异步电动机节电的方法探讨_湘电集团有限公司_湘潭电机股从限公司

摘要：在实际生产中，要提高电动机运行效率，除了选择高效电动机投入使用和新工艺、新材料修理电动机外，还有一种节电方法——适当降低电动机运行电压。
关键词：异步电动机；节电；方法
前言
异步电动机在生产中使用量约占总量的80%，而中小型异步电动机又占65%左右，负载率一般在0.2~0.7之间，效率非常抵，所以提高运行中的中小型异步电动机的效率是电动机节电的一个重要途径。在实际生产中，要提高电动机运行效率，除了选择高效电动机投入使用和新工艺、新材料修理电动机外，还有一种节电方法——适当降低电动机运行电压。
1 电动机节电与端电压的关系
生产中现有的中小型异步电动机大部分并未在额定工况上运行，其中大部分选折容量时，余度较大，以致长期运行在轻载工况，特别是当负载率小于0.4时，电动机效率和功率因数普遍很低。同时，在电动机设计制造等方面，基本上是根据满载或3/4负载的效率值作为设计依据的，并未考虑电动机运行时在低载运行点。因此，在生产中，运行在额定工况的电动机甚微。根据这一特点，可以发现电动机端电压与其出力有关，适当降低电动机端电压可以减少出力，提高电动机运行效率，表1、表2是实测结果。

1.1当电动机在满载运行时，端电压偏离额定值±10%，效率均有所下降，并且端电压低于额定值10%时，效率最低，即最浪费电能。
1.2当电动机工作在3/4负载时，端电压偏离额定值±10%，效率最低，耗电最多。
1.3当电动机工作在半载状况运行时，端电压偏离额定值-10%，效率最高，即最省电。功率因数值始终在电压较低时为高。
由此可以看出，现有状况下运行的电动机的端电压比额定值稍低，可以提高电动机运行效率，起到节电的效果。因此，根据现有运行中的电动机普遍在低载下运行的特点，正确调整最末级变压器的二次电压，适当降低电动机端电压是节电的一种方法。
现有运行电动机实际出力只有额定出力的β倍，即P2 等于βPe。根据电机学理论知道，电动机转矩与端电压的平方成正比，那么，当额定电压为Un时，则对应的转矩为Mn，定子输入电流为In，功率因数为cos?准n，效率为?浊n。现有负载转矩为Mc，Mc=βMn，则只要满足负载出力的理论要求，端电压Uc调整到 Un 就够了，其对应定子输入电流为Ic，其值为       Iv，功率因数为cos?准c,效率为?浊c。
2 电动机在额定电压运行和降压后运行的功率因数与效率
2.1电动机在额定电压 Un下运行
2.1.1定子输入电流及包含的分量
In=Inl+Io=Inla+Ioa+J(Inlr+Ior)
式中：In—额定电压时定子输入电流
      Inl—额定电压时定子空载电流
      Io—额定电压时定子空载电流
      Inla—额定电压时负载电流有功分量
      Inlr—额定电压时负载电流无功分量
      Ioa—额定电压时空载电流有功分量
  Ior—额定电压时空载电流无功分量
  Inla=Incos?准n-Ioa
  Inlr=Insin?准n-Ior
2.1.2功率因数角
?准n=ctg tg?准n
2.1.3效率
?浊n=p2/p1%=    / UnIncos?准n%
2.2电动机在 Un下运行
2.2.1定子输入电流及包含的分量
        Ic=Icl+Io=Icla+Ioa+J(Jclr+Ior)
式中：Ic—电压为 Un时定子输入电流
      Icl—电压为 Un时负载电流
      Icla—电压为 Un时负载电流有功分量
      Iclr—电压为 Un时负载电流无功分量
     Icla=βIncos?准n-βIoa
     Iclr=Icsin?准c-Ior
2.2.2计算功率因数角?准c
     因为电动机负载为定值，定子输入电流中的无功分量在两种电压情况下可视为相等,则 Inr约等Icr,计算可简化为
?准c=ctg(Icr/Ica)=ctg(Inr/(βIncos?准n-βIoa))
   =ctg(Insin?准n/(βIncos?准n-βIoa))≈ctg1/βtg?准n
因为βIoa很小,为了便于计算略去不计
2.2.3计算效率
?浊c=P2/P1%=βPe/ UcIccos?准c100%
   =βPe/    Un Incos?准c100%=Pe/ UnIncos?准c100%
3 电动机在两种电压运行时功率因数和效率比较
不难看出,?准c小于?准n,说明cos?准c大于cos?准n,也就是说，电动机在低于额定电压下运行时,功率因数提高了。同时可以看出?浊c大于?浊n，并且当β值越小,效率提高越多。
上面讨论的是在生产中，电动机的负载率是不变的，因此，只要适当降低运行电动机的端电压，就可以提高电动机的功率因数和效率。从理论上讲，欲使电动机的功率因数和效率达到额定值，则端电压必须随负载率而变化。然而这是很难办到的，因为在同一生产上的电动机在运行时，负载率是不同的，因此，要达到上述目的必须配备调整设备，适当降低电动机端电压，达到既不影响电动机的启动，又能节约电能的目的。
作者简介：袁晓婷，女，毕业于黑龙江科技学院，工程师，现在双鸭山矿业集团新安煤矿机电厂从事技术工作。

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