节能电机

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇节能电机范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

节能电机范文第1篇

就目前而言，油田使用的抽油机一般为常规游梁抽油机，这是一种带负荷的启动装备。在运转的时候需要较小的转矩，但是启动的时候转矩非常大，所以在实际的生产运用中，需要设计比游梁抽油机运转功率大很多的变压器以及电机。虽然这样可以解决启动的问题，可是在正常运行的情况下电机处于轻载状态，电机的效率和电网的功率都被大大降低，使无功消耗被提升。由于大部分的游梁抽油机其功率使用率都不到百分之二十五，因此，油田的经济效益受到严重的影响。针对这个问题，经过多年不断摸索多种途径以达到节能降耗的目的，有了一定的成果，本文对抽油机节能降耗的实际应用情况作出探讨和分析。

永磁同步电机节能原理及特点

在结构上，异步电机和永磁同步电机十分相似，不同之处在于永磁同步电机中插入稀土永磁钢，使原本的异步电机转化为同步电机。这样一来，大量的定子边励磁被减少，同时，转子边的铁和铜的损耗也可以大大降低。使功率效率和因数大幅提高，配电设备容量以及电机升温都被降低。由于永磁同步机和y系列电机的安装尺寸与外形结构十分相似，这样一来，在现场换用时也非常便利。

超高转差率电机

节能原理简介：由节能控制箱及超高转差率电机组成的抽油机节能带动设置，控制箱及电机可以按照要求做成连体式或者分体式，这种为游梁抽油机特别制造的电机和控制箱使用更加方便。超高转差率的电机其特征为机械较软，启动时所需的电流较低，转矩交高；在节能控制箱箱则有缺相、过载、过热等功率因数和保护功能作为补偿。

应用及分析：

在抽油机中的超高转差率电机，其在一个冲次内速度变化较大，利用系统中的动能均衡作用能够将减速箱的最大净距减少百分之四十。这增加了最小扭矩，由于扭矩的变化范围不大，扭矩曲线比较平坦。这样一来齿轮由于疲劳而产生的破坏被减轻，加速器齿轮使用过程中产生的事故也有所减少。

光杆运行的速度规律被超高转差率改变，由于超高转差率机具有的软特性，使光杆即便是在重载过程中也能呈现出匀速运行的状态，这个时候其加速度几乎为零。因此抽油杆不但最大应力被减小，其应力的变化范围也被减小，降低了断脱和疲劳的几率。

超高转差率电机具有启动电流小和启动扭矩大的特点，其装机功率较低，因此使得电机固定损耗被降低。

由于抽油机的重载运行时间远远小于轻载运行的时间，因此在超高转差率电机上设计高效区时，需要把高效区设计在轻载荷区之上。尽管超高转差率电机其额定功率不高，可是普通电机的效率还是远远落后于超高转差率机的。

由于普通的电机抽油机在使用时会接近上下死点，才能使拖动电机进入发电状态，该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http：//总第535期2014年第03期-----转载须注名来源这时，拖动电机远远超过了同步转速运行，将电能传输给电网，导致系统能耗大大增加。若想消除发电状态，就可以使用超高转差率电机。

超高转差率电机具有合理的匹配方式，因此其功率因数能够有百分之五十到百分之八十的提高。并且无功功率能达到百分之六十以上的降低率。使电网电路和电流的损耗率达到百分之五十。

变频调速电机

原理及基本性能：使用电脑程序对电机的变频控制柜进行控制，能够充分将电机与抽油机结合起来，两者的工作特性可以得到融合。这种方法利用了自动识别上、下行程的功能，总动将上行程以及下行程的功率速度进行调整，具有灵活性和稳定性，在这个基础上，还可以依据电机的频率转速对抽油机冲次进行增加或减少，使抽油机增加泵效，平衡油汲，在工作时保持最好的状态。

优缺点：由于使用了变频调速进行控制，使电机功率因数达到了0.9以上，因此，能够使电网以及变压器的负担得到减轻，同时线损率也能够被降低；根据油井在实际应用中的供液能力，可以运用变频调速控制对抽汲数独进行动态的调整，不但可以节约电能，同时还能使原油产量得到增加。比如对低产能的井田任意减少冲次，使泵的空行程被减少，能使泵效提高百分之二十左右。

低速电机

低能电机的原理及基本性能：保持频率f不变，对异步电机其磁极对数p进行改变，能够让它的同步转速n也随之改变。这样一来，当电机在一定的负荷之下产生稳定变化时，能够实现减少泵的空行程以及使抽汲速度得到调整的目的。

节能电机范文第2篇

The rapid development of social economy and science and technology， in the promotion of socialist modernization construction at the same time， also provides the energy to put forward higher requirements， especially the energy saving control of various electrical equipment. In the construction of a resource-saving and environment-friendly society of today， the strengthening of theresearch on the problem of energy conservation technology and application of variable frequency motor， have very important practical significance.

