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節(jié)能電機(jī)范文第1篇

就目前而言，油田使用的抽油機(jī)一般為常規(guī)游梁抽油機(jī)，這是一種帶負(fù)荷的啟動(dòng)裝備。在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候需要較小的轉(zhuǎn)矩，但是啟動(dòng)的時(shí)候轉(zhuǎn)矩非常大，所以在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)用中，需要設(shè)計(jì)比游梁抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)功率大很多的變壓器以及電機(jī)。雖然這樣可以解決啟動(dòng)的問(wèn)題，可是在正常運(yùn)行的情況下電機(jī)處于輕載狀態(tài)，電機(jī)的效率和電網(wǎng)的功率都被大大降低，使無(wú)功消耗被提升。由于大部分的游梁抽油機(jī)其功率使用率都不到百分之二十五，因此，油田的經(jīng)濟(jì)效益受到嚴(yán)重的影響。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多年不斷摸索多種途徑以達(dá)到節(jié)能降耗的目的，有了一定的成果，本文對(duì)抽油機(jī)節(jié)能降耗的實(shí)際應(yīng)用情況作出探討和分析。

永磁同步電機(jī)節(jié)能原理及特點(diǎn)

在結(jié)構(gòu)上，異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)十分相似，不同之處在于永磁同步電機(jī)中插入稀土永磁鋼，使原本的異步電機(jī)轉(zhuǎn)化為同步電機(jī)。這樣一來(lái)，大量的定子邊勵(lì)磁被減少，同時(shí)，轉(zhuǎn)子邊的鐵和銅的損耗也可以大大降低。使功率效率和因數(shù)大幅提高，配電設(shè)備容量以及電機(jī)升溫都被降低。由于永磁同步機(jī)和y系列電機(jī)的安裝尺寸與外形結(jié)構(gòu)十分相似，這樣一來(lái)，在現(xiàn)場(chǎng)換用時(shí)也非常便利。

超高轉(zhuǎn)差率電機(jī)

節(jié)能原理簡(jiǎn)介：由節(jié)能控制箱及超高轉(zhuǎn)差率電機(jī)組成的抽油機(jī)節(jié)能帶動(dòng)設(shè)置，控制箱及電機(jī)可以按照要求做成連體式或者分體式，這種為游梁抽油機(jī)特別制造的電機(jī)和控制箱使用更加方便。超高轉(zhuǎn)差率的電機(jī)其特征為機(jī)械較軟，啟動(dòng)時(shí)所需的電流較低，轉(zhuǎn)矩交高；在節(jié)能控制箱箱則有缺相、過(guò)載、過(guò)熱等功率因數(shù)和保護(hù)功能作為補(bǔ)償。

應(yīng)用及分析：

在抽油機(jī)中的超高轉(zhuǎn)差率電機(jī)，其在一個(gè)沖次內(nèi)速度變化較大，利用系統(tǒng)中的動(dòng)能均衡作用能夠?qū)p速箱的最大凈距減少百分之四十。這增加了最小扭矩，由于扭矩的變化范圍不大，扭矩曲線比較平坦。這樣一來(lái)齒輪由于疲勞而產(chǎn)生的破壞被減輕，加速器齒輪使用過(guò)程中產(chǎn)生的事故也有所減少。

光桿運(yùn)行的速度規(guī)律被超高轉(zhuǎn)差率改變，由于超高轉(zhuǎn)差率機(jī)具有的軟特性，使光桿即便是在重載過(guò)程中也能呈現(xiàn)出勻速運(yùn)行的狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候其加速度幾乎為零。因此抽油桿不但最大應(yīng)力被減小，其應(yīng)力的變化范圍也被減小，降低了斷脫和疲勞的幾率。

超高轉(zhuǎn)差率電機(jī)具有啟動(dòng)電流小和啟動(dòng)扭矩大的特點(diǎn)，其裝機(jī)功率較低，因此使得電機(jī)固定損耗被降低。

由于抽油機(jī)的重載運(yùn)行時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輕載運(yùn)行的時(shí)間，因此在超高轉(zhuǎn)差率電機(jī)上設(shè)計(jì)高效區(qū)時(shí)，需要把高效區(qū)設(shè)計(jì)在輕載荷區(qū)之上。盡管超高轉(zhuǎn)差率電機(jī)其額定功率不高，可是普通電機(jī)的效率還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于超高轉(zhuǎn)差率機(jī)的。

由于普通的電機(jī)抽油機(jī)在使用時(shí)會(huì)接近上下死點(diǎn)，才能使拖動(dòng)電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，該文原載于中國(guó)社會(huì)科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)》雜志http：//總第535期2014年第03期-----轉(zhuǎn)載須注名來(lái)源這時(shí)，拖動(dòng)電機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行，將電能傳輸給電網(wǎng)，導(dǎo)致系統(tǒng)能耗大大增加。若想消除發(fā)電狀態(tài)，就可以使用超高轉(zhuǎn)差率電機(jī)。

超高轉(zhuǎn)差率電機(jī)具有合理的匹配方式，因此其功率因數(shù)能夠有百分之五十到百分之八十的提高。并且無(wú)功功率能達(dá)到百分之六十以上的降低率。使電網(wǎng)電路和電流的損耗率達(dá)到百分之五十。

變頻調(diào)速電機(jī)

原理及基本性能：使用電腦程序?qū)﹄姍C(jī)的變頻控制柜進(jìn)行控制，能夠充分將電機(jī)與抽油機(jī)結(jié)合起來(lái)，兩者的工作特性可以得到融合。這種方法利用了自動(dòng)識(shí)別上、下行程的功能，總動(dòng)將上行程以及下行程的功率速度進(jìn)行調(diào)整，具有靈活性和穩(wěn)定性，在這個(gè)基礎(chǔ)上，還可以依據(jù)電機(jī)的頻率轉(zhuǎn)速對(duì)抽油機(jī)沖次進(jìn)行增加或減少，使抽油機(jī)增加泵效，平衡油汲，在工作時(shí)保持最好的狀態(tài)。

