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內容簡(jiǎn)介：在能源日益缺乏的今天，異步電動(dòng)機節能控制器的研究顯得尤為必要。本文結合國內外研究成果、分析節能控制器制造的原理、根據實(shí)際需要、考慮實(shí)際問(wèn)題，解決電機在生產(chǎn)中運行效率低，能源浪費嚴重的隱患，提出了今后異步電機節能控制器的研究方向，希望能為異步電機節能控制器的研究與改善提供有益的借鑒。

　　異步電機因其結構簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格低廉、堅固耐用和能適應惡劣環(huán)境而廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、交通運輸業(yè)、國防軍事等領(lǐng)域，是現代化生產(chǎn)運營(yíng)中最主要的能源消耗設備。如若不能對異步電機的工作狀態(tài)進(jìn)行有效的控制，任憑其長(cháng)期處于低效率工作狀態(tài)，必定會(huì )造成電能資源的巨大浪費。
　　1 異步電機節能控制器的原理
　　1.1 能耗分析
　　經(jīng)濟的高速發(fā)展，要求異步電機進(jìn)行高強度、不間斷的運行。這種強度高且連續性的運行勢必會(huì )造成各種損耗。
　　1）鐵損耗。鐵損耗是指異步電動(dòng)機的主磁場(chǎng)在鐵芯中發(fā)生交變反應時(shí)，所引起的鐵芯的渦流損耗和磁場(chǎng)的磁滯損耗。異步電動(dòng)機在運行正常的情況下轉差率很小，轉子鐵芯中磁通變化的頻率為每秒1～3周。從這一現象可以得出結論：異步電動(dòng)機鐵損耗大部分為定子鐵芯損耗。另外，定子鐵芯損耗的大小取決于異步電動(dòng)機所選用的鐵芯材料的性能、頻率及磁通密度。鐵損耗一般占異步電動(dòng)機總損耗的20%～25%。
　　磁滯損耗=鐵損系數a×轉子磁通變化頻率×磁通密度2
　　渦流損耗=鐵損系數b×轉子磁通變化頻率2×磁通密度2
　　鐵心損耗=磁滯損耗+渦流損耗
　　2）機械損耗。機械損耗主要是指異步電動(dòng)機的各個(gè)工作部分，在機器長(cháng)時(shí)期、不間斷運轉的過(guò)程中相互摩擦所產(chǎn)生的損耗。通常包括通風(fēng)系統損耗、軸承摩擦損耗、繞線(xiàn)式轉子損耗和電刷摩擦損耗。電動(dòng)機容量越大，通風(fēng)系統損耗越大，在總損耗中比重也越大。一般情況下，機械損耗占總損耗的10%～50%。
　　3）銅損耗。銅損耗，亦稱(chēng)負載損耗，是繞制在異步電機節能控制器周遭的銅線(xiàn)，在通電的情況下溫度升高導致的功率損失，主要表現為發(fā)熱反應。此損耗約占總損耗的20%～70%。
　　4）雜散損耗。雜散損耗主要包括兩個(gè)方面，其一是雜散鐵的損耗，這個(gè)方面又由兩個(gè)方面構成：①氣隙諧波磁鏈在定子和轉子鐵芯表面的移動(dòng)，在這種情況下，在移動(dòng)的過(guò)程中，很可能會(huì )造成定子和轉子表面受到摩擦而損壞，從而影響其使用性能；②在定子和轉子移動(dòng)的過(guò)程中，相互部件之間的卡槽也會(huì )產(chǎn)生強烈的摩擦，此時(shí)也很可能會(huì )造成磁阻變化，導致磁鏈內部的脈動(dòng)受到損耗，此時(shí)就會(huì )出現嚴重的損耗問(wèn)題。根據相關(guān)統計數據顯示，雜散損耗占異步電機損耗的10%～15%之間，其損耗所占比例相較比較多，是一個(gè)值得重視和思考的問(wèn)題。
　　1.2 降壓節能原理
　　異步電動(dòng)機在使用的過(guò)程中，要想實(shí)現降壓節能，就必須要明確異步電動(dòng)機的運行原理。首先，在運行中，分為兩種情況，第一種是滿(mǎn)載的現象，當異步電機處于這種狀態(tài)時(shí)，如果突然增強或者減弱內部電壓，就會(huì )造成其運行故障問(wèn)題，并且會(huì )造成嚴重的后果。在滿(mǎn)載或者超載的情況下，電動(dòng)機中的電壓如果繼續升高，則此時(shí)電動(dòng)機中的磁通和電動(dòng)勢會(huì )逐漸增加，處于一種超負載情況下運行，則會(huì )造成嚴重的損耗；反之，要降低鐵損，可以適當的降低電動(dòng)機運行時(shí)的電壓，鐵損與運行電壓之間存在著(zhù)直接的關(guān)聯(lián)，兩者之間呈現一個(gè)反比例關(guān)系。第二種是空載或輕載現象，當異步電動(dòng)機處于這種狀態(tài)時(shí)，情況截然不同。輕載或空載運行時(shí)，所需的電壓遠遠低于額定電壓。在異步電機實(shí)際的運行情況中，降壓運行并不影響轉子電流大幅度的增加或減少。對定子而言，降壓運行時(shí)，溫度升高變緩，運行效率和功率因素也得到改善，其鐵損耗也大幅度降低。因此，只要處理好電動(dòng)機的負載量與電壓的關(guān)系，異步電動(dòng)機在節能問(wèn)題上的經(jīng)濟價(jià)值不可估量。
