电机节能控制技术的设计与实现

皮建国

摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对电机的应用越来越广泛。电机主体技术发展迅速，但在节能绿色发展方面相对不足，不利于能源与电机的发展。对电机节能控制技术的设计与实现进行分析。

关键词：电机;节能;控制;设计;软启动

引言

机电拖动系统主要由电动机、电源、控制设备以及工作机构组成，发电机为重要部件。同时，电力拖动常应用在电力生产、机械生产以及冶金等行业当中，为行业经济发展使用的重要传动方式。在电力拖动过程中，节能技术应用广泛，因此，分析拖动工程中的节能技术具有现实意义。

1电机变频控制节能技术概述

电机变频控制节能技术是一种包含了计算机技术、电力传动技术以及电子信息技术的综合性节能技术。电机变频控制节能技术在实践应用过程中，需要控制机械制备的强弱电，通过调整机械设备的电机转速和电流频率来实现节能的目的。电机变频控制节能技术可以把机械设备的工作电流频率转化为其它频率，并利用专业半导体构件将交流电转换为直流电，此时，机械设备的逆变器就可以完成对电流与电压的全面控制。通过调整电机的电流频率对电机转速进行控制，可以在保证电机功率满足运行要求的前提下，进一步提高电机的节能效率，减少电机在运行过程中产生的能源损耗。

2降低电机性能的原因

（1）长期水流量导致整个水面泵内壁的硬度、剪切磨损和老化，内流通过系数增大，水头损失严重，水力效率降低。（2）泵壳结垢问题比较严重，因为在泵之前，药品或水质因素可能导致泵壳壁厚增加约 2 毫米，形成结垢瘤，减少泵体容积和泵容量，并因水头损失增加原流道。（3）水泵加工工艺导致水泵缺陷。比合格的水泵有更严重的腐蚀、磨损和空心问题。此外，工艺排放缺陷会导致泵通道出现裂缝。水流增加能量损失，降低水力效率。（4）不可避免的情况主要是由于颗粒的背水面上的负压。当压力低于某一标准值时，特别是当泵叶片被电化学腐蚀逐渐腐蚀时，会出现快速空洞的现象。（5）机械损耗和容积损耗，在长期使用中由于机械磨损导致供水泄漏增加，机械效率和容积效率降低，这正是水泵效率和效率降低，水资源损失进一步增加的原因。

3电机节能控制技术的设计与实现

3.1优化电机节能控制系统的模块设计

设计人员在节能控制模板设计中从软启动模板设计、节能运行模板设计、智能模板控制设计。首先，设计人员需要注重软启动模板设计的优化，有效提升节能控制效率。设计人员在软启动模板设计优化中，从启动时间、优化启动方式提升节能控制效率。在节能软启动时间控制方面，相关设计人员要尽可能多段启动时间、控制启动电压与电流达到节能的目的。电机软启动时间控制最长不得超过 128 s，尽可能缩短启动时间、减少能耗。在电能软启动电压加控制与电流控制方面，需要注重启动频率的控制，适当降低启动频率，避免启动使得电器温度过高，提升电器可用时长，提升电机节能控制性价比。设计人员还可以优化底部电机，提升电机效率，优化电机散热系统，确保电机安全。其次，相关设计人员要从节能运行模板设计入手，提升节能控制能力。相关设计人员需要核算电机运转中驱动负载的最大承受值，尽可能避免电机在最大荷载承受值情况下一直使用，延长电机使用寿命。设计人员优化相关节能控制仪器，对电机节能控制过程中的运转情况进行监督，及时发现电机运行中存在的安全隐患，并针对性制定解决方案，提升电机运转的可靠性，促进节能控制技术的绿色发展。然后，相关设计人员需要注重智能保护模板的设计。相关设计人员除了软启动模板与节能运行模板优化之外，还可以从智能化保护控制模板入手，综合性提升电机节能控制水平，确保电机正常运转。在智能保护模板设计中可以从智能模板单独设计与参数故障科学存贮两方面着手单独设计，独立于其他系统，避免发生故障对保护系统造成不利影响，实现对电机实时监测。最后，设计人员还不可忽视电机节能控制系统参数故障存储，方便节能控制系统根据之前参数问题，及时作出调整提升节能控制能力，促进技术绿色发展。

3.2电机变频软启动节能

电机的启动方式主要为硬启动，硬启动过程中产生的瞬间电流是电机额定电流的4-7倍，长期的硬启动会直接影响电机设备和电源线路的安全使用，造成电机设备等超负荷运转。而电机变频软启动就是通过变频调节功能，实现对电机启动时电流的控制，让电机启动时的电流从零开始，逐渐增加到满足电机运转的额定电流。尤其在电机设备、水泵启动时，电机变频软启动可以降低电机的电网容量，减少对挡板和阀门的破坏。将电机运转的最大电流控制在电机设计的额定电流范围内，减少过大电流对电机电网的冲击，以此延长电机设备及其内部构件的使用寿命，减少电力损耗，降低电机设备运转维修费用，增加企业经济收益。

3.3变频调速

同步电动机转速、供电频率二者同步时，可保持稳定状态，电动机转速和电源频率相关，和负载无关，因此，变频调速是转变其转速的唯一方式。变频调速的节能方案为自控系统、他控系统两种方式。其中，自控调速节能方案在变频调速过程，可消除转子振荡、失步等过程的安全问题，在系统当中安装电动机轴端检测器，利用其信号发出电力频率、导通顺序等，保持定子、转子二者转速同步，消除设备运转时的负载冲击。可使用交-交、交-直-交等变频装置，在该系统中，使用电力逆變器、转子检测器等代替传统的接触换向器，实现变频调速过程的节能。使用他控系统实现变频调速，其节能方案为，选择交-直-交类型变频器作为调速系统主要装置，对比于自控系统，其结构简单，只含有1台变频器。所以，操作简单，但是变频效率较低。变频器可作为启动装置，保证同步电动机平稳启动，可将其应用在多个电动机同时调速的过程中。此外，此调速方式可能存在转子失步、振荡等问题，导致安全性能较差，因此，实际应用较少。

3.4节能控制系统设计试运行测试

电机节能控制系统设计结束后，相关测试人员要针对节能控制系统及时做试运行测试工作，方便及时排查电机节能控制系统中出现的不足，进一步优化节能控制系统，提升电机节能控制能力。测试人员在系统测试过程中要做好相关数据的记录与总结，方便为后期电机节能系统改进提供可靠依据。首先，测试人员要有步骤有目的地对电机节能系统功能进行验证。在功能验证方面需要做到全面、清晰，尽量做到面面俱到，例如，在节能控制测试中需要检测产品的功能、性能、环境应对能力、稳定性、状态、安全性等。其次，电机节能系统测试时要按照一定的步骤进行。相关测试人员要按照一定步骤对系统进行测试，确保整个测试工作有序推进。最后，测试中相关参数要及时记录。测试人员需要对节能系统中相关参数及时做好记录，避免出现遗漏的情况，认真严谨地面对测试工作，提升检测质量。

结语

综上所述，现阶段电机变频控制节能技术的应用还存在一定的局限性，没有被广泛应用到生活与生产活动中。为此，我们要不断加深对电机变频控制节能技术的应用认识，发现技术应用中的实际问题，找到有效的解决方法。通过不断改善技术应用环境，创新技术应用方式，从而进一步推广电机变频控制技术应用。

参考文献

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