優(yōu)缺點(diǎn)：由于使用了變頻調(diào)速進(jìn)行控制，使電機(jī)功率因數(shù)達(dá)到了0.9以上，因此，能夠使電網(wǎng)以及變壓器的負(fù)擔(dān)得到減輕，同時(shí)線損率也能夠被降低；根據(jù)油井在實(shí)際應(yīng)用中的供液能力，可以運(yùn)用變頻調(diào)速控制對(duì)抽汲數(shù)獨(dú)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整，不但可以節(jié)約電能，同時(shí)還能使原油產(chǎn)量得到增加。比如對(duì)低產(chǎn)能的井田任意減少?zèng)_次，使泵的空行程被減少，能使泵效提高百分之二十左右。

低速電機(jī)

低能電機(jī)的原理及基本性能：保持頻率f不變，對(duì)異步電機(jī)其磁極對(duì)數(shù)p進(jìn)行改變，能夠讓它的同步轉(zhuǎn)速n也隨之改變。這樣一來(lái)，當(dāng)電機(jī)在一定的負(fù)荷之下產(chǎn)生穩(wěn)定變化時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)減少泵的空行程以及使抽汲速度得到調(diào)整的目的。

節(jié)能電機(jī)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.

關(guān)鍵詞：電機(jī)；變頻控制；節(jié)能技術(shù)；運(yùn)用

中圖分類號(hào)：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言：為貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院提出的“節(jié)能減排”的重要指示，財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展改革委將組織開展高效電機(jī)推廣，將電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題放在很重要的位置，變頻電機(jī)控制節(jié)能也有了廣闊的發(fā)展空間。目前我國(guó)電力能源利用效率較低、消耗高、浪費(fèi)大，電力供應(yīng)形勢(shì)嚴(yán)峻，發(fā)展變頻節(jié)能電機(jī)勢(shì)在必行。

1、研究對(duì)象（變頻器設(shè)備）簡(jiǎn)介

本文以單吸離心式風(fēng)機(jī)為例進(jìn)行研究，該風(fēng)機(jī)的風(fēng)量每秒可達(dá)83立方米，配套電機(jī)的額定電壓為6千伏；額定電流為113安培；額定功率為1000千瓦，其轉(zhuǎn)速可達(dá)1500轉(zhuǎn)。該風(fēng)機(jī)所采用的是立式筒帶離心泵，其額定流量大約為每小時(shí)900噸，量程為280米左右，配套電機(jī)的電壓是6千伏；電機(jī)的額定電流是170安培；電機(jī)的額定功率是1650千瓦，其額定轉(zhuǎn)速每分鐘可達(dá)1500轉(zhuǎn)以上。變頻器設(shè)備的主要組成部分有移相變壓器、控制器、功率單元以及旁路系統(tǒng)等。

實(shí)踐中我們可以看到，該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)采用的多是一些工頻電機(jī)，出力通常不隨機(jī)組改變而發(fā)生任何的變化，該系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的用電標(biāo)準(zhǔn)通常都會(huì)維持在一個(gè)相對(duì)較高的水準(zhǔn)。近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，各種能源資源和環(huán)境資源都面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)和挑戰(zhàn)，因此國(guó)家倡導(dǎo)要建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)。根據(jù)這一節(jié)能降耗之號(hào)召，為盡可能地減少石化能源的大量消耗，該風(fēng)機(jī)和凝結(jié)水泵電機(jī)等機(jī)電設(shè)備也開始應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)。目前來(lái)看，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的電機(jī)功率一般可達(dá)到1600千瓦以上，電機(jī)的功率最大亦可達(dá)到1000千瓦以上，從類型上看二者皆屬于大功率電機(jī)類型，同時(shí)也會(huì)隨著負(fù)荷的不斷變化要進(jìn)行大幅度的調(diào)整。由此可見，其該風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能空間相對(duì)較大。

2、電機(jī)變頻控制的原理和特點(diǎn)

變頻電機(jī)是變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的統(tǒng)稱，它采用由變頻感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和變頻器組成的控制系統(tǒng)，提高機(jī)械自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。以交流電機(jī)為例，其同步轉(zhuǎn)速可用下式表示：

圖1所示為電機(jī)控制原理。通過(guò)電機(jī)變頻器輸出的不同頻率，可以對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。變頻調(diào)速的主要特點(diǎn)是通過(guò)變頻器改變輸出頻率和輸出電壓，最終達(dá)到對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載的精確定量。除此之外，變頻電機(jī)還具有以下一些特點(diǎn)：①具備軟啟動(dòng)和停止功能；②采用電磁設(shè)計(jì)，增加了電機(jī)電感，從而減少定子和轉(zhuǎn)子的阻值；③滿足反復(fù)的啟制動(dòng)切換，能夠平滑無(wú)極調(diào)速，保護(hù)功能完善，減少設(shè)備維修；④節(jié)約電能。

3、電機(jī)變頻控制節(jié)能性分析

由上述交流電機(jī)調(diào)速公式（3）可知，只要改變電源輸入頻率就可以使電機(jī)平穩(wěn)變速。而在大型變頻設(shè)備中，在效率低的情況下通過(guò)改變電源輸入頻率和輸入電壓，根據(jù)負(fù)載要求達(dá)到改變輸出功率的目的。對(duì)于風(fēng)機(jī)類負(fù)載，可以借助流體力學(xué)進(jìn)行耗能分析，風(fēng)量是轉(zhuǎn)速的一次函數(shù)，風(fēng)壓是轉(zhuǎn)速的二次函數(shù)，軸功率是轉(zhuǎn)速的三次函數(shù)，可以用以下三個(gè)公式表示。

仍以風(fēng)機(jī)為例，隨著輸入流量的減少，電機(jī)做減速運(yùn)動(dòng)，功率也會(huì)按電機(jī)速度的三次方減少。假設(shè)輸入流量下降比為80%，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速也會(huì)降為原來(lái)的80%，此時(shí)軸功率下降51%.另外，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，電機(jī)效率也會(huì)相應(yīng)下降，這時(shí)由控制裝置等帶來(lái)的損耗比例也會(huì)增加。圖2所示為風(fēng)機(jī)變頻控制節(jié)能效果。

