shù)和效率。 （2）自耦變壓壓器降壓起動動：三相自耦耦變壓器（也也稱補償器）高高壓邊接電網(wǎng)網(wǎng)，低壓邊接接電動機，一一般有幾個分分接頭，可選選擇不同的電電壓比，相對對于不同起動動轉(zhuǎn)矩的負載載。在電動機機起動后再將將其切除。其其優(yōu)點是起動動電壓可以選選擇，如0.65、0.8或0.99UN，以適適應(yīng)不同負載載的要求

9、。缺缺點是體積大大，重量重，且且要消耗較多多有色金屬，故故障率高，維維修費用高。 (3) 磁控軟軟起動器：磁磁控軟起動器器是利用控磁磁限幅調(diào)壓的的原理，在電電動機起動過過程中電壓可可由一個較低低的值平滑地地上升到全壓壓，使電動機機軸上的轉(zhuǎn)矩矩勻速增加，起起動特性變軟軟，并可實現(xiàn)現(xiàn)軟停車。但但其起控電壓壓在200VV左右，用戶戶不可調(diào)整，會會有較大的電電流沖擊，且且體積較大。 (4) 對于高高壓電機，可可在定子線路路中串聯(lián)電抗抗器或水電阻阻實現(xiàn)降壓起起動，待起動動完成后再將將其切除。但但電抗器成本本高，水電阻阻損耗又大。 (5) 對于繞繞線式異步電電動機，可在在轉(zhuǎn)子繞組串串接頻敏變阻阻器或水電阻

10、阻實現(xiàn)起動，待待起動完成后后再將其切除除。但頻敏變變阻器成本高高，而水電阻阻損耗又大。其其他還有延邊邊三角形起動動，定子串電電阻起動等方方法。 值得指指出的是：盡盡管各種老式式降壓起動方方法各有其優(yōu)優(yōu)缺點，但它它們有一個共共同的優(yōu)點：就是沒有諧諧波污染。 2.3 新型型的電子式軟軟起動器 隨著電電力電子技術(shù)術(shù)和微機控制制技術(shù)的發(fā)展展，國內(nèi)外相相繼開發(fā)出一一系列電子式式起動控制設(shè)設(shè)備，用于異異步電動機的的起動控制，以以取代傳統(tǒng)的的降壓起動設(shè)設(shè)備。新型的的電子式軟起起動器的主回回路一般都采采用晶閘管調(diào)調(diào)壓電路，調(diào)調(diào)壓電路由六六只晶閘管兩兩兩反向并聯(lián)聯(lián)組成，串接接于電動機的的三相供電線線路上。當起起

11、動器的微機機控制系統(tǒng)接接到起動指令令后，便進行行有關(guān)的計算算，輸出晶閘閘管的觸發(fā)信信號，通過控控制晶閘管的的異通角,使起動器按按所設(shè)計的模模式調(diào)節(jié)輸出出電壓,以控控制電動機的的起動過程。當當起動過程完完成后，一般般起動器將旁旁路接觸器吸吸合，短路掉掉所有的晶閘閘管，使電動動機直接投入入電網(wǎng)運行，以以避免不必要要的電能損耗耗，軟起動器器的控制框圖圖如圖1所示示。圖1 軟起動動器的控制框框圖所謂“軟起動”，實實際上就是按按照預(yù)先設(shè)定定的控制模式式進行的降壓壓起動過程。目目前的軟起動動器一般有以以下幾種起動動方式：(1) 限流軟軟起動：限流流起動顧名思思義就是在電電動機的起動動過程中限制制其起動電流

