关于三相异步电机的节能探讨

摘要：在工业自动化领域，大量自动化设备的运行依赖于电动机，而作为所有电动机中最常见的异步电动机，由于结构简单、成本低、过载能力强，在各个领域得到广泛应用。使用三相异步电动机时，必须根据其最大负荷进行选择，但实际上，该值是根据三相异步电动机空时或轻时的负荷来确定的，因此降低三相异步电动机的功率因数可能会降低其运行效率并导致大量的电能浪费，为此從节能角度对三相异步电动机的节能控制技术进行深入研究十分重要。

关键词：三相异步电机;节能;措施

引言

三相异步电动机由于结构简单、成本低，广泛应用于工业和农业。但是，实际上，许多工业企业的电动机在非经济条件下运行，造成大量的电力浪费。原因主要有两个方面：第一，异步电动机直接起动电流过高，对电网产生重大影响，从而影响同一电网其他设备的正常运行;第二种情况是，由于运行过程中的负载变化，电机可能处于轻负荷或空负荷状态，从而导致电机效率低下和功率因数降低。因此，在周期性变负荷时，需要调节三相异步电动机的电压并节约能源。

1卷烟制丝设备中三相异步电动机的应用

制丝是卷烟生产的关键环节，制丝设备的性能以及运行的质量又是影响制丝效果的关键，为了提高制丝设备故障处理的针对性和有效性，首先必须要对制丝生产环节有全面的了解，充分了解制丝的生产流程和设备构成。卷烟制丝设备是制丝环节各类机械设备的统称，具体包括开包机、切片机、真空回潮机、松散回潮机、筛分加料机、切丝机、烘丝机、掺配加香机，贮丝柜等。这些机械设备都是用三相异步电动机作为原动机来拖动的。延吉卷烟厂制丝设备中共有电机774台，其中762台是三相异步电动机，包括皮带电机、振槽电机、滚筒驱动电机、风机、水泵电机等。目前制丝生产线中电机控制方式主要有西门子馈电器控制和变频器控制。西门子馈电器控制电机功率≤7.5KW的电机，变频器控制≥7.5KW的电机。馈电器主要由空气开关和接触器组成，通过西门子ET200S子站传输数据控制馈电器来启动或停止电动机。变频器是一种交流电气传动系统将交流工频电源转换成电压、频率均可变的适合交流电机调速的电力电子交换装置，通过变频器控制电机启动、调速、停止。

2三相异步电动机耗能高的原因分析

目前，三相异步电动机的能耗占制丝生产线总能耗的60%，为降低能耗而改变电动机的节能方式将大大提高电动机运行的经济效益。电动机能耗电动机最大的问题是起动电流较高，并且无法在起动和运行时协调电动机的扭转力和载荷扭转力。电动机起动时的扭力通常在150 %到200 %之间，基本上可以在一瞬间达到最大转速，这可能导致电动机内部组件起火。电机启动电流是额定电流的4-7倍，导致电压不稳定。当转矩满足负载要求时，电机继续以轻负荷运行，因此电机长时间不能在功率因数高、效率高的点附近运行，当电源电压、频率和转矩负荷固定时，电机的励磁电流基本保持不变，从而在一定程度上增加了能耗。

3三相异步电动机节能方面主要存在的问题

（1）电动机选型不合适，选择的电动机额定容量较大，使用大功率的电机驱动小负载，浪费能耗。（2）电动使用年限较长，效率低下，能耗高。（3）电动机电源电压不对称。由于低压供电系统单相负载不平衡，电机的三相电压不对称，使电机产生负序转矩，导致电机在运行过程中大量损耗。当电网电压低时，电机电流增加，进一步加大损耗。（4）电机维护维修管理不到位。设备维修时，没有按规定操作，维修时间过长，设备损失持续，同时设备运行时间过长，维护不及时导致损失增加。

4节能控制措施

4.1 选择合适的电机

合理选择电动机类型是实现电动机节能降耗目的的首要前提，主要有三个方面：（1）对节能型电动机的选择;（2）选择合适的电动机类型;（3）对电动机额定容量的选择。

4.2安装节能装置

三相异步电动机的性能和功率因数可能会因负载而异。电机的负载状态可以根据电机使用的功率因数来决定，因此功率因数必须用作控制电机的反馈值。节能装置是一种闭环因数控制装置，在保证电动机良好状态的基础上，实现对电量的调整，通过利用PLC对运行中电机的电压电流进行监控，处理过电流电压信息，当出现过电流等现象时，可以通过对电流参数的修改来控制和调节电机，这样能更好实现电动机节能降耗。

4.3对电动机风扇的优化

电机风扇主要起散热的作用，通过对电机的散热就能减少因为温度太高导致的电能浪费和一些零件的损坏。目前制丝设备电机是自冷式散热，扇叶在电机轴上安装，电机转风扇转，电机停风扇停，这种降温方式效果不明显。可以选用轴流式机翼风扇来代替当前最广泛使用的风扇，就能很好的改善现有的状态。通过在电机上安装风罩，使其利用好空气动力性能，电机运行时，风扇就能产生气压差，产生气压差的浮力能够最大限度的增强运行速度和效能，很大程度减小用电损耗。

4.4电机维护管理

（1）电机使用环境应保持干燥，电动机表面保持清洁，风扇罩不应有灰尘等阻碍。（2）当电机运行中振动和噪声明显增大时，及时检查轴承。（3）电动机工作时间超过5000小时，应补充或更换减速箱润滑脂。（4）定期检查电机的温度和监控电机的电流，若发现电机过热或电流过大时，及时排除故障。电机的正确维护，对节能起到非常好的效果。

结束语

节能降耗在当今社会中显得十分重要，也是实现低碳发展、循环发展的重要途径，越发引起了广泛关注。电动机的节能降耗技术在节约能源中发挥的实际作用很大。针对三相异步电动机相对较大的能耗问题，本文提出了几种节能控制方法，选择合适的电动机，安装节能装置，对电动机风扇优化，对电机科学的维护管理，以提高实现节能控制目标。

参考文献

[1]李张义，吴晗.三相异步电机节能控制技术研究[J].中国设备工程，2019（12）：131-132.

[2]张鑫，刘建业.三相交流异步电机的节能控制仿真研究[J].电脑知识与技术，2018，14（20）：252-253+258.

作者简介：金清（1989.4-），男，吉林和龙人，长春工业大学电气工程及其自动化学士，助理工程师，单位：吉林烟草工业有限责任公司延吉卷烟厂