當(dāng)系統(tǒng)風(fēng)流量從Q1下降到Q2時(shí)，如果調(diào)節(jié)通風(fēng)量，則系統(tǒng)阻力變大，系統(tǒng)工作點(diǎn)從A變到B，軸功率P2與BH2，Q20組成的矩形面積成正比；如果使用電機(jī)變頻技術(shù)，風(fēng)機(jī)速度由n1變到n2，風(fēng)壓急劇下降到H3，功率P3（CH3與Q20所組成矩形面積）明顯縮小，降低的功率可表示為ΔP=ΔH×Q2.它與BH2，CH3組成的矩形面積成正比。泵類負(fù)載曲線與此相同。通過(guò)大量統(tǒng)計(jì)得出，風(fēng)機(jī)水泵類電機(jī)調(diào)速控制可以節(jié)約大約30%的電能。在傳統(tǒng)的電機(jī)拖動(dòng)中，當(dāng)電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，一般通過(guò)調(diào)節(jié)通電時(shí)間占空比來(lái)進(jìn)行調(diào)速。這樣的調(diào)節(jié)雖然很簡(jiǎn)單，但是電機(jī)會(huì)不斷地啟動(dòng)、制動(dòng)，而在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中電機(jī)的耗能很大。如果采用變頻技術(shù)來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，電機(jī)轉(zhuǎn)速不但能平滑過(guò)渡，而且節(jié)能效果也能在很大程度上得到提高。

4、電機(jī)變頻控制的發(fā)展和運(yùn)用

在傳統(tǒng)的電機(jī)控制中，電機(jī)運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)頻率是一個(gè)定值，變頻調(diào)速使通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)頻率節(jié)約能源成為可能。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)節(jié)能的要求也在不斷提高，這使得電機(jī)的變頻技術(shù)在很大程度上得到了提升，并且其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。

4.1變頻電機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

電機(jī)的變頻調(diào)速目前大多使用恒V/F控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，適用于風(fēng)機(jī)等較大型、且對(duì)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求不高的地方。變頻電機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能滿足一般的平滑調(diào)速需求，但它的靜、動(dòng)態(tài)性能都很有限。如果需要提高靜、動(dòng)態(tài)特性，則需要反饋轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。因此，人們又提出了控制閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率的電機(jī)調(diào)速方式。轉(zhuǎn)差頻率控制使用異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路和轉(zhuǎn)矩公式來(lái)保持磁通恒定，這種方式只有在穩(wěn)態(tài)情況下成立，多用來(lái)控制慢速電機(jī)。在對(duì)轉(zhuǎn)速必須做出快速反應(yīng)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中，電機(jī)會(huì)額外產(chǎn)生比較大的瞬態(tài)電流，使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩受到很大影響。因此，在動(dòng)態(tài)過(guò)程中控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是做好動(dòng)態(tài)控制的關(guān)鍵。

4.2電機(jī)變頻控制的應(yīng)用

電機(jī)70%的耗能是在風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載中，變頻技術(shù)在這類電機(jī)控制中的優(yōu)勢(shì)更體現(xiàn)出了其重要性。例如，沒有調(diào)速功能的空調(diào)，當(dāng)溫度低至閾值時(shí)風(fēng)路就被關(guān)掉，但此時(shí)電機(jī)依然在運(yùn)行，造成不必要的能量損耗。如果空調(diào)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速電機(jī)，當(dāng)溫度降低時(shí)就不必關(guān)掉風(fēng)路，而是降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，這樣就不會(huì)損耗電能?？照{(diào)系統(tǒng)中加入變頻器，可以使系統(tǒng)節(jié)能20%～30%.

另外，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)不同的需要選擇大小合適、性能高的電機(jī)，減小電機(jī)的浮裝容量，防止能量的浪費(fèi)。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中還要不斷優(yōu)化電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，盡可能降低額外能量的損失，并選擇導(dǎo)磁性高的材料，比如冷軋硅鋼片等。

結(jié)語(yǔ)：電機(jī)變頻設(shè)備投入使用以后，不僅運(yùn)行狀況良好，調(diào)節(jié)平穩(wěn)，而且其運(yùn)行的電流也在不斷的下降，可調(diào)范圍更加的寬，因此節(jié)能效果非常的明顯。利用變頻裝置進(jìn)行調(diào)速，范圍要相對(duì)大一些，而且電機(jī)轉(zhuǎn)速也比較的穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能較為靈活和高效，對(duì)于保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的作用。變頻電機(jī)在空調(diào)風(fēng)機(jī)和泵類電機(jī)拖動(dòng)中表現(xiàn)出了其節(jié)能、安全易控、無(wú)級(jí)平滑調(diào)速、高精度控制等顯著特點(diǎn)。隨著我國(guó)對(duì)節(jié)能環(huán)保投入的不斷增加，電機(jī)的變頻控制將會(huì)得到更好的發(fā)展。

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節(jié)能電機(jī)范文第3篇

【關(guān)鍵詞】高效；節(jié)能；電機(jī)；電廠；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、前言

高效節(jié)能電機(jī)的應(yīng)用大大提升了電廠的生產(chǎn)和運(yùn)行效率，這就為電廠的進(jìn)一步壯大和發(fā)展奠定了設(shè)備基礎(chǔ)，所以，進(jìn)一步推廣使用高效節(jié)能電機(jī)在電廠中的使用非常有必要。

二、工業(yè)電機(jī)的本體節(jié)能

縱觀世界各國(guó)的成功經(jīng)驗(yàn)，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能都是率先從電機(jī)產(chǎn)品本體節(jié)能開始。工業(yè)用電機(jī)分直流和交流二大類，據(jù)Eu――25(2006)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)口l顯示，歐盟在用的工業(yè)電動(dòng)機(jī)中，交流電動(dòng)機(jī)占96．2％，直流電動(dòng)機(jī)占3_8％。在交流電動(dòng)機(jī)中，三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)占87％，單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)占4％，同步電動(dòng)機(jī)占5％，交直流兩用電動(dòng)機(jī)占4％，三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分籠型和繞線型轉(zhuǎn)子兩種，但繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)使用較籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)少得多?；\型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有成本較低，可靠性好，維護(hù)簡(jiǎn)單，通過(guò)調(diào)速驅(qū)動(dòng)易于控制等優(yōu)點(diǎn)，且三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)消耗的電能占全部工業(yè)電動(dòng)機(jī)消耗電能的90％以上，因此，世界各國(guó)都將提高三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的效率作為提高電機(jī)本體效率研究的重中之重。除此之外，近十多年來(lái)發(fā)展較快的節(jié)能電機(jī)還有稀土永磁電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)等。

