在礦山電動機械設(shè)備中，經(jīng)常存在電動機長期“大馬拉小車”和變載運行中的長期空載，造成電能的有功和無功嚴(yán)重損耗。為此，近幾年市場上研制生產(chǎn)了各種節(jié)電裝置，但功能單一，保護功能少。且許多不能與電動機起動裝置結(jié)合在一起，限制了其應(yīng)用。JN-1高效節(jié)電器克服了上述缺陷，它集節(jié)電、恒流軟起動、軟停止、過載、缺相、過流、超溫、欠壓等保護功能于一體，采用無觸點電子開關(guān)，取代了降壓起動柜及接觸器，降低了一次性投資和日常維護費用，使該產(chǎn)品具有其它節(jié)電裝置無可比擬的優(yōu)點。
　　
　　一、電動機節(jié)電途徑及原理分析
　　
　　（一）節(jié)電原理分析
　　電動機負載轉(zhuǎn)矩：M=CM?準(zhǔn)MI′2（1）
　　轉(zhuǎn)子銅損Ptg2=3I′2R2（2）
　　定子電流I1=I0+（-I2）（3）
　　式中：I2-轉(zhuǎn)子繞組相電阻、I0--勵磁空載電流。I1-定子負載電流
　　電動機在輕(空)載時，靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Mjt=m≈0，則轉(zhuǎn)子電流I2’及銅損Ptg2是很小的，且轉(zhuǎn)差率趨近0，功率因數(shù)，則式中：X2-轉(zhuǎn)子靜止時，轉(zhuǎn)事繞組漏磁阻抗。由（3）式知，在定子電流的兩個分量（I0）和（I2）中，此時I0起主異作用。所以在電動機端電壓U1降低時，定子電流I1會隨著I0減小而減小，可知，即定子功率因數(shù)得以提高，同時減小，使鐵芯損失減少，效率則會提高。
　　由上述分析可知電動機在輕（空）載時，降低其端電壓，會提高其效率，具有較好的節(jié)電效果。
　　（二）節(jié)電實例分析
　　一臺電動機在額定負載時，其定事繞組為“△”形聯(lián)接，在其輕（空）載時，改為“Y”形聯(lián)接時，節(jié)電效果分析如下：JO2-52-4三相異步電動機有關(guān)數(shù)據(jù)如下e=10kW，Ve=380v，Ne=1452轉(zhuǎn)/分，r1=1.33/sh，x1=2.43/sh，r2=1.12/相，x2=4.4/相，x0=90/相，當(dāng)Mfz=0.1Me時，設(shè)A、B相間電壓：
　?。?）當(dāng)定子繞組“△”接法時，我們?nèi)《ㄗ拥腁相繞組分析。額定負載時的轉(zhuǎn)差率：機械特性曲線并非一條直線，但在曲線0~0.7ML的壓間內(nèi)，特性十分接近于直線，而我們分析的正是電動機處在0.7ML以下輕載時，所以可以將這段曲線直線化。
　　負載支路阻抗
　　勵磁支路阻抗
　　①轉(zhuǎn)子電流；②勵磁電流；③定子電流；④定子線電流有效值；⑤定子功率因數(shù)；⑥定子輸入功率；⑦效率。
　?。?）當(dāng)定子線圈改為“Y”形接法時：①轉(zhuǎn)子電流；②勵磁電流；③定子電流；④定子功率因數(shù)；⑤定子輸入功率；⑥效率。
　　由以上可知：電動機在Mfz=0.1Me時，定子繞組由“△”形改為“Y”聯(lián)接后，由0.2996提高到0.634，效率由66.7%提高到79.7%。如每天輕載20小時，每年按300個工作日，則每年節(jié)約電能A=（1.514-1.255）x20x300=1554度
　　
　　二、節(jié)電器的工作原理
　　
　?。ㄒ唬㎎N-1節(jié)電器的節(jié)電原理
　　JN-1節(jié)電器以電動機的工作電流和電壓作為取樣對象，自動跟蹤、監(jiān)測電機負載的變化，動態(tài)調(diào)整電機的供電電壓，使產(chǎn)生磁場的能量與轉(zhuǎn)矩的需求精確匹配。在電動機輕載情況下，將電機的端電壓自動降至最低需求，而電動機轉(zhuǎn)速保持恒定，降低了有功和無功損耗，提高了功率因數(shù)，達到了節(jié)能的目的。對經(jīng)常處于低負載以及負載變化較頻繁的電動機，節(jié)電效果更加顯著，其最高節(jié)電效果可達損耗的40%。