关键词：电机；变频控制；节能技术；运用

中图分类号：TE08 文献标识码： A

引言：为贯彻落实国务院提出的“节能减排”的重要指示，财政部、国家发展改革委将组织开展高效电机推广，将电机系统的节能问题放在很重要的位置，变频电机控制节能也有了广阔的发展空间。目前我国电力能源利用效率较低、消耗高、浪费大，电力供应形势严峻，发展变频节能电机势在必行。

1、研究对象（变频器设备）简介

本文以单吸离心式风机为例进行研究，该风机的风量每秒可达83立方米，配套电机的额定电压为6千伏；额定电流为113安培；额定功率为1000千瓦，其转速可达1500转。该风机所采用的是立式筒带离心泵，其额定流量大约为每小时900吨，量程为280米左右，配套电机的电压是6千伏；电机的额定电流是170安培；电机的额定功率是1650千瓦，其额定转速每分钟可达1500转以上。变频器设备的主要组成部分有移相变压器、控制器、功率单元以及旁路系统等。

实践中我们可以看到，该系统运行时采用的多是一些工频电机，出力通常不随机组改变而发生任何的变化，该系统运行过程中的用电标准通常都会维持在一个相对较高的水准。近年来，随着社会经济的快速发展和城市化建设进程的不断加快，各种能源资源和环境资源都面临着严峻的考验和挑战，因此国家倡导要建设资源节约型和环境友好型社会。根据这一节能降耗之号召，为尽可能地减少石化能源的大量消耗，该风机和凝结水泵电机等机电设备也开始应用变频节能技术。目前来看，风机系统中的电机功率一般可达到1600千瓦以上，电机的功率最大亦可达到1000千瓦以上，从类型上看二者皆属于大功率电机类型，同时也会随着负荷的不断变化要进行大幅度的调整。由此可见，其该风机系统的节能空间相对较大。

2、电机变频控制的原理和特点

变频电机是变频器驱动电机的统称，它采用由变频感应电动机和变频器组成的控制系统，提高机械自动化程度和生产效率。以交流电机为例，其同步转速可用下式表示：

图1所示为电机控制原理。通过电机变频器输出的不同频率，可以对交流电机进行调速。变频调速的主要特点是通过变频器改变输出频率和输出电压，最终达到对转动负载的精确定量。除此之外，变频电机还具有以下一些特点：①具备软启动和停止功能；②采用电磁设计，增加了电机电感，从而减少定子和转子的阻值；③满足反复的启制动切换，能够平滑无极调速，保护功能完善，减少设备维修；④节约电能。

3、电机变频控制节能性分析

由上述交流电机调速公式（3）可知，只要改变电源输入频率就可以使电机平稳变速。而在大型变频设备中，在效率低的情况下通过改变电源输入频率和输入电压，根据负载要求达到改变输出功率的目的。对于风机类负载，可以借助流体力学进行耗能分析，风量是转速的一次函数，风压是转速的二次函数，轴功率是转速的三次函数，可以用以下三个公式表示。

仍以风机为例，随着输入流量的减少，电机做减速运动，功率也会按电机速度的三次方减少。假设输入流量下降比为80%，相应的转速也会降为原来的80%，此时轴功率下降51%.另外，当转速下降时，电机效率也会相应下降，这时由控制装置等带来的损耗比例也会增加。图2所示为风机变频控制节能效果。