12、流不超過某一一設(shè)定值（IIm）的軟起起動方式。主主要用在輕載載起動的負載載的降壓起動動，其輸出電電壓從零開始始迅速增長，直直到其輸出電電流達到預(yù)先先設(shè)定的電流流限值Im，然然后在保持輸輸出電流IIM的條件件下逐漸升高高電壓，直到到額定電壓，使使電動機轉(zhuǎn)速速逐漸升高，直直到額定轉(zhuǎn)速速。 這種起動動方式的優(yōu)點點是起動電流流小，且可按按需要調(diào)整，（起起動電流的限限值Im必須須根據(jù)電動機機的起動轉(zhuǎn)矩矩來設(shè)定，IIm設(shè)置過小小，將會使起起動失敗或燒燒毀電機。）對對電網(wǎng)電壓影影響小。其缺缺點是在起動動時難以知道道起動壓降，不不能充分利用用壓降空間，損損失起動轉(zhuǎn)矩矩，起 動時時間相對較長長。(2) 電壓鈄鈄

13、坡起動：輸輸出電壓由小小到大鈄坡線線性上升，將將傳統(tǒng)的降壓壓起動變有級級為無級，主主要用在重載載起動。它的的缺點是起動動轉(zhuǎn)矩小，且且轉(zhuǎn)矩特性呈呈拋物線型上上升對起動不不利，且起動動時間長，對對電機不利。改改進的方法是是采用雙鈄坡坡起動：輸出出電壓先迅速速升至U1，UU1為電動機機起動所需的的最小轉(zhuǎn)矩所所對應(yīng)的電壓壓值，然后按按設(shè)定的速率率逐漸升壓，直直至達到額定定電壓。初始始電壓及電壓壓上升率可根根據(jù)負載特性性調(diào)整。這種種起動方式的的特點是起動動電流相對較較大，但起動動時間相對較較短，適用于于重載起動的的電機。(3) 轉(zhuǎn)矩控控制起動：主主要用在重載載起動，它是是按電動機的的起動轉(zhuǎn)矩線線性上升的

14、規(guī)規(guī)律控制輸出出電壓，它的的優(yōu)點是起動動平滑、柔性性好，對拖動動系統(tǒng)有利，同同時減少對電電網(wǎng)的沖擊，是是最優(yōu)的重載載起動方式。它它的缺點是起起動時間較長長。(4) 轉(zhuǎn)矩加加突跳控制起起動與轉(zhuǎn)矩控控制起動一樣樣也是用在重重載起動的場場合。所不同同的是在起動動的瞬間用突突跳轉(zhuǎn)矩，克克服拖動系統(tǒng)統(tǒng)的靜轉(zhuǎn)矩，然然后轉(zhuǎn)矩平滑滑上升，可縮縮短起動時間間。但是，突突跳會給電網(wǎng)網(wǎng)發(fā)送尖脈沖沖，干擾其它它負荷，使用用時應(yīng)特別注注意。(5) 電壓控控制起動是用用在輕載起動動的場合，在在保證起動壓壓降的前提下下使電動機獲獲得最大的起起動轉(zhuǎn)矩，盡盡可能地 縮縮短起動時間間，是最優(yōu)的的輕載軟起動動方式。各種種軟起動方

15、式的相應(yīng)起起動曲線見圖圖2。圖2 各種軟軟起動波形圖圖 停車方式有三種種：一是自由由停車，二是是軟停車，三三是制動停車車。軟起動器器帶來的最大大好處是軟停停車和制動 停車，軟停停車消除了拖拖動系統(tǒng)的反反慣性沖擊，對對于水泵 就就是“水錘”效效應(yīng)；制動停停車則在一定定場合代替了了反接 制動動停車功能。2.4 軟起起動器與傳統(tǒng)統(tǒng)降壓起動器器的比較軟起起動器與傳統(tǒng)統(tǒng)降壓起動器器的性能比較較見表1：表1 軟起動動器與傳統(tǒng)降降壓起動器的的比較2.5 軟起起動器的適用用場合 (1) 生產(chǎn)設(shè)設(shè)備精密，不不允許起動沖沖擊，否則會會造成生產(chǎn)設(shè)設(shè)備和產(chǎn)品不不良后果的場場合； (2) 電動機功功率較大，若若直接起動

