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(jié)能改造設(shè)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(dāng)前的主流節(jié)能方法，為三相異步電動機的節(jié)能改造設(shè)計工作提供有益的參考。

三相異步電動機；節(jié)能方法；改造設(shè)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(zhì)就是通過一種旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)部共同產(chǎn)生的感應(yīng)電流，進行相互作用，而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩拖動電動機運轉(zhuǎn)的一個過程。

在三相異步電動機內(nèi)部的定子鐵心上，嵌有對稱的三相繞組，導(dǎo)條被均勻地分布，而且被銅環(huán)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(zhuǎn)子氣隙之間形成一個轉(zhuǎn)速同步的旋轉(zhuǎn)磁場。而根據(jù)電磁感應(yīng)定律所述，一旦轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)條被旋轉(zhuǎn)磁場切割，其內(nèi)部就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，又因?qū)l早已形成了閉合回路，所以電流勢必要通過轉(zhuǎn)子導(dǎo)體。而根據(jù)安培定律，我們可知，導(dǎo)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(zhuǎn)矩，而轉(zhuǎn)子與生產(chǎn)機械克服負載轉(zhuǎn)矩進行作功時，也就實現(xiàn)了機電能源轉(zhuǎn)換。

2　三相異步電動機的節(jié)能改造方法

在三相異步電動機的節(jié)能改造中，可控硅調(diào)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(yīng)調(diào)節(jié)。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(dǎo)通角上對其進行控制，進而實現(xiàn)通過三相異步電動機負載變化去自動調(diào)節(jié)電動機電壓的目的。

其實質(zhì)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(dǎo)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(dāng)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(chǎn)生的變化也可被忽略不計。而三相異步電動機節(jié)約的有功損耗則主要是PCU1，PCU2共同降損帶來的結(jié)果。與此同時，無功損耗Q與V2的正比關(guān)系，V的下降勢必會直接引發(fā)Q下降，進而三相異步電動的運行效率、功率因數(shù)能夠被有效提高。

正是因為可控硅調(diào)壓器裝置具備無觸點、噪聲低、體積小、耗損低等諸多優(yōu)點，使得其在電網(wǎng)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(diào)節(jié)，電能在調(diào)壓裝置中也能夠得到充分的利用。因此，可控硅調(diào)壓裝置對于三相異步電動機而言是極具發(fā)展前景的節(jié)能裝置。

3　可控硅節(jié)能裝置在三相異步電動機節(jié)能改造設(shè)計中的技術(shù)難點

3.1對功率因數(shù)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(jié)能改造設(shè)計中，因使用了可控硅節(jié)調(diào)壓器，致使導(dǎo)通角較小時，電流波形就會斷續(xù)，而無法檢測電流過零值。所以，為了解決這一技術(shù)難點，在節(jié)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(xù)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(shè)計、電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)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(shù)難點，我們可以先對絕對平均值進行檢測，再將其進行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)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(yīng)關(guān)系。

3.3加強對可控硅調(diào)壓器抗干擾系統(tǒng)的加固

因為三相異步電動機的應(yīng)用十分廣泛，因此在實際生產(chǎn)運行中，三相異步電動機常常也會處于十分糟糕的生產(chǎn)環(huán)境中，而可控硅調(diào)壓器被安置在三相異步電動機上勢必也會處于這種生產(chǎn)環(huán)境下，而會受到強電磁的嚴重干擾，直接影響本電氣系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運行。因此，為了解決這一技術(shù)難點，我們在實際設(shè)計制造中應(yīng)該結(jié)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(shù)字電路，以此用來屏蔽空間電磁帶來的干擾；選擇材質(zhì)最優(yōu)的傳感器、開關(guān)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(yīng)在電路中廣泛使用WDT電路，以此提高整個系統(tǒng)軟件的抗干擾能力。

3.4可控硅的強觸發(fā)技術(shù)

可以說三相平衡作為三相異步電動機三相交流調(diào)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(tǒng)的三相交流調(diào)壓中，我們常常使用三個單相移相觸發(fā)芯片設(shè)計，此芯片設(shè)計必須要通過后期細心、慢慢的調(diào)試才能夠確保三相平衡。而對三相異步電動機進行節(jié)能改造設(shè)計以后，利用可控硅的強觸發(fā)技術(shù)，我們可以對三相異步電動機的電路設(shè)計進行進一步的簡化，使其觸發(fā)的更為準確，確保三相平衡，從而避免之前的復(fù)雜且多次調(diào)試工作。

4　結(jié)語

本文對三相異步電動機的節(jié)能改造設(shè)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(jié)能改造設(shè)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(jié)能保護器的研究［D］.成都：四川大學(xué)，2005.

［2］ 徐健，羅賽.三相異步電動機的節(jié)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(xué)士，工程師，主要從事低壓電機的設(shè)計研發(fā)工作。