当系统风流量从Q1下降到Q2时，如果调节通风量，则系统阻力变大，系统工作点从A变到B，轴功率P2与BH2，Q20组成的矩形面积成正比；如果使用电机变频技术，风机速度由n1变到n2，风压急剧下降到H3，功率P3（CH3与Q20所组成矩形面积）明显缩小，降低的功率可表示为ΔP=ΔH×Q2.它与BH2，CH3组成的矩形面积成正比。泵类负载曲线与此相同。通过大量统计得出，风机水泵类电机调速控制可以节约大约30%的电能。在传统的电机拖动中，当电机拖动的负载发生变化时，一般通过调节通电时间占空比来进行调速。这样的调节虽然很简单，但是电机会不断地启动、制动，而在启动和制动过程中电机的耗能很大。如果采用变频技术来对电机进行调速，电机转速不但能平滑过渡，而且节能效果也能在很大程度上得到提高。

4、电机变频控制的发展和运用

在传统的电机控制中，电机运行的驱动频率是一个定值，变频调速使通过调节电机频率节约能源成为可能。近年来，随着电子技术和控制技术的飞速发展，人们对节能的要求也在不断提高，这使得电机的变频技术在很大程度上得到了提升，并且其应用范围也越来越广。

4.1变频电机的发展状况

电机的变频调速目前大多使用恒V/F控制系统。该控制系统结构简单、成本低，适用于风机等较大型、且对调速系统动态性能要求不高的地方。变频电机开环调速系统能满足一般的平滑调速需求，但它的静、动态性能都很有限。如果需要提高静、动态特性，则需要反馈转速进行闭环调节。因此，人们又提出了控制闭环转差频率的电机调速方式。转差频率控制使用异步电机稳态等效电路和转矩公式来保持磁通恒定，这种方式只有在稳态情况下成立，多用来控制慢速电机。在对转速必须做出快速反应的动态系统中，电机会额外产生比较大的瞬态电流，使电机的转矩受到很大影响。因此，在动态过程中控制电动机的转矩是做好动态控制的关键。

4.2电机变频控制的应用

电机70%的耗能是在风机和泵类负载中，变频技术在这类电机控制中的优势更体现出了其重要性。例如，没有调速功能的空调，当温度低至阈值时风路就被关掉，但此时电机依然在运行，造成不必要的能量损耗。如果空调系统采用变频调速电机，当温度降低时就不必关掉风路，而是降低电机转速，这样就不会损耗电能。空调系统中加入变频器，可以使系统节能20%～30%.

另外，在实际应用中需要根据不同的需要选择大小合适、性能高的电机，减小电机的浮装容量，防止能量的浪费。同时，在实际应用中还要不断优化电机系统结构，尽可能降低额外能量的损失，并选择导磁性高的材料，比如冷轧硅钢片等。

结语：电机变频设备投入使用以后，不仅运行状况良好，调节平稳，而且其运行的电流也在不断的下降，可调范围更加的宽，因此节能效果非常的明显。利用变频装置进行调速，范围要相对大一些，而且电机转速也比较的稳定，动态响应性能较为灵活和高效，对于保证电力系统的稳定运行具有重要的作用。变频电机在空调风机和泵类电机拖动中表现出了其节能、安全易控、无级平滑调速、高精度控制等显著特点。随着我国对节能环保投入的不断增加，电机的变频控制将会得到更好的发展。

参考文献：

[1]姚梦琳.变频技术在电机控制中的应用研究[J].科协论坛（下半月），2011，02：74-75.

[2]郑伟文.大型中央空调系统节能控制的应用分析[J].建筑安全，2011，06：53-55.

[3]程茂丽.丁二烯装置电机变频节能技术分析[J].安全、健康和环境，2011，07：32-33.

[4]冯东升，张金辉，凌百舟.容积式压缩机变频节能改造及节能量分析[J].电机与控制应用，2011，10：16-19.

[5]步延启.济三煤矿空压机系统变频节能技术改造[J].机电信息，2011，33：110-111.

[6]李杨，李静，刘继元.螺杆式空压机变频节能技术的应用[J].应用能源技术，2012，02：26-30.

[7]张少鹏，安淑女.节能新技术在煤矿机械中的应用研究[J].煤矿机械，2012，08：217-219.