16、，要要求主變壓器器容量加大的的場合； (33) 對電網(wǎng)網(wǎng)電壓波動要要求嚴格，對對壓降要求10% UUN的供電系系統(tǒng)； (4) 對起動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩要求不高高，可進行空空載或輕載起起動的設(shè)備。 嚴格地地講，起動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩應(yīng)當小于于額定轉(zhuǎn)矩550%的拖動動系統(tǒng)，才適適合使用軟起起動器解決起起動沖擊問題題。對于需重重載或滿載起起動的設(shè)備，若若采用軟起動動器起動，不不但達不到減減小起動電流流的目的，反反而會要求增增加軟起動器器晶閘管的容容量，增加成成本；若操作作不當，還有有可能燒毀晶晶閘管。此時時只能采用變變頻軟起動。因因為軟起動器器調(diào)壓不調(diào)頻頻，轉(zhuǎn)差功率率始終存在，難難免過大的起起動電流；而而變頻器采用用調(diào)頻調(diào)

17、壓方方式，可實現(xiàn)現(xiàn)無過流軟起起動，且可提提供1.22倍額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的起動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，特別適適用于重載起起動的設(shè)備。但但是變頻器的的價格就要比比軟起動器的的價格高得多多了。3 異步電動動機經(jīng)濟運行行和優(yōu)化節(jié)電電控制技術(shù)3.1 異步步電動機降壓壓節(jié)電技術(shù)概概述 對于滿滿載或重載運運行的電動機機，降低其端端電壓將會造造成嚴重后果果，隨著端電電壓的降低，電電動機的磁通通和電動勢隨隨之減小，鐵鐵耗無疑將下下降。但與此此同時，隨電電壓平方變化化的電動機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩也迅速下下降而小于負負載轉(zhuǎn)矩，電電動機只能依依靠增大轉(zhuǎn)差差率，提高電電磁轉(zhuǎn)矩以達達到與負載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩相平衡的的狀態(tài)。轉(zhuǎn)差差率的增大，引引起轉(zhuǎn)子電流流增大，同時時

18、引起定子和和轉(zhuǎn)子電壓間間的相角增大大，導(dǎo)致定子子電流增大，從從而使定子和和轉(zhuǎn)子銅耗增增加值大大超超過鐵耗的下下降值，這時時電動機繞組組溫升將會增增高，效率將將會下降，甚甚至發(fā)生電動動機燒毀事故故。因而，一一般規(guī)程都規(guī)規(guī)定了電動機機正常運行時時電壓變化范范圍不得超過過額定電壓的的95%1110%。 然而對對于輕載運行行的電動機，情情況就截然不不同，使供電電電壓適當降降低，在經(jīng)濟濟上是有利的的。這是因為為在輕載運行行時，電動機機的實際轉(zhuǎn)差差率大大小于于額定值，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電流并不不大，在降壓壓運行時，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電流增加加的數(shù)值有限限。而另一方方面，卻由于于電壓的降低低，使空載電電流和鐵損大大幅減少。在在這種

19、情況下下，電動機的的總損耗就可可降低，定子子溫升，運行行效率和功率率因數(shù)同時得得到改善。由由此可見，電電動機的運行行經(jīng)濟性與電電動機負載率率同運行電壓壓是否合理匹匹配關(guān)系極大大。理論分析析表明電動機機的力能指標標（運行效率率與功率因數(shù)數(shù)）與其端電電壓之間存在在如下的數(shù)量量關(guān)系2：（1）（2）SN和S電動動機額定工況況和降壓運行行的轉(zhuǎn)差率；和 電動機額額定工況和降降壓運行的功功率因數(shù)；N和電動動機額定工況況和降壓運行行的效率；KU電動機的的調(diào)壓系數(shù)，KKU=U/UUN；UN和U電動動機額定電壓壓和降壓運行行時的實際電電壓；K1電動機的的空載電流系系數(shù)，K1=Io/INN；IN和Io一電電動機的額