三、高效節(jié)能電機(jī)的主要原理及節(jié)能效果

高效節(jié)能電機(jī)，從字面上解釋，就是具有效率值高的通用標(biāo)準(zhǔn)型電動(dòng)機(jī)，是采用新型電機(jī)設(shè)計(jì)、新工藝及新材料，通過(guò)降低電磁能、熱能和機(jī)械能的損耗，提高輸出效率；即有效輸出功率比輸入功率的百分值高的電機(jī)。高效節(jié)能電機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)相比，使用高效節(jié)能電機(jī)的節(jié)能效果非常明顯，通常情況下效率可平均提高4%；總損耗比普通標(biāo)準(zhǔn)系列電動(dòng)機(jī)降低20%以上，節(jié)約電能15%以上。以55千瓦電機(jī)為例，按高效節(jié)能電機(jī)比一般電機(jī)節(jié)電15%，電費(fèi)每度按0.5元計(jì)算，使用節(jié)能電機(jī)兩年內(nèi)靠節(jié)電可收回更換電機(jī)的費(fèi)用。

電機(jī)的節(jié)能效果如圖1所示：

電機(jī)的效率是電機(jī)輸出功率與輸入功率的比值的百分?jǐn)?shù)。電機(jī)的輸入功率并不僅用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(即輸出功率)，還有一部分將成為電機(jī)固有的損耗；電機(jī)的主要損耗為銅耗和鐵損。而高效電動(dòng)機(jī)在制造上采用新的鐵磁材料代替普通鐵芯，降低電動(dòng)機(jī)的鐵損；并采用特殊的下線工具，提高定子槽滿率，增加銅線的截面，減少銅耗；提高制造精度，降低雜散損耗。另外，高效電動(dòng)機(jī)由于定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯均采用高導(dǎo)磁、低損耗的優(yōu)質(zhì)電工硅鋼片構(gòu)成，且制造工藝較先進(jìn)，所以電機(jī)在運(yùn)行中各種損耗較低，功率因數(shù)高，運(yùn)行熱穩(wěn)定好，使用壽命長(zhǎng)。高效節(jié)能電機(jī)除選用了高質(zhì)量的銅繞組和硅鋼片等措施外，還采用新材料、新工藝及優(yōu)化設(shè)計(jì)的多項(xiàng)措施，可以降低電動(dòng)機(jī)的空間尺寸。

四、高效節(jié)能電機(jī)在電廠中的主要作用及選用條件

發(fā)電廠承擔(dān)著全國(guó)大部分電能供應(yīng)的任務(wù)．同時(shí)發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程完全是機(jī)械化和自動(dòng)化的．需要許多以電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械為其主要和輔助設(shè)備服務(wù)．因此是電能消耗的大戶。目前，電力行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈．但關(guān)鍵還是制造成本的競(jìng)爭(zhēng)，所以降耗增效工作就顯得極為重要。

發(fā)電機(jī)組的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)有三個(gè)：發(fā)電量、供電煤耗和廠用電量。這些指標(biāo)之間都是相互聯(lián)系相互影響的。如廠用電率每變化1％對(duì)供電煤耗的影響系數(shù)為3．499％、負(fù)荷率每下降1個(gè)百分點(diǎn)影響廠用電率升高O．06個(gè)百分點(diǎn)。以裝機(jī)容量1000MW．如按額定工況運(yùn)行，廠用電率按4．2％計(jì)算．廠用電消耗的容量就達(dá)5O．4MW．每年消耗的電量約30240xlO4kW．h：如果將廠用電的消耗降低5％．每年可節(jié)省廠用電消耗的電量約160MW．h．按平均上網(wǎng)電價(jià)O．35元／kW．h計(jì)算．可增加售電收入530余萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。從宏觀角度上看，如果火力發(fā)電廠平均廠用電率降低．對(duì)緩解資源短缺和環(huán)境保護(hù)的壓力．提高火電廠經(jīng)濟(jì)效益．抑制日益增長(zhǎng)的廠用電率，保證我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

雖然高效電動(dòng)機(jī)比標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)效率高．但從造價(jià)上看和制造成本上，在同等情況下，高效電動(dòng)機(jī)價(jià)格將比普通電動(dòng)機(jī)高出30％，這必然會(huì)增加工程的初始投資。雖然價(jià)格高于普通Y系列電動(dòng)機(jī)．但從長(zhǎng)期運(yùn)行考慮．只要能合理選用電機(jī)，經(jīng)濟(jì)性還是明顯的。因此．在電廠輔機(jī)設(shè)備選型和招標(biāo)時(shí)．必需有目標(biāo)的選擇合適的設(shè)備采用高效節(jié)能電機(jī)。

工藝專業(yè)做了大量?jī)?yōu)化，取消了電動(dòng)給水泵；電動(dòng)引風(fēng)機(jī)取消，采用汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；但仍有諸多高壓電動(dòng)機(jī)作為水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、膠帶輸送機(jī)等主要設(shè)備的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。所以根據(jù)本工程特點(diǎn)．建議從如下三個(gè)方面考核并選用輔機(jī)設(shè)備的電動(dòng)機(jī)能耗和效率：進(jìn)行重點(diǎn)考核和評(píng)估．以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益：

1、針對(duì)本工程電廠中運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，年運(yùn)行小時(shí)多的電機(jī)。對(duì)于每年運(yùn)行時(shí)間超過(guò)5000小時(shí)，負(fù)荷率大于70％的電動(dòng)機(jī)．采用高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)比較合適。以20000kW電動(dòng)機(jī)為例．如改用平均效率提高1％的節(jié)能型高效電動(dòng)機(jī)，年平均運(yùn)行時(shí)間按5000小時(shí)計(jì)算．節(jié)電可達(dá)100萬(wàn)kWh。