节能电机范文第3篇

【关键词】高效；节能；电机；电厂；应用

中图分类号：TE08 文献标识码： A

一、前言

高效节能电机的应用大大提升了电厂的生产和运行效率，这就为电厂的进一步壮大和发展奠定了设备基础，所以，进一步推广使用高效节能电机在电厂中的使用非常有必要。

二、工业电机的本体节能

纵观世界各国的成功经验，电机系统节能都是率先从电机产品本体节能开始。工业用电机分直流和交流二大类，据Eu――25(2006)统计数据口l显示，欧盟在用的工业电动机中，交流电动机占96．2％，直流电动机占3_8％。在交流电动机中，三相感应电动机占87％，单相感应电动机占4％，同步电动机占5％，交直流两用电动机占4％，三相感应电动机又分笼型和绕线型转子两种，但绕线型转子感应电动机使用较笼型感应电动机少得多。笼型感应电动机具有成本较低，可靠性好，维护简单，通过调速驱动易于控制等优点，且三相笼型感应电动机消耗的电能占全部工业电动机消耗电能的90％以上，因此，世界各国都将提高三相笼型感应电动机的效率作为提高电机本体效率研究的重中之重。除此之外，近十多年来发展较快的节能电机还有稀土永磁电机和开关磁阻电机等。

三、高效节能电机的主要原理及节能效果

高效节能电机，从字面上解释，就是具有效率值高的通用标准型电动机，是采用新型电机设计、新工艺及新材料，通过降低电磁能、热能和机械能的损耗，提高输出效率；即有效输出功率比输入功率的百分值高的电机。高效节能电机与标准电机相比，使用高效节能电机的节能效果非常明显，通常情况下效率可平均提高4%；总损耗比普通标准系列电动机降低20%以上，节约电能15%以上。以55千瓦电机为例，按高效节能电机比一般电机节电15%，电费每度按0.5元计算，使用节能电机两年内靠节电可收回更换电机的费用。

电机的节能效果如图1所示：

电机的效率是电机输出功率与输入功率的比值的百分数。电机的输入功率并不仅用来驱动电机(即输出功率)，还有一部分将成为电机固有的损耗；电机的主要损耗为铜耗和铁损。而高效电动机在制造上采用新的铁磁材料代替普通铁芯，降低电动机的铁损；并采用特殊的下线工具，提高定子槽满率，增加铜线的截面，减少铜耗；提高制造精度，降低杂散损耗。另外，高效电动机由于定子铁芯、转子铁芯均采用高导磁、低损耗的优质电工硅钢片构成，且制造工艺较先进，所以电机在运行中各种损耗较低，功率因数高，运行热稳定好，使用寿命长。高效节能电机除选用了高质量的铜绕组和硅钢片等措施外，还采用新材料、新工艺及优化设计的多项措施，可以降低电动机的空间尺寸。

四、高效节能电机在电厂中的主要作用及选用条件

发电厂承担着全国大部分电能供应的任务．同时发电厂的生产过程完全是机械化和自动化的．需要许多以电动机拖动的机械为其主要和辅助设备服务．因此是电能消耗的大户。目前，电力行业的竞争非常激烈．但关键还是制造成本的竞争，所以降耗增效工作就显得极为重要。

发电机组的主要经济技术指标有三个：发电量、供电煤耗和厂用电量。这些指标之间都是相互联系相互影响的。如厂用电率每变化1％对供电煤耗的影响系数为3．499％、负荷率每下降1个百分点影响厂用电率升高O．06个百分点。以装机容量1000MW．如按额定工况运行，厂用电率按4．2％计算．厂用电消耗的容量就达5O．4MW．每年消耗的电量约30240xlO4kW．h：如果将厂用电的消耗降低5％．每年可节省厂用电消耗的电量约160MW．h．按平均上网电价O．35元／kW．h计算．可增加售电收入530余万元，经济效益非常明显。从宏观角度上看，如果火力发电厂平均厂用电率降低．对缓解资源短缺和环境保护的压力．提高火电厂经济效益．抑制日益增长的厂用电率，保证我国国民经济的可持续发展具有重要的意义。

虽然高效电动机比标准电动机效率高．但从造价上看和制造成本上，在同等情况下，高效电动机价格将比普通电动机高出30％，这必然会增加工程的初始投资。虽然价格高于普通Y系列电动机．但从长期运行考虑．只要能合理选用电机，经济性还是明显的。因此．在电厂辅机设备选型和招标时．必需有目标的选择合适的设备采用高效节能电机。