20、定定電流和空載載電流。 從式（22）不難看出出：并不是所所有的降壓行行為都能達到到節(jié)電的目的的，只有當電電壓降低程度度大于轉(zhuǎn)差率率及功率因數(shù)數(shù)上升程度時時，才能使運運行效率提高高。實際上，電電動機效率隨隨電壓降低而而變化的關(guān)系系呈馬鞍形曲曲線，對應(yīng)于于每一個輸出出功率（或負負載系數(shù)），必必然存在一個個最佳調(diào)壓系系數(shù)Kum，當當Ku=Kuum時，電動動機的損耗最最低，效率最最高。Kumm稱為電動機機的最佳電壓壓調(diào)節(jié)系數(shù)。不不同負載下最最佳電壓調(diào)節(jié)節(jié)系數(shù)Kumm可按電動機機的負載系數(shù)數(shù)由下式確確定1：（33）式中： 電動動機額定負載載時的有功損損耗（kW）； Po電動動機的空載損損耗（kW）；K計

21、算系數(shù)，KK=（Po-Pfw）/PN； Pfw電電動機的機械械損耗（kWW）； 電動機機的負載系數(shù)數(shù)，=P22/PN1100% P2電動動機的輸出功功率； PN電動動機的額定功功率。文獻1給出出了輕載電動動機采用降壓壓節(jié)電措施后后，節(jié)約電能能的計算公式式為：節(jié)約的的有功功率 （4）節(jié)約的無功功率率： （55）節(jié)約的電能：（6）式中：QN電電動機帶額定定負載時的無無功功率（KKvar）； QQo電動機機的空載無功功功率（Kvvar）； KKQ無功經(jīng)經(jīng)濟當量，當當電動機直連連電機母線KKQ=0.0020.004，二次變變壓取KQ=0.050.07，三三次變壓取KKQ=0.0080.110； TTe

22、c電動動機年運行時時間（h）。3.2 優(yōu)化化節(jié)電的控制制依據(jù) (1) 功率因因數(shù)（ ）控控制法： 最早出出現(xiàn)的異步電電機優(yōu)化節(jié)電電器為Laa 功率因數(shù)數(shù)控制器,其其原理是通過過檢測電動機機運行中的 值，與預(yù)先先設(shè)定的基準準值比較，當當實際值低于于設(shè)定值時，說說明電動機為為輕載，通過過降低電動機機的端電壓來來提高 ，直直到實際的 測量值達到到設(shè)定值為止止，實現(xiàn)了節(jié)節(jié)電； 數(shù)值值高表明是重重載，則升高高電機端電壓壓，以保證軸軸上的輸出功功率。這是一一種間接節(jié)電電法：控制對對象是電動機機的功率因數(shù)數(shù)，而目的是是節(jié)電。由于于交流異步電電機的最佳功功率因數(shù)在全全工作范圍內(nèi)內(nèi)呈曲線變化化；不同制造造廠生產(chǎn)

23、的同同一規(guī)格的異異步電機的功功率因數(shù)呈一一定的離散性性；同一臺電電機在其新舊舊壽命期，在在同一工況下下的功率因數(shù)數(shù)也呈現(xiàn)一定定的離散性，這這就給設(shè)計和和調(diào)整帶來一一定的困難。故故這種方法是是不能達到最最佳節(jié)電效果果的，并且理理論與實踐都都已證明，過過高的功率因因數(shù)值對于異異步電機來說說，并不節(jié)電電。（2）最小輸入入功率法： 交流異步電機工工作時，從電電網(wǎng)輸入的電電功率P1，一一部分轉(zhuǎn)換成成電機軸上的的機械功率PP2輸出，另另一部分則是是自身的損耗耗PS，包括括鐵耗與銅耗耗兩部分。共共中鐵耗與輸輸入電壓的平平方成正比，而而銅耗則與其其電流的平方方成正比，只只有在銅耗等等于鐵耗時，電電機的效率最最