2、廠用電壓等級(jí)高(本工程中6kV或lOkV)．同時(shí)消耗廠用電大的大功率電機(jī)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)火力發(fā)電廠的八種風(fēng)機(jī)和水泵，即送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)、鍋爐給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵和灰漿泵，其配套電動(dòng)機(jī)的總?cè)萘繛?5000MW，年總用電量為520億kWh．占全國(guó)火電發(fā)電量的5．8％提高這些風(fēng)機(jī)和水泵系統(tǒng)運(yùn)行效率的節(jié)能潛力可達(dá)300―500億kwh／年．相當(dāng)于6―1O個(gè)裝機(jī)容量為IO00MW級(jí)的大型火力發(fā)電廠的年發(fā)電總量在本工程的輔機(jī)電機(jī)．則重點(diǎn)包括如：風(fēng)煙系統(tǒng)的送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)、制粉系統(tǒng)的磨煤機(jī)、循環(huán)水和給水系統(tǒng)的凝結(jié)水泵和循環(huán)水泵等這些大容量風(fēng)機(jī)和水泵的高壓電機(jī)：這些高壓輔機(jī)所耗的總電量占全部廠用電量的65％一70％，也是最主要的耗電設(shè)備，且容量大、耗電多深挖高壓電機(jī)節(jié)電潛力，是降低耗電量和廠用電率的關(guān)鍵和出發(fā)點(diǎn)。

五、高效節(jié)能電機(jī)推廣建議

1、加強(qiáng)政府強(qiáng)制

一是有關(guān)部門嚴(yán)格按照GB18613-2012標(biāo)準(zhǔn)要求，加強(qiáng)對(duì)電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)執(zhí)行能效標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)督，對(duì)于達(dá)不到能效標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)堅(jiān)決予以查處，促使其轉(zhuǎn)型升級(jí)，徹底切斷低效電機(jī)來(lái)源；二是充分發(fā)揮工業(yè)固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估審查的約束作用，加強(qiáng)對(duì)電機(jī)能效方面的專項(xiàng)審查，確保增量電機(jī)選用高效電機(jī)產(chǎn)品；三是招投標(biāo)部門嚴(yán)格準(zhǔn)入準(zhǔn)則，禁止配套低效電機(jī)的產(chǎn)品參加競(jìng)標(biāo)。

2、轉(zhuǎn)換高效節(jié)能電機(jī)的推廣和財(cái)政補(bǔ)貼方式

近幾年，國(guó)家對(duì)節(jié)能產(chǎn)品補(bǔ)貼分為補(bǔ)貼到用戶和補(bǔ)貼到制造商兩種，補(bǔ)貼到用戶（節(jié)能電器、汽車等）的市場(chǎng)情況較好，而補(bǔ)貼給制造商（高效電機(jī)）的市場(chǎng)情況就不太理想，原因就是補(bǔ)貼過(guò)程復(fù)雜，企業(yè)要將應(yīng)用高效電機(jī)的用戶信息反饋到政府后才能領(lǐng)到補(bǔ)貼，而終端用戶也沒有直接感受到高效電機(jī)財(cái)政補(bǔ)貼的優(yōu)惠政策。建議高效電機(jī)推廣也采用補(bǔ)貼到終端用戶財(cái)政補(bǔ)貼方式。

3、加快合同能源管理模式進(jìn)行電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造

電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造，涉及電平衡測(cè)試、方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)優(yōu)化等技術(shù)的整合，專業(yè)性較強(qiáng)，掌握核心技術(shù)、服務(wù)質(zhì)量高、資源整合能力強(qiáng)的節(jié)能服務(wù)公司具備這樣水平。政府應(yīng)當(dāng)制定單獨(dú)的電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造推進(jìn)和補(bǔ)貼政策，并協(xié)調(diào)金融部門建立易于操作的投資合作平臺(tái)，加大對(duì)高效電機(jī)推廣及電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造合同能源管理項(xiàng)目的金融信貸支持。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電廠的發(fā)展需要更加重視高效節(jié)能電機(jī)的使用，不斷研究更加高效和節(jié)能的電機(jī)，提高電廠的生產(chǎn)效率，節(jié)省電廠的能耗，提升電廠運(yùn)行的質(zhì)量和水平。

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節(jié)能電機(jī)范文第4篇

【關(guān)鍵詞】龍門吊發(fā)電機(jī)組雙速節(jié)能系統(tǒng)；節(jié)能

1 龍門吊發(fā)電機(jī)組雙速節(jié)能系統(tǒng)的意義

如今，集裝箱運(yùn)輸在物流行業(yè)蓬勃發(fā)展，輪胎式集裝箱吊機(jī)龍門吊在集裝箱碼頭的堆場(chǎng)里也得到了廣泛的運(yùn)用。以前集裝箱碼頭堆場(chǎng)之所以用輪胎式集裝箱吊機(jī)（龍門吊）是因?yàn)樗牧鲃?dòng)性很強(qiáng)，很便于調(diào)度和管理。但龍門吊主要是靠柴油發(fā)電機(jī)組提供動(dòng)力，現(xiàn)在能源短缺油價(jià)上漲，對(duì)于以龍門吊為主要設(shè)備的集裝箱堆場(chǎng)來(lái)說(shuō)成本不斷的增加。在能源形勢(shì)日趨嚴(yán)峻的今天，節(jié)能降耗已經(jīng)成為社會(huì)和企業(yè)共同關(guān)注的話題。它不僅能夠減少社會(huì)能源的損耗，而且能夠增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。港口作為一個(gè)大的能耗企業(yè)，節(jié)能降耗勢(shì)在必行。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)龍門吊的發(fā)電機(jī)組每天大約有50%的時(shí)間是工作在待機(jī)時(shí)間，發(fā)電機(jī)組在待機(jī)時(shí)接近空載狀態(tài)，僅僅驅(qū)動(dòng)不到40Kw的輔助設(shè)備工作，400Kw的發(fā)動(dòng)機(jī)組僅驅(qū)動(dòng)40Kw的負(fù)載，造成很大的浪費(fèi)