工艺专业做了大量优化，取消了电动给水泵；电动引风机取消，采用汽动引风机驱动；但仍有诸多高压电动机作为水泵、风机、压缩机、胶带输送机等主要设备的驱动设备。所以根据本工程特点．建议从如下三个方面考核并选用辅机设备的电动机能耗和效率：进行重点考核和评估．以获得最大的经济效益：

1、针对本工程电厂中运行时间长，年运行小时多的电机。对于每年运行时间超过5000小时，负荷率大于70％的电动机．采用高效节能电动机比较合适。以20000kW电动机为例．如改用平均效率提高1％的节能型高效电动机，年平均运行时间按5000小时计算．节电可达100万kWh。

2、厂用电压等级高(本工程中6kV或lOkV)．同时消耗厂用电大的大功率电机。

据统计，全国火力发电厂的八种风机和水泵，即送风机、引风机、一次风机、排粉风机、锅炉给水泵、循环水泵、凝结水泵和灰浆泵，其配套电动机的总容量为15000MW，年总用电量为520亿kWh．占全国火电发电量的5．8％提高这些风机和水泵系统运行效率的节能潜力可达300―500亿kwh／年．相当于6―1O个装机容量为IO00MW级的大型火力发电厂的年发电总量在本工程的辅机电机．则重点包括如：风烟系统的送风机和一次风机、制粉系统的磨煤机、循环水和给水系统的凝结水泵和循环水泵等这些大容量风机和水泵的高压电机：这些高压辅机所耗的总电量占全部厂用电量的65％一70％，也是最主要的耗电设备，且容量大、耗电多深挖高压电机节电潜力，是降低耗电量和厂用电率的关键和出发点。

五、高效节能电机推广建议

1、加强政府强制

一是有关部门严格按照GB18613-2012标准要求，加强对电机生产企业执行能效标准的监督，对于达不到能效标准的企业坚决予以查处，促使其转型升级，彻底切断低效电机来源；二是充分发挥工业固定资产投资项目节能评估审查的约束作用，加强对电机能效方面的专项审查，确保增量电机选用高效电机产品；三是招投标部门严格准入准则，禁止配套低效电机的产品参加竞标。

2、转换高效节能电机的推广和财政补贴方式

近几年，国家对节能产品补贴分为补贴到用户和补贴到制造商两种，补贴到用户（节能电器、汽车等）的市场情况较好，而补贴给制造商（高效电机）的市场情况就不太理想，原因就是补贴过程复杂，企业要将应用高效电机的用户信息反馈到政府后才能领到补贴，而终端用户也没有直接感受到高效电机财政补贴的优惠政策。建议高效电机推广也采用补贴到终端用户财政补贴方式。

3、加快合同能源管理模式进行电机系统节能改造

电机系统节能改造，涉及电平衡测试、方案设计、系统优化等技术的整合，专业性较强，掌握核心技术、服务质量高、资源整合能力强的节能服务公司具备这样水平。政府应当制定单独的电机系统节能改造推进和补贴政策，并协调金融部门建立易于操作的投资合作平台，加大对高效电机推广及电机系统节能技术改造合同能源管理项目的金融信贷支持。

六、结束语

综上所述，电厂的发展需要更加重视高效节能电机的使用，不断研究更加高效和节能的电机，提高电厂的生产效率，节省电厂的能耗，提升电厂运行的质量和水平。

【参考文献】

[1]李孟波.浅谈高效节能电机在电厂中的应用[J].电源技术应用,2013,02:168.

[2]赵光连,王龙生.高效节能电机节能效果分析及推广前景[J].科技视界,2013,24:254+274.

[3]张新仁,谢晓心.高效率电机与高磁感无取向电工钢[J].武钢技术,2012,05:6-10.