24、高，損耗PPS最小。最最小輸入功率率法的原理就就是在電機工工作的任一負負載點上，在在保證軸上機機械功率輸出出的前提下，通通過降低電機機的端電壓而而減小電機自自身的損耗，從從而達到節(jié)能能的目的。雖雖然降壓可以以降低鐵耗，而而當電壓降到到一定程度之之后，若繼續(xù)續(xù)下降，則電電流又要增加加，因而又增增加了銅耗。通通過微機自動動尋優(yōu)，讓鐵鐵耗和銅耗都都維持在最低低的水平，也也即電壓與電電流的乘積輸入的電電功率達到最最小值，實現(xiàn)現(xiàn)最優(yōu)節(jié)電目目的。（3）突加負載載控制 當電動動機軸上的負負載急劇上升升時，又要能能在極短的時時間內(nèi)（1100ms）將將電壓提升到到額定值，保保證軸上有足足夠的功率輸輸出，否則電電

25、機就會發(fā)生生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。所所以微處理器器在進行輸入入功率優(yōu)化控控制的同時，又又監(jiān)視負載功功率的變化率率，一旦負載載功率的變化化率超過預(yù)先先設(shè)定的閾值值時，即判定定為突加負載載，立即提升升電機端電壓壓，保證電機機對負載變化化的快速響應(yīng)應(yīng)能力。 33.3 優(yōu)優(yōu)化節(jié)電的適適用對象 對于于電機轉(zhuǎn)速無無嚴格要求，及及不需要調(diào)速速運行的場合合，特別是對對于經(jīng)常大幅幅度變動的負負載，或者長長時間處于輕輕載或空載的的電動機，例例如軋鋼機、鍛鍛壓機、抽油油機等負載，使使用優(yōu)化節(jié)電電技術(shù)，可以以收到明顯的的節(jié)電效果。其其節(jié)電量視電電動機的負載載系數(shù)及輕載載運行的時間間長短而定。 3.4 降壓起動優(yōu)優(yōu)化節(jié)電計算算實例

26、 為一臺臺輕載運行的的Y1600010/11730型66000V電電動機配置一一套優(yōu)化控制制系統(tǒng)，著重重計算其起動動性能參數(shù)和和節(jié)電效果。 Y16600100/17300型電動機的的原始數(shù)據(jù)：額定功率PPN=16000kW，額額定電壓UNN=6.0kkV，額定電電流IN=1185A，額額定轉(zhuǎn)速nNN=595rr/min；最大轉(zhuǎn)矩倍倍數(shù)=最大轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩=2.222，起動電電流倍數(shù)=堵堵轉(zhuǎn)電流/額額定電流=55.53，起起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)數(shù)=堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩/額定轉(zhuǎn)矩矩=0.8224，額定效效率N=994.49%，額定功率率因數(shù) 。電電動機額定負負載時的有功功損耗PNN=93.33kW，電動動機的空載

27、損損耗Po=229.6kWW，電動機的的空載電流IIo=46.25A，電電動機帶額定定負載時的無無功功率QNN=918KKvar，電電動機的空載載無功功率QQo=4800.6Kvaar。(1) 輕載運運行降壓節(jié)電電效果計算（1）不同負載載系數(shù)下，電電動機的最佳佳調(diào)壓系數(shù)KKum的計算算按式（3）進進行，計算結(jié)結(jié)果示于表22。（2）當U=UUN時，不同同負載系數(shù)下下，電動機的的綜合功率損損耗Pc的的計算按（77）式進行1 ，計計算結(jié)果示于于表2（77）（3）按最佳電電壓調(diào)節(jié)系數(shù)數(shù)進行調(diào)壓后后節(jié)省的電量量計算按式（44）、式（55）和式（66）進行，計計算結(jié)果示于于表2。表2 按最佳佳調(diào)壓系數(shù)進進

