对三相异步电动机的节能改造设计的探究

张志莉

（上海ABB电机股份有限公司，上海200000）

对三相异步电动机的节能改造设计的探究

张志莉

（上海ABB电机股份有限公司，上海200000）

本文从三相异步电动机的工作原理入手，提出当前的主流节能方法，为三相异步电动机的节能改造设计工作提供有益的参考。

三相异步电动机；节能方法；改造设计

1 三相异步电动机的工作原理

我们对三相异步电动机的工作原理进行分析，可以看出三相异步电动机的工作运行的实质就是通过一种旋转磁场与转子绕组内部共同产生的感应电流，进行相互作用，而产生电磁转矩拖动电动机运转的一个过程。

在三相异步电动机内部的定子铁心上，嵌有对称的三相绕组，导条被均匀地分布，而且被铜环首尾相连形成了一个整体。因此，在对称的三相电源上接上三相绕组，势必会在定子气隙、转子气隙之间形成一个转速同步的旋转磁场。而根据电磁感应定律所述，一旦转子上的导条被旋转磁场切割，其内部就会产生感应电动势，又因导条早已形成了闭合回路，所以电流势必要通过转子导体。而根据安培定律，我们可知，导条在选择磁场中载有电流时势必会受到电磁力，形成电磁转矩，而转子与生产机械克服负载转矩进行作功时，也就实现了机电能源转换。

2 三相异步电动机的节能改造方法

在三相异步电动机的节能改造中，可控硅调压装置被普遍采用，该装置可使电压伴随负荷的变化而自动进行对应调节。也就是说三相异步电动机可利用负载电流的大小变化进行取值，并将取值指令反馈到可控硅导通角上对其进行控制，进而实现通过三相异步电动机负载变化去自动调节电动机电压的目的。

其实质在于可控硅降低并切断了三相异步电动机等值电路中的正弦波。因此，可控硅导通角越小，电机端的电压也就越低。所以，改变电压时，机械损耗P0不变，铁耗与附加损耗（PF0+PM）正比于V2，而定子铜耗PCU1，则正比于I2。因此，当电机轻载降压时，I与PCU2都会下降，S则会上升。但实际上轻载给S所带来的变化极少，所以PCU2在轻载电压变化中产生的变化也可被忽略不计。而三相异步电动机节约的有功损耗则主要是PCU1，PCU2共同降损带来的结果。与此同时，无功损耗Q与V2的正比关系，V的下降势必会直接引发Q下降，进而三相异步电动的运行效率、功率因数能够被有效提高。

正是因为可控硅调压器装置具备无触点、噪声低、体积小、耗损低等诸多优点，使得其在电网中不会造成任何的冲击性，电压能够随着负载变化进行自动调节，电能在调压装置中也能够得到充分的利用。因此，可控硅调压装置对于三相异步电动机而言是极具发展前景的节能装置。

3 可控硅节能装置在三相异步电动机节能改造设计中的技术难点

3.1 对功率因数角进行的检测

功率因素角是指在电流波形完整的前提下，检测电压和电流过零点时所获得的相位差。然而在实际节能改造设计中，因使用了可控硅节调压器，致使导通角较小时，电流波形就会断续，而无法检测电流过零值。所以，为了解决这一技术难点，在节能改造中，我们可以通过对电流、微电平比较所获得的正半周连续波形的检测，取得相近似的相位差。

3.2 对电压有效值、电流有效值进行的检测

在电压有效值、电流有效值的检测中，我们常常利用模拟乘法器，但是由于电动机的整个电路设计、电路结构较为复杂。所以，这种检测方法所花费的时间较长，成本也较高。因此，为了解决这一技术难点，我们可以先对绝对平均值进行检测，再将其进行转化，转化为有效值进行计算。而这也是基于有效值与绝对平均值之间往往存在着对应关系。

3.3 加强对可控硅调压器抗干扰系统的加固

因为三相异步电动机的应用十分广泛，因此在实际生产运行中，三相异步电动机常常也会处于十分糟糕的生产环境中，而可控硅调压器被安置在三相异步电动机上势必也会处于这种生产环境下，而会受到强电磁的严重干扰，直接影响本电气系统的正常、稳定运行。因此，为了解决这一技术难点，我们在实际设计制造中应该结合实际情况采取多种保护措施，如：在金属机壳中安装部分数字电路，以此用来屏蔽空间电磁带来的干扰；选择材质最优的传感器、开关电源，进而降低因线路传入而带来的干扰；进一步简化微电路中电路板上的布线，而改用串行接口芯片，以降低电磁干扰；应在电路中广泛使用WDT电路，以此提高整个系统软件的抗干扰能力。

3.4 可控硅的强触发技术

可以说三相平衡作为三相异步电动机三相交流调压电路中的一个重要指标，如何确保三相平衡对三相异步电动机而言尤为重要。在传统的三相交流调压中，我们常常使用三个单相移相触发芯片设计，此芯片设计必须要通过后期细心、慢慢的调试才能够确保三相平衡。而对三相异步电动机进行节能改造设计以后，利用可控硅的强触发技术，我们可以对三相异步电动机的电路设计进行进一步的简化，使其触发的更为准确，确保三相平衡，从而避免之前的复杂且多次调试工作。

4 结语

本文对三相异步电动机的节能改造设计提出了几点建议，希望能够为广大同行在三相异步电动机的节能改造设计中提供一些有益的参考，并且对提高三相异步电动机的运行效率，最大程度降低三相异步电动机的电能消耗、运行损耗做出有益的参考。

［1］高锐.三相异步电动机节能保护器的研究［D］.成都：四川大学，2005.

［2］徐健，罗赛.三相异步电动机的节能改造［J］.中国重型装备，2010，（09）：25-26.

Research on Energy Saving Design of Three Phase Asynchronous Motor

ZHANGZhi-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

张志莉（1984-），女，黑龙江五常人，学士，工程师，主要从事低压电机的设计研发工作。