节能电机范文第4篇

【关键词】龙门吊发电机组双速节能系统；节能

1 龙门吊发电机组双速节能系统的意义

如今，集装箱运输在物流行业蓬勃发展，轮胎式集装箱吊机龙门吊在集装箱码头的堆场里也得到了广泛的运用。以前集装箱码头堆场之所以用轮胎式集装箱吊机（龙门吊）是因为它的流动性很强，很便于调度和管理。但龙门吊主要是靠柴油发电机组提供动力，现在能源短缺油价上涨，对于以龙门吊为主要设备的集装箱堆场来说成本不断的增加。在能源形势日趋严峻的今天，节能降耗已经成为社会和企业共同关注的话题。它不仅能够减少社会能源的损耗，而且能够增加企业的经济效益。港口作为一个大的能耗企业，节能降耗势在必行。

据统计，一台龙门吊的发电机组每天大约有50%的时间是工作在待机时间，发电机组在待机时接近空载状态，仅仅驱动不到40Kw的辅助设备工作，400Kw的发动机组仅驱动40Kw的负载，造成很大的浪费

调查数据显示，发电机组在空载及低负载（常用功率的10%）情况下，怠速运行比全速运行要更省油。这在龙门吊发电机组节能降耗方面是一个很好的发展方向。

2 龙门吊发电机组双速节能系统的原理

2.1 对于龙门吊柴油发电机组油耗的数据分析

下面我们以一台常用功率400KW (备用功率440KW) 的玉柴发动机YC6T600D为例进行分析，柴油发电机组在怠速运行（900 r/min）和全速运行（1500 r/min）情况下的油耗进行综合分析如下：在负载功率为10KW时，柴油机全速时油耗为14.75L/h,柴油机怠速时油耗为6.42L/h,剩油百份比为56.5%；在负载功率为20KW时，柴油机全速时油耗为17.05L/h,柴油机怠速时油耗为7.79 L/h,剩油百份比为54.3%；在负载功率为30KW时，柴油机全速时油耗为18.86L/h,柴油机怠速时油耗为9.45 L/h,剩油百份比为50.0%；在负载功率为40KW时，柴油机全速时油耗为20.86L/h,柴油机怠速时油耗为10.86 L/h,剩油百份比为48.0%。

2.2 我们进行反复的试验从而得出了结论

由上一系列数字分析可以得出，发电机组在低负载情况下（常用功率的10%），怠速运行与全速运行相比有很大的省油效果。负载在40KW 以内要省油48%以上。而且负载越低，省油量越大。由此可以得出，港口龙门吊发电机组变速节能系统的研究与运用将有重大的现实意义。

2.3 综合分析研究得出了龙门吊发电机组双速节能系统的原理

根据集装箱堆场的工作特点，龙门吊的工作是有闲时和忙时之分的，我们是利用龙吊的闲时时间，把柴油机的速度控制到怠速，此时龙门吊处于节电状态；而龙门吊需要工作时再把柴油机转为全速。

3 龙门吊发电机组双速节能系统的原理分析

3.1 当龙门吊柴油机速度1500rpm时， 发电机发出的是460V 50HZ 的点，此时供给龙门吊大车，小车和起升各个变频器为460V 50HZ,而其他用电设备包括380V用电器、220V辅助装置、110VPLC电源和24V 12V电源等都是经过460V电源经过变压器分级变压再变成所需的电源。

3.2 当柴油发电机组控制器接受到节能转换信号时，节能转换开始工作，此时柴油机转换为怠速900rpm，切换时间大约在2~5 秒，同时系统接受到怠速指令后控制发动机进行转速切换，通过专用AVR（电子调压器）控制励磁输出，此时发电机发出280V 30HZ的电源。

3.3 此时动力装置的线路被切断不能工作，280V电源被送到变频稳压装置中，通过变频和稳压后输出为220V 50HZ 的电源，这电源就供给辅助系统包含空调、工作照明等。

4 现发电机组怠速运行发电需要克服的问题主要有以下几点：

4.1 发动机控制

要求能够结合输入的指令信号对发动机进行方便快捷的怠速/全速切换。对于发动机的怠速/全速切换采用双位选择开关，此开关安装在驾驶室里，由驾驶室远程控制柴油发电机组，柴油机控制线路做出了改动。

4.2 发电机励磁控制

发电机组在怠速运行时，转速为900 转/分钟，此时发电机输出电压频率为30HZ。而一般的AVR（电子式调压板）只有在发电频率达到45HZ 以上时才能开始工作，对发电机进行励磁输出控制。就Stamford 和Marathon两种品牌的发电机而言，其额定频率/电压下的发电机励磁线圈持续工作时允许的最大励磁电流不能超过3.5A，所以AVR 持续励磁输出电流一般小于3.5A，但是在怠速时，因为磁切割速度的限制以及磁场饱和的原因，在保证励磁系统安全的情况下，只能限制发电机的输出电压，经测试，对于400V 电压等级，30Hz 时的输出电压在280V 较为安全可靠。发电机组要进行怠速/全速切换，要求AVR 能在30HZ 和50HZ 两种不同状态下都能对发电机进行稳定的励磁控制。