28、行降壓后節(jié)節(jié)省的電量計計算值電動機負載系數(shù)數(shù)B0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 最佳電壓調(diào)節(jié)系系數(shù)Kum0.374 0.53 0.647 0.747 0.836 0.916 節(jié)省的有功功率率P（KW）24.217.0 11.0 6.4 3.0 0.86 節(jié)省的無功功率率Q（Kvarr）386.5300.8 224.8 157.0 97.6 47.2 節(jié)省的綜合有功功功率P+KqQ（Kvarr）47.435.05 24.5 15.8 8.86 3.7 U=UN時電機機綜合功率損損耗PC（KKW）59.3462.04 66.53 72.83 80.93 90.82 節(jié)電率（%）79%

29、56.4% 36.8% 21.7% 11% 4% (2) 降壓起起動時電動機機起動特性估估算 由電動機機的原始數(shù)據(jù)據(jù)得知，電動動機直接起動動時，起動參參數(shù)如下：起起動電流IKK=5.533IN，起動動轉(zhuǎn)矩Mk=0.8244MN。 采用降壓起起動時，調(diào)壓壓系數(shù)Ku的的確定： （8）式中：Un電動機電壓壓，V； UN電電動機額定電電壓，UN=6.0KVV MN生產(chǎn)機械械要求的最小小起動轉(zhuǎn)矩，當當采用輕載起起動方式時，MMN0.22MN。 代代入有關(guān)數(shù)據(jù)據(jù)，得 。 采用降壓起起動時，起動動參數(shù)計算 起動電流In=KUIKK=2.722IN起動電壓Un=KUUNN=0.4993UN=22960V起動轉(zhuǎn)

30、矩 降壓起動的的節(jié)電效果計計算直接起動時從電電網(wǎng)吸收的無無功功率計算算1 （9）代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得得 降壓起動時從電電網(wǎng)吸收的無無功功率計算算1 （10）代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得得 節(jié)約的無功功率率&nbbs 電網(wǎng)傳傳輸Q所消耗的有有功功率 Pn=KQQQn=0.0680052.1=483.11kW 降壓起起動的無功節(jié)節(jié)電率 4 異步電動動機的調(diào)壓調(diào)調(diào)速 異步電電動機的調(diào)壓壓調(diào)速屬低效效調(diào)速方式，因因為在調(diào)速過過程中始終存存在轉(zhuǎn)差損耗耗，因此調(diào)壓壓調(diào)速有很大大的限制，不不是任何一臺臺普通的籠型型電機加上一一套晶閘管調(diào)調(diào)壓裝置，就就可以實現(xiàn)調(diào)調(diào)壓調(diào)速的。 首首先必須改變變電動機的外外特性，新的的外特性必須

31、須使電動機有有一個寬廣的的穩(wěn)定的調(diào)速速范圍。一般般要采用高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率電機，交交流力矩電機機或在繞線式式電機的轉(zhuǎn)子子繞組中串接接電阻的方法法，并且要加加上轉(zhuǎn)速閉環(huán)環(huán)控制，才能能進行穩(wěn)定的的調(diào)速。 其次次是要將調(diào)速速過程中由于于轉(zhuǎn)差功率引引起的轉(zhuǎn)子的的溫升很好地地導(dǎo)出機外，才才能實現(xiàn)長期期穩(wěn)定工作。這這里可采取旋旋轉(zhuǎn)熱管結(jié)構(gòu)構(gòu)，也可采取取特殊風道冷冷卻結(jié)構(gòu)，都都是行之有效效的方法。 在電力力電子技術(shù)高高度發(fā)展的今今天，變頻調(diào)調(diào)速裝置的價價格已不再昂昂貴的情況下下，再考慮調(diào)調(diào)壓調(diào)速，似似乎已無多大大的現(xiàn)實意義義了。5 智能馬達達優(yōu)化控制器器（IMOCC系列） 在對交交流異步電動動機的軟起動動和優(yōu)化節(jié)電電技術(shù)的長期期深入研究的的基礎(chǔ)上，研研制成功了智智能馬達優(yōu)化化控制器（IIMOC系列列），適配電電機功率從55.5KW-110KWW。 該控制器