　　2 異步電機節能控制器的現狀與發(fā)展趨勢
　　2.1 異步電機節能控制器的現狀
　　1）國際上對異步電機節能控制器的研究取得了一定的進(jìn)展。其中從電機的設計制造入手開(kāi)發(fā)的高效節能電動(dòng)機，極大地提高了電動(dòng)機工作的效率，節省了能耗。然而由于造價(jià)高昂，這一高效節能電動(dòng)機并沒(méi)得到廣泛應用。
　　2）電機節能控制采用調壓調速，即改變電動(dòng)機的定子電壓就可以改變其電磁轉矩，使之適應負載轉矩。負載的變小使得電流變小，加上定子電壓的降低，可以實(shí)現電機能量損耗的減少。調壓調速由過(guò)去主要是利用偶合器或飽和電抗器串變?yōu)槿缃竦木чl管交流調壓調速系統，這一系統可以憑借流經(jīng)它的電流過(guò)零而自行關(guān)斷，無(wú)需另加換流電路。其主要優(yōu)點(diǎn)是線(xiàn)路簡(jiǎn)單、調壓裝置體積小、價(jià)格低廉、容量大。
　　2.2 異步電機節能控制器的發(fā)展趨勢
　　傳統的起動(dòng)方式起動(dòng)時(shí)間長(cháng)、電流沖擊大、安全性差、成本高昂。當前，我國大力提倡節約能源，解決我國大量老式異步電動(dòng)機損耗大的問(wèn)題具有現實(shí)意義。
　　1）選擇ATmega16L作為節能控制器的主芯片。由于A(yíng)tmega16L具有寬電壓、高速度、低功耗等優(yōu)越性，非常適合對實(shí)時(shí)性要求較高的電機節電控制。同時(shí)由于A(yíng)tmega16L的I/O引腳具有很強的驅動(dòng)能力，所以省去了外部驅動(dòng)電路，這樣節省了成本，同時(shí)又提高了系統穩定性。
　　2）80C196KB單片機作為節能控制器的主控芯片。經(jīng)實(shí)驗證明，這一方案能實(shí)現電壓和電流的精確檢測，在實(shí)際應用過(guò)程中效果明顯。如，進(jìn)行電壓和電流的狀態(tài)顯示，當電壓不穩時(shí)可以進(jìn)行斷相保護，能有預測性地保護電機不被燒毀。但這一方案在實(shí)際應用過(guò)程中還有不足之處，需要進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。如，解決電機在低壓節能運行時(shí)起動(dòng)緩慢的問(wèn)題，隨時(shí)根據需要變換初始值解決電機運行左右搖晃的問(wèn)題。
　　3）根據異步電機節能控制器的研究結果，今后進(jìn)行異步電機節能控制器開(kāi)發(fā)和完善時(shí)，可以從三個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng )新：對異步電機外接節能控制器進(jìn)行試驗，雖然這種外接的方法在一定程度上比較復雜，但是對于要求精確定位，穩定施工的項目來(lái)說(shuō)，不失為一個(gè)可靠的選擇；對異步電機進(jìn)行智能控制，即人工進(jìn)行遠程操作，這種方法能在同一時(shí)間完成多個(gè)機器的起動(dòng)，起動(dòng)過(guò)程得到充分的優(yōu)化；完善電壓節能控制器的研究，低電壓輕載起動(dòng)能創(chuàng )造很大的經(jīng)濟效益，這方面值得進(jìn)一步研究。
　　3 結束語(yǔ)
　　能源是工業(yè)的糧食，是農業(yè)的血脈，是服務(wù)業(yè)的助推器。在能源日益缺乏的今天，異步電動(dòng)機節能控制器的研究顯得尤為必要。本文結合國內外研究成果、分析節能控制器制造的原理、根據實(shí)際需要、考慮實(shí)際問(wèn)題，解決電機在生產(chǎn)中運行效率低，能源浪費嚴重的隱患，提出了今后異步電機節能控制器的研究方向，希望能為異步電機節能控制器的研究與改善提供有益的借鑒。

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