4.3 输出电源变频和稳压

发电机组怠速运行发电时，频率为30HZ，电压为280V。为了使被驱动的辅助设备的电源供应正常，必须对输出电源进行变频和稳压。

5 结束语

龙门吊是现代集装箱堆场里的运用是越来越普遍，龙门吊的流动性强，工作效率高这些特点是现而易见的，但现时龙门吊最主要还是用柴油发电机组供电，柴油价格昂贵，龙门吊柴油发电机组双速节能系统是一种节能效果很明显的节能系统，它是利用龙门吊本身的工作特点来节能，而且也不需要投资很昂贵的设备，而且可以把柴油利用的效率提高了许多，大大的节约了企业的成本，同时也减少了污染物的排放。总之，龙门吊柴油发电机组双速节能系统非常有发展潜力，值得推广。

参考文献：

[1]史兆宪. 赵旭东.《能源与节能管理基础》[M]. 北京：中国标准出版社 . 2010年07月.

[2]刘淑华.《燃油发电机使用与维修技术初学问答》[M]. 北京：机械工业出版社 . 2009年07月

节能电机范文第5篇

关键词：异步电机 轻载 降压节能 功率因数

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-00-02

三相异步电机应用范围非常广泛，它在运行时，所带负载经常处于变化状态，在轻载或空载的状态运行时，就会增大功率损耗，因此对于长期处在空载或轻载状态下运行的异步电机，有很大的节能空间。一般有三种方式可以使异步电动机在运行时达到节能的目的：一是调速技术；二是降低定子电压节能；三是优化电动机本体设计节能。

在研究异步电动机的降压节能时，需轻载状态下对电机功率因数检测，传统的功率因数的检测，需要对电压、电流的相位角进行精确测量，所需元件较多，运算比较复杂，而且所需成本过高，本文提出的检测方法是，采用全周波傅氏算法，每隔固定时间对交流信号进行采样，采样信号经离散傅里叶变换的方法计算功率因数，无论从响应速度还是计算的精度方面来看都能达到比较好的效果，通过傅氏算法可以很方便的算出电压，电流的相位，从而算出功率因数。

1 降压节能原理分析

异步电机功率因数和效率的变化与负载率有关，当异步电动机在额定负载率下运行时，此时的的功率因数和效率值都很高。在电机轻载运行时，功率因数与效率都很低，有较大的降压节能调节空间。

假设电机在降低的相电压和额定电压两种端电压下的负载为同一负载，则有以下2种情况的效率之比。

式中，，分别为电机端降低的相电压和额定相电压；，分别为两种电压下电机定子电流，为功率因数。

不计磁饱和作用和集肤效应， 额定电压及降压时电机的各阻抗参数基本不变， 由异步电动机近似等值电路的电机阻抗

式中在电机轻载时起端电压不很小的情况下，转差率S的大小在额定转差率附近，是数量级较小的数。S为一较正系数，用于减小近似产生的误差，同一电机S为一校正系数，用于减小近似产生的误差，同一电机基本不变。考虑上式得

式中：Z，Z分别为轻载时降压及额定电压下的电机阻抗、S，S分别为两种电压下电机的转差率。将式（3）代入式（1）得

由上式知，只有当大于1时，轻载降压时电机的运行效率才大于额定电压时的效率，才能实现节能。降压后的功率因数的近似计算公式：

其中m为负载系数，为调压比，即减低的电压与额定电压之比；为额定空载电流与额定电流之比；为额定功率因数。

由式（5）知，轻载时，降低电机的端电压可提高功率因数。由于异步电机的机械特性，所带负载相同时，端电压降与起转差率成反比。分析这2个因素的变化情况，根据式（4）可得出以下结论：盲目的降低端电压未必就能起到降压的效果，只有当电压的降低程度大于转差率及功率因数的上升程度时，才能使降压时电机的运行效率提高。