　　節(jié)電器通過自動跟蹤檢測電機運行電壓和電流的相位，根據(jù)相位分析電機負載狀態(tài)，自動調(diào)整電機運行電壓，使電機磁通量有效配合電機負載轉(zhuǎn)矩，有效降低電機無功損耗、有功損耗勵磁損耗，提高電機工作效率，達到節(jié)能降耗目的。三相異步電動機運行時，必須消耗一定能量的激磁功率，通常運行的電機，其工作電壓變動很小，不管電機負載如何，激磁電流大小不變，這樣電機在輕載和空載時，功率因數(shù)則很低，節(jié)電器通過改變電機定子線圈電壓，激磁電流適應(yīng)電機的負載，自動跟蹤，自動調(diào)整，使電機始終保持較高的功率因數(shù)。
　　（二）節(jié)電器的保護功能
　　JN-1節(jié)電器其除具有節(jié)電功能外，還具有：1、恒流軟起動。起動電壓在0—380V間，起動電流在（1—7）Ie間，連續(xù)可調(diào)，設(shè)定后保持恒定，自動切換運行。2、缺相保護：當(dāng)電機電壓缺相或三相電流嚴(yán)重不平衡時，保護電路動作，自動切斷電機電源，同時缺相指示燈亮，發(fā)出報警號，當(dāng)故障排除后，方可重新啟動。3、過載保護：當(dāng)電機工作電流超出額定值1.2—1.5倍時，（通過電位器設(shè)定），過載指示燈亮，同時通過延時電路（可設(shè)定5—45秒），使保護電路動作，自動關(guān)斷晶閘管，達到保護電機的目的。4、過熱保護：當(dāng)晶閘管工作溫度超過規(guī)定值（一般設(shè)定在85℃以下）時，溫度繼電器動作，并關(guān)斷晶閘管，實現(xiàn)雙重保護。
　　
　　三、節(jié)電器的調(diào)節(jié)原理
　　
　　本文以11kW電動機的調(diào)節(jié)為例來探討節(jié)電器的調(diào)節(jié)原理。
　?。ㄒ唬┢饎诱{(diào)節(jié)
　　根據(jù)電機工作情況，順時針方向緩慢調(diào)節(jié)主控板上電位器Rw1(即W253)，使起動電流緩慢變化，電機加速至正常運轉(zhuǎn)，左右調(diào)節(jié)，適當(dāng)設(shè)定，使起動時間在10秒內(nèi)為宜，在負載要求的范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能將起動電流調(diào)低。
　　（二）節(jié)電率調(diào)節(jié)
　　1、逆時針方向緩慢調(diào)節(jié)主控板上電位器Rw2，當(dāng)電流和電壓均下降至某個數(shù)值后，便稍停片刻。穩(wěn)定后記下這一數(shù)值作為設(shè)定電流電壓值。2、重新起動電機，順時針方向調(diào)節(jié)電位器Rw3，使電壓值略高于Rw2所設(shè)定的參數(shù)值。
　?。ㄈ╉憫?yīng)速度調(diào)節(jié)
　　順時針方向緩慢調(diào)節(jié)Rw4，當(dāng)電壓升至全壓（380V），立即反向調(diào)節(jié)1~2圈，使電流、電壓回至原設(shè)定數(shù)值并穩(wěn)定運行。
　　總之，JN-1節(jié)電器裝置節(jié)電效果顯著，空載時，可將空載起動電流下降70%以上，使輸入功率降低70%左右，空載運行功率降低47.6%，空載節(jié)電達50%以上，最高可達68%。特別是對那些經(jīng)常處于低負載以及負載變化較頻繁的電動機，平均節(jié)電率在(16~40)%，提高了功率因數(shù)，降低了電網(wǎng)線損及變壓器的銅損，不失為一種較理想的電機節(jié)電、起動綜合裝置。
　?。ㄗ髡邌挝唬弘p鴨山礦業(yè)集團機電裝備部）