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三相异步电动机角星节能变换控制线路探讨

范文

马丽娜

摘要：当前科学技术飞速发展，各企业要在工业生产的过程中使用各种型号的电动机，其中三相异步电动机是一种应用非常广泛的用电设备，它消耗了我国总发电量一半以上的电能。但是从整体生产状况来看，三相异步电动机的效率并不理想，随着工业生产对发电设备的需求不断提高，研究人员对电动机的节能降耗、工作质量、稳定性和效率等越来越重视。在此背景下，本文较为详细地介绍了Y-△减压起动控制原理，论证了降低电动机起动电流的可行性，最后阐述了异步电动机的减压起动线路以及节能控制理论。

关键词：异步电动机；启动控制；可行性；节能

中图分类号：TM343 文献标识码：A

随着我国工业化进程的不断推进与发展，各行各业都趋于机械化，三相异步电动机具有成本低、结构简单、运行可靠以及方便维修等优点，因此广泛应用于各式机械设备中。为了提高生产水平，各大企业均将加强并提高三相异步电动机的节能控制效果作为发展的重要内容之一。

1.Y-△减压起动控制原理

Y-△减压起动是指在起动电动机时，把定子绕组接成星形，等到电动机起动完成后再将其改接成三角形，从而使电动机在全电压下运行。图1所示为时间继电器自动切换Y-△减压起动控制线路。

工作原理如图2所示。

2.降低电动机起动电流的可行性

在探究电动机的节能控制的过程中，必须保证降低起动电流的同时电动机能够正常工作，现在本部分将论证降低电动机起动电流的可行性。对于三相异步电动机而言，其最初的起动电流由如下公式确定：

其中，U1代表连接到三相异步电动机定子的电源电压，r1和x1分别代表定子每相的电阻和电抗，r2′和x2′分别代表转子的每相电阻和电抗的折算值。从上式能够看出，三相异步电动机的起动电流与其本身的阻抗以及连接到电动机定子的电源电压都有关，因此降低电动机的起动电流可以考虑以上几个方面。我们可以改变转子的槽形，使用深槽或者双笼的结构，从而减小电动机起动过程中的转子电阻，然而由于电动机的体积较大且成本较高，因而这种方法很少被使用。另一方面，也能够采用降压起动的方式，采用这种方法时只需要选择一种合适的起动器，既方便又灵活，因此应用十分广泛，比如在船舶和海洋石油平台上，大部分采用降压起动的方法，从而降低电动机的起动电流。

3.异步电动机的起动与节能

3.1 减压起动线路与起动

目前，比较典型的减压起动方式有Y-△减压起动以及自耦变压器减压起动。Y-△减压起动原理在第一部分已经进行了较为详细的说明，下面笔者主要介绍自耦变压器减压起动原理。图3所示为三相异步电动机采用自耦变压器减压起动控制线路。

起动时，合上电源开关QS1，将开关QS2扳向“起动”位置，使电源加到自耦变压器T上，而电动机定子绕组与自耦变压器的抽头连接，电动机进入减压起动阶段。待电动机转速上升至一定值时，再将QS2迅速扳向“运行”位置，使电动机直接与电源相接，在额定电压下正常运行。在这里自耦变压器的抽头电压分别是电源电压的65%和80%，可以根据电动机起动时负载的大小来选择。经过分析可得出结论，自耦变压器减压起动的电网电流为全压起动时的k2倍，其中k是自耦变压器的变比。通常情況下，这种降压起动的主要缺点是需要一个庞大的自耦变压器，且不允许频繁起动。这种减压起动方法适用于220/380V，△-Y接法容量较大而不能用Y-△方法起动的电动机的减压起动。

3.2 节能控制

三相异步电动机的功效就是用电动机的输出功效除以其输入功效，电动机所消耗的总电能中，一部分电能用来驱动电动机，这就是我们平时所说的输入功效，而另一部分电能就是电动机的自身损耗，这部分的损耗大多是以热能的形式消耗掉了，这就是电动机的输出功效。三相异步电动机存在电能损耗主要是因为电动机中的铁和铜两种金属，其中，铜耗是电流在通过电动机线圈绕组时才产生的，而铁耗则是在电动机工作的过程中，定子以及转子铁芯中产生了电流，从而产生损耗，其大小与输入电压有关。事实上，电动机还存在其他损耗，但是相比之下这些损耗都比较小，因此忽略不计。

三相异步电动机的节能控制原理就是当电压下降的时候，能够采用适当降低电源电压的方式，进而降低电动机中的铁耗，由于电压减小，电流也会相应地变小，因此，也同时降低了电动机中的铜耗，从而降低了电动机的损耗。一般情况下，我们会通过检测功效因数的方法来检测电动机的负荷大小，比如电动机负荷增大，其功效因数就会增大，相反，电动机功效因数就相应减小。三相异步电动机的节能控制一般要考虑3个问题：一是电动机负荷较低时如何降低其总能耗；二是负荷较低时怎么减少总输出功效；三是电动机在任何负荷条件下工作时，怎么找到减少输出功效的最佳点。图4所示为电动机的节能控制原理。

结语

总而言之，三相异步电动机的起动以及控制看似容易，事实并非如此，电动机对于我国发展有着至关重要的作用。当下技术人员最应该重视的问题就是提高三相异步电动机的功效，从上文能够得知，电动机自身的损耗将耗费大量的电能，这对以后的发展会产生不利的影响。因此我们需要从现在开始，进一步探究电动机的节能控制，充分领会节能控制的原理，设计最优方案指导实际，若能更好地解决电动机损耗问题，必将为我国带来巨大的经济效益。

参考文献

[1]郭秀翠.三相鼠笼式异步电动机的启动控制[J].中国修船，2002（5）：24-27.

[2]金殿东.三相异步电动机的启动及控制线路[J].四川建材，2010（3）：199-200.

[3]朱刚.三相异步电动机节能调控的应用研究[J].中国新技术新产品，2012（22）：3-4.

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