2 功率因数角计算方法

传统的检测功率因数角的方法是通过电动机的相电压同步信号检测电路和利用晶闸管的自关断特性建立的相电流过零点检测电路获取的，硬件的方法简单易用，但是需要增加额外的硬件资源，且容易受器件零点漂移和高次谐波的影响，还占用计算机外部中断。相比之下，软件方法获取功率因数使用灵活，投资较少，因而本设计采用软件方法获取功率因数。

软件方法获取功率因数的方法有很多，除了传统的电压过零点法，还有基于插值的正交法、最小二乘法、卡尔曼滤波法的方法等。但是，这些方法大多计算量偏大，计算速度慢，影响了实际应用。

2.1 傅氏算法的功率因数计算

傅氏算法是根据数学中的傅里叶级数展开的，将非正弦的周期电压、电流信号分解为一系列不同频率的正弦量之和，根据线性电路的叠加定理，在各个正弦量单独作用下，电路中产生同频正弦电流分量和电压分量，然后把所得分量按时域形式叠加，得到电路在非正弦周期激励下的稳态电流和电压，这种方法称为傅氏谐波分析法。实质上是把非正弦的周期电流或电压的计算化为系列正弦电流、电压的计算。

傅氏级数说明，任何一个周期函数（周期为T），均可分解成直流分量、基波分量和次谐波分量，其数学表达式为：

式中，ω1为基波角频率，a0为直流分量，a1和b1为基波的实部和虚部，an和bn（n≥2）为各次谐波的实部和虚部，cn为基波或谐波对应的幅值，φn为对应的相位。

利用梯形法可以得到和的离散化

形式：

式中，N为基波信号的一周波采样点数；xk为第k次采样值。

式（7）和式（8）就是适合与微机保护的离散化算法。傅氏算法本身具有一定的滤波作用，能够完全滤掉直流分量和各整次谐波，由此可见，用傅氏算法可以求取基波的有效值和相角，从而获得功率因数值。

2.2 功率因数计算的数据采集与计算

数据点的采集是通过A/D芯片完成的，A/D与处理器的通信采用四线全双工串行接口协议（SPI），时序控制与数据传输由SEP4020的SPI同步串行接口（SSI）自动完成。每采样四次，进行一次傅氏计算。傅氏计算用到的采样点是20个，所以对于采样信号数据，需要至少保存24个。这里，使用一个长度为24的循环buffer来存放数据。

对于在傅氏运算中会频繁用到的sin（2πk/N）、cos（2πk/N）（k= 0，1，2，…，N）等三角函数的值，在系统初始化的时应将这些值事先计算出来保存到一资格个表中，然后在运算过程中以查找表的形式直接获取。

对于傅氏计算得到的实部和虚部求幅值时，需要进行开平方运算。对于开平方运算如果直接调用库函数的话将很耗资源，所以考虑采取快速算法来提高开平方运算的速度。

对于向量X=a+jb，设：，，则X可以表示为：

用式（11）计算向量值，比用库函数直接开方节省了很多CPU时间。

由上面的傅氏计算得到A相的电流，电压的实部，虚部，然后就可以计算得到所需的功率因数，程序流程图1所示。

3 试验结果与分析

为了验证该功率因数计算方法及控制系统的节能效果，对试验电机进行不同复杂率下的轻载试验，结果如表1所示。系统采用的控制芯片为SEP4020，是由东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心自主开发的一款基于ARM7TDMI核的微处理器，主回路采用6只耐压为4.5KV的KCB-02A1晶闸管模块，构成三相反并联调压电路。试验电机为Y2-132S1-2型

电机。

从以上数据可知，当电机负载率较低时，节能效果较为显著，当负载率高于60%时，由于管压降，谐波等因素的影响，由可控硅调压控制器供电将增加净功率损耗。本实验表明：用晶闸管调压电路对异步电动机供电，并不总是能够节能的，若要实现调压节能，异步电动机必须工作于轻载状态。

4 结语

在对异步电机轻载节能进行分析时，采取电机降压提高功率因数的节能方法，电机运行中要时刻监测电机的功率因数，使电机功率因数运行在较为理想的范围之内，本文提出了傅氏算法的功率因数计算并进行了测试，研究发现该控制器在电机轻载时节能效果较好。但较低负载时，功率因数计算有一定偏差，需要在计算方法上进行修改，使其达到一个较为理想的效果。

参考文献

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