調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，發(fā)電機(jī)組在空載及低負(fù)載（常用功率的10%）情況下，怠速運(yùn)行比全速運(yùn)行要更省油。這在龍門吊發(fā)電機(jī)組節(jié)能降耗方面是一個(gè)很好的發(fā)展方向。

2 龍門吊發(fā)電機(jī)組雙速節(jié)能系統(tǒng)的原理

2.1 對(duì)于龍門吊柴油發(fā)電機(jī)組油耗的數(shù)據(jù)分析

下面我們以一臺(tái)常用功率400KW (備用功率440KW) 的玉柴發(fā)動(dòng)機(jī)YC6T600D為例進(jìn)行分析，柴油發(fā)電機(jī)組在怠速運(yùn)行（900 r/min）和全速運(yùn)行（1500 r/min）情況下的油耗進(jìn)行綜合分析如下：在負(fù)載功率為10KW時(shí)，柴油機(jī)全速時(shí)油耗為14.75L/h,柴油機(jī)怠速時(shí)油耗為6.42L/h,剩油百份比為56.5%；在負(fù)載功率為20KW時(shí)，柴油機(jī)全速時(shí)油耗為17.05L/h,柴油機(jī)怠速時(shí)油耗為7.79 L/h,剩油百份比為54.3%；在負(fù)載功率為30KW時(shí)，柴油機(jī)全速時(shí)油耗為18.86L/h,柴油機(jī)怠速時(shí)油耗為9.45 L/h,剩油百份比為50.0%；在負(fù)載功率為40KW時(shí)，柴油機(jī)全速時(shí)油耗為20.86L/h,柴油機(jī)怠速時(shí)油耗為10.86 L/h,剩油百份比為48.0%。

2.2 我們進(jìn)行反復(fù)的試驗(yàn)從而得出了結(jié)論

由上一系列數(shù)字分析可以得出，發(fā)電機(jī)組在低負(fù)載情況下（常用功率的10%），怠速運(yùn)行與全速運(yùn)行相比有很大的省油效果。負(fù)載在40KW 以內(nèi)要省油48%以上。而且負(fù)載越低，省油量越大。由此可以得出，港口龍門吊發(fā)電機(jī)組變速節(jié)能系統(tǒng)的研究與運(yùn)用將有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

2.3 綜合分析研究得出了龍門吊發(fā)電機(jī)組雙速節(jié)能系統(tǒng)的原理

根據(jù)集裝箱堆場(chǎng)的工作特點(diǎn)，龍門吊的工作是有閑時(shí)和忙時(shí)之分的，我們是利用龍吊的閑時(shí)時(shí)間，把柴油機(jī)的速度控制到怠速，此時(shí)龍門吊處于節(jié)電狀態(tài)；而龍門吊需要工作時(shí)再把柴油機(jī)轉(zhuǎn)為全速。

3 龍門吊發(fā)電機(jī)組雙速節(jié)能系統(tǒng)的原理分析

3.1 當(dāng)龍門吊柴油機(jī)速度1500rpm時(shí)， 發(fā)電機(jī)發(fā)出的是460V 50HZ 的點(diǎn)，此時(shí)供給龍門吊大車，小車和起升各個(gè)變頻器為460V 50HZ,而其他用電設(shè)備包括380V用電器、220V輔助裝置、110VPLC電源和24V 12V電源等都是經(jīng)過(guò)460V電源經(jīng)過(guò)變壓器分級(jí)變壓再變成所需的電源。

3.2 當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組控制器接受到節(jié)能轉(zhuǎn)換信號(hào)時(shí)，節(jié)能轉(zhuǎn)換開始工作，此時(shí)柴油機(jī)轉(zhuǎn)換為怠速900rpm，切換時(shí)間大約在2~5 秒，同時(shí)系統(tǒng)接受到怠速指令后控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速切換，通過(guò)專用AVR（電子調(diào)壓器）控制勵(lì)磁輸出，此時(shí)發(fā)電機(jī)發(fā)出280V 30HZ的電源。

3.3 此時(shí)動(dòng)力裝置的線路被切斷不能工作，280V電源被送到變頻穩(wěn)壓裝置中，通過(guò)變頻和穩(wěn)壓后輸出為220V 50HZ 的電源，這電源就供給輔助系統(tǒng)包含空調(diào)、工作照明等。

4 現(xiàn)發(fā)電機(jī)組怠速運(yùn)行發(fā)電需要克服的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)：

4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)控制

要求能夠結(jié)合輸入的指令信號(hào)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行方便快捷的怠速/全速切換。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速/全速切換采用雙位選擇開關(guān)，此開關(guān)安裝在駕駛室里，由駕駛室遠(yuǎn)程控制柴油發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)控制線路做出了改動(dòng)。

4.2 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制

發(fā)電機(jī)組在怠速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速為900 轉(zhuǎn)/分鐘，此時(shí)發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率為30HZ。而一般的AVR（電子式調(diào)壓板）只有在發(fā)電頻率達(dá)到45HZ 以上時(shí)才能開始工作，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁輸出控制。就Stamford 和Marathon兩種品牌的發(fā)電機(jī)而言，其額定頻率/電壓下的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈持續(xù)工作時(shí)允許的最大勵(lì)磁電流不能超過(guò)3.5A，所以AVR 持續(xù)勵(lì)磁輸出電流一般小于3.5A，但是在怠速時(shí)，因?yàn)榇徘懈钏俣鹊南拗埔约按艌?chǎng)飽和的原因，在保證勵(lì)磁系統(tǒng)安全的情況下，只能限制發(fā)電機(jī)的輸出電壓，經(jīng)測(cè)試，對(duì)于400V 電壓等級(jí)，30Hz 時(shí)的輸出電壓在280V 較為安全可靠。發(fā)電機(jī)組要進(jìn)行怠速/全速切換，要求AVR 能在30HZ 和50HZ 兩種不同狀態(tài)下都能對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定的勵(lì)磁控制。

4.3 輸出電源變頻和穩(wěn)壓

發(fā)電機(jī)組怠速運(yùn)行發(fā)電時(shí)，頻率為30HZ，電壓為280V。為了使被驅(qū)動(dòng)的輔助設(shè)備的電源供應(yīng)正常，必須對(duì)輸出電源進(jìn)行變頻和穩(wěn)壓。

5 結(jié)束語(yǔ)

龍門吊是現(xiàn)代集裝箱堆場(chǎng)里的運(yùn)用是越來(lái)越普遍，龍門吊的流動(dòng)性強(qiáng)，工作效率高這些特點(diǎn)是現(xiàn)而易見的，但現(xiàn)時(shí)龍門吊最主要還是用柴油發(fā)電機(jī)組供電，柴油價(jià)格昂貴，龍門吊柴油發(fā)電機(jī)組雙速節(jié)能系統(tǒng)是一種節(jié)能效果很明顯的節(jié)能系統(tǒng)，它是利用龍門吊本身的工作特點(diǎn)來(lái)節(jié)能，而且也不需要投資很昂貴的設(shè)備，而且可以把柴油利用的效率提高了許多，大大的節(jié)約了企業(yè)的成本，同時(shí)也減少了污染物的排放?？傊堥T吊柴油發(fā)電機(jī)組雙速節(jié)能系統(tǒng)非常有發(fā)展?jié)摿?，值得推廣。

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節(jié)能電機(jī)范文第5篇

關(guān)鍵詞：異步電機(jī) 輕載 降壓節(jié)能 功率因數(shù)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（c）-00-02

三相異步電機(jī)應(yīng)用范圍非常廣泛，它在運(yùn)行時(shí)，所帶負(fù)載經(jīng)常處于變化狀態(tài)，在輕載或空載的狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，就會(huì)增大功率損耗，因此對(duì)于長(zhǎng)期處在空載或輕載狀態(tài)下運(yùn)行的異步電機(jī)，有很大的節(jié)能空間。一般有三種方式可以使異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)達(dá)到節(jié)能的目的：一是調(diào)速技術(shù)；二是降低定子電壓節(jié)能；三是優(yōu)化電動(dòng)機(jī)本體設(shè)計(jì)節(jié)能。

在研究異步電動(dòng)機(jī)的降壓節(jié)能時(shí)，需輕載狀態(tài)下對(duì)電機(jī)功率因數(shù)檢測(cè)，傳統(tǒng)的功率因數(shù)的檢測(cè)，需要對(duì)電壓、電流的相位角進(jìn)行精確測(cè)量，所需元件較多，運(yùn)算比較復(fù)雜，而且所需成本過(guò)高，本文提出的檢測(cè)方法是，采用全周波傅氏算法，每隔固定時(shí)間對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)經(jīng)離散傅里葉變換的方法計(jì)算功率因數(shù)，無(wú)論從響應(yīng)速度還是計(jì)算的精度方面來(lái)看都能達(dá)到比較好的效果，通過(guò)傅氏算法可以很方便的算出電壓，電流的相位，從而算出功率因數(shù)。

1 降壓節(jié)能原理分析

異步電機(jī)功率因數(shù)和效率的變化與負(fù)載率有關(guān)，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載率下運(yùn)行時(shí)，此時(shí)的的功率因數(shù)和效率值都很高。在電機(jī)輕載運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)與效率都很低，有較大的降壓節(jié)能調(diào)節(jié)空間。

假設(shè)電機(jī)在降低的相電壓和額定電壓兩種端電壓下的負(fù)載為同一負(fù)載，則有以下2種情況的效率之比。

式中，，分別為電機(jī)端降低的相電壓和額定相電壓；，分別為兩種電壓下電機(jī)定子電流，為功率因數(shù)。

不計(jì)磁飽和作用和集膚效應(yīng)， 額定電壓及降壓時(shí)電機(jī)的各阻抗參數(shù)基本不變， 由異步電動(dòng)機(jī)近似等值電路的電機(jī)阻抗

式中在電機(jī)輕載時(shí)起端電壓不很小的情況下，轉(zhuǎn)差率S的大小在額定轉(zhuǎn)差率附近，是數(shù)量級(jí)較小的數(shù)。S為一較正系數(shù)，用于減小近似產(chǎn)生的誤差，同一電機(jī)S為一校正系數(shù)，用于減小近似產(chǎn)生的誤差，同一電機(jī)基本不變?？紤]上式得

式中：Z，Z分別為輕載時(shí)降壓及額定電壓下的電機(jī)阻抗、S，S分別為兩種電壓下電機(jī)的轉(zhuǎn)差率。將式（3）代入式（1）得

由上式知，只有當(dāng)大于1時(shí)，輕載降壓時(shí)電機(jī)的運(yùn)行效率才大于額定電壓時(shí)的效率，才能實(shí)現(xiàn)節(jié)能。降壓后的功率因數(shù)的近似計(jì)算公式：

其中m為負(fù)載系數(shù)，為調(diào)壓比，即減低的電壓與額定電壓之比；為額定空載電流與額定電流之比；為額定功率因數(shù)。

由式（5）知，輕載時(shí)，降低電機(jī)的端電壓可提高功率因數(shù)。由于異步電機(jī)的機(jī)械特性，所帶負(fù)載相同時(shí)，端電壓降與起轉(zhuǎn)差率成反比。分析這2個(gè)因素的變化情況，根據(jù)式（4）可得出以下結(jié)論：盲目的降低端電壓未必就能起到降壓的效果，只有當(dāng)電壓的降低程度大于轉(zhuǎn)差率及功率因數(shù)的上升程度時(shí)，才能使降壓時(shí)電機(jī)的運(yùn)行效率提高。

2 功率因數(shù)角計(jì)算方法

傳統(tǒng)的檢測(cè)功率因數(shù)角的方法是通過(guò)電動(dòng)機(jī)的相電壓同步信號(hào)檢測(cè)電路和利用晶閘管的自關(guān)斷特性建立的相電流過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路獲取的，硬件的方法簡(jiǎn)單易用，但是需要增加額外的硬件資源，且容易受器件零點(diǎn)漂移和高次諧波的影響，還占用計(jì)算機(jī)外部中斷。相比之下，軟件方法獲取功率因數(shù)使用靈活，投資較少，因而本設(shè)計(jì)采用軟件方法獲取功率因數(shù)。

軟件方法獲取功率因數(shù)的方法有很多，除了傳統(tǒng)的電壓過(guò)零點(diǎn)法，還有基于插值的正交法、最小二乘法、卡爾曼濾波法的方法等。但是，這些方法大多計(jì)算量偏大，計(jì)算速度慢，影響了實(shí)際應(yīng)用。

2.1 傅氏算法的功率因數(shù)計(jì)算

傅氏算法是根據(jù)數(shù)學(xué)中的傅里葉級(jí)數(shù)展開的，將非正弦的周期電壓、電流信號(hào)分解為一系列不同頻率的正弦量之和，根據(jù)線性電路的疊加定理，在各個(gè)正弦量單獨(dú)作用下，電路中產(chǎn)生同頻正弦電流分量和電壓分量，然后把所得分量按時(shí)域形式疊加，得到電路在非正弦周期激勵(lì)下的穩(wěn)態(tài)電流和電壓，這種方法稱為傅氏諧波分析法。實(shí)質(zhì)上是把非正弦的周期電流或電壓的計(jì)算化為系列正弦電流、電壓的計(jì)算。

傅氏級(jí)數(shù)說(shuō)明，任何一個(gè)周期函數(shù)（周期為T），均可分解成直流分量、基波分量和次諧波分量，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中，ω1為基波角頻率，a0為直流分量，a1和b1為基波的實(shí)部和虛部，an和bn（n≥2）為各次諧波的實(shí)部和虛部，cn為基波或諧波對(duì)應(yīng)的幅值，φn為對(duì)應(yīng)的相位。

利用梯形法可以得到和的離散化

形式：

式中，N為基波信號(hào)的一周波采樣點(diǎn)數(shù)；xk為第k次采樣值。

式（7）和式（8）就是適合與微機(jī)保護(hù)的離散化算法。傅氏算法本身具有一定的濾波作用，能夠完全濾掉直流分量和各整次諧波，由此可見，用傅氏算法可以求取基波的有效值和相角，從而獲得功率因數(shù)值。

2.2 功率因數(shù)計(jì)算的數(shù)據(jù)采集與計(jì)算

數(shù)據(jù)點(diǎn)的采集是通過(guò)A/D芯片完成的，A/D與處理器的通信采用四線全雙工串行接口協(xié)議（SPI），時(shí)序控制與數(shù)據(jù)傳輸由SEP4020的SPI同步串行接口（SSI）自動(dòng)完成。每采樣四次，進(jìn)行一次傅氏計(jì)算。傅氏計(jì)算用到的采樣點(diǎn)是20個(gè)，所以對(duì)于采樣信號(hào)數(shù)據(jù)，需要至少保存24個(gè)。這里，使用一個(gè)長(zhǎng)度為24的循環(huán)buffer來(lái)存放數(shù)據(jù)。

對(duì)于在傅氏運(yùn)算中會(huì)頻繁用到的sin（2πk/N）、cos（2πk/N）（k= 0，1，2，…，N）等三角函數(shù)的值，在系統(tǒng)初始化的時(shí)應(yīng)將這些值事先計(jì)算出來(lái)保存到一資格個(gè)表中，然后在運(yùn)算過(guò)程中以查找表的形式直接獲取。

對(duì)于傅氏計(jì)算得到的實(shí)部和虛部求幅值時(shí)，需要進(jìn)行開平方運(yùn)算。對(duì)于開平方運(yùn)算如果直接調(diào)用庫(kù)函數(shù)的話將很耗資源，所以考慮采取快速算法來(lái)提高開平方運(yùn)算的速度。

對(duì)于向量X=a+jb，設(shè)：，，則X可以表示為：

用式（11）計(jì)算向量值，比用庫(kù)函數(shù)直接開方節(jié)省了很多CPU時(shí)間。

由上面的傅氏計(jì)算得到A相的電流，電壓的實(shí)部，虛部，然后就可以計(jì)算得到所需的功率因數(shù)，程序流程圖1所示。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證該功率因數(shù)計(jì)算方法及控制系統(tǒng)的節(jié)能效果，對(duì)試驗(yàn)電機(jī)進(jìn)行不同復(fù)雜率下的輕載試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。系統(tǒng)采用的控制芯片為SEP4020，是由東南大學(xué)國(guó)家專用集成電路系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心自主開發(fā)的一款基于ARM7TDMI核的微處理器，主回路采用6只耐壓為4.5KV的KCB-02A1晶閘管模塊，構(gòu)成三相反并聯(lián)調(diào)壓電路。試驗(yàn)電機(jī)為Y2-132S1-2型

電機(jī)。

從以上數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電機(jī)負(fù)載率較低時(shí)，節(jié)能效果較為顯著，當(dāng)負(fù)載率高于60%時(shí)，由于管壓降，諧波等因素的影響，由可控硅調(diào)壓控制器供電將增加凈功率損耗。本實(shí)驗(yàn)表明：用晶閘管調(diào)壓電路對(duì)異步電動(dòng)機(jī)供電，并不總是能夠節(jié)能的，若要實(shí)現(xiàn)調(diào)壓節(jié)能，異步電動(dòng)機(jī)必須工作于輕載狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)異步電機(jī)輕載節(jié)能進(jìn)行分析時(shí)，采取電機(jī)降壓提高功率因數(shù)的節(jié)能方法，電機(jī)運(yùn)行中要時(shí)刻監(jiān)測(cè)電機(jī)的功率因數(shù)，使電機(jī)功率因數(shù)運(yùn)行在較為理想的范圍之內(nèi)，本文提出了傅氏算法的功率因數(shù)計(jì)算并進(jìn)行了測(cè)試，研究發(fā)現(xiàn)該控制器在電機(jī)輕載時(shí)節(jié)能效果較好。但較低負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)計(jì)算有一定偏差，需要在計(jì)算方法上進(jìn)行修改，使其達(dá)到一個(gè)較為理想的效果。

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