異步電動機節(jié)能控制系統(tǒng)

1、1異步電動機節(jié)能控制系統(tǒng)摘要異步電動機因其結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維修方便、價格便宜等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。眾所周知電機直接起動有著諸多的弊端；電機輕載運行時，功率損耗增大，效率和功率因數(shù)都將大大降低。因此對異步電動機實施有效的控制，保證電機的節(jié)能運行，避免電機對電網(wǎng)造成沖擊，使之安全經(jīng)濟運行具有十分重要的意義。本文首先進行了異步電動機的功耗分析，通過電路分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)建立了異步電動機的數(shù)學(xué)模型及等效電路。對于恒轉(zhuǎn)矩和變轉(zhuǎn)矩兩種不同性質(zhì)

2、的負(fù)載，分別討論了損耗與定子端電壓的關(guān)系，論證了兩種不同負(fù)載情況下降壓節(jié)能的依據(jù)。在分析電機功率因數(shù)角的變化規(guī)律及功率因數(shù)角對晶閘管輸出電壓的影響的基礎(chǔ)上，提出了異步電動機在輕載或空載運行時通過檢測功率因數(shù)并經(jīng)過一定規(guī)則降低定子端電壓來達到提高功率因數(shù)目的的模糊控制方法，完成了異步電動機節(jié)能運行控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，并進行了系統(tǒng)的仿真研究與實驗研究。仿真結(jié)果及實驗結(jié)果表明該節(jié)能控制器能完成軟起動及輕載調(diào)壓節(jié)能的功能。文中還對異步電動機節(jié)

3、能控制器的一些技術(shù)難點和關(guān)鍵問題提出了有效的解決方法。本文研制了一種通過檢測晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷，以及檢測電網(wǎng)電壓同步信號，由87C196KC實現(xiàn)了異步電動機節(jié)能控制器的功率因數(shù)的檢測，具有一定的創(chuàng)新性。采用模糊智能控制方案有效的解決了傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)解析方法對電動機及負(fù)載適應(yīng)能力不強的問題，用最簡潔的方式，最實用的方法，最廉價的成本，獲得最高效的節(jié)能功效。關(guān)鍵詞：異步電動機；功率因數(shù)檢測；仿真設(shè)計；節(jié)能3第1章緒論1.1背景1.1.1異步電動

4、機節(jié)能控制的意義隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，電能的需求量越來越大，開發(fā)和節(jié)約能源已成當(dāng)務(wù)之急。作為一種重要的動力設(shè)備，異步電動機的用電量是非常大的。這些異步電動機一般都是按照設(shè)計的負(fù)載進行選擇的，但在實際使用中，大都經(jīng)常處在輕載，甚至在空載下運行。因此，“大馬拉小車”的現(xiàn)象幾乎是很普通的，如煤礦常用的膠帶輸送機、刮板機、絞車、壓風(fēng)機、機床等設(shè)備在大部分運行時間中，電動機的負(fù)荷變動都較大，其平均輸出功率與最高輸出功率之比一般為0.3～0

5、.4，有的還更低。電動機的負(fù)載率低，效率不高，電能的浪費現(xiàn)象十分嚴(yán)重。1996年國家統(tǒng)計局統(tǒng)計數(shù)字表明，我國全國年發(fā)電量的60％為各種電機設(shè)備所消耗，其中90kW以內(nèi)的中小功率異步電動機耗能占總電機耗能的70%，即消耗了4200億度電。按我國今年國家規(guī)定0.5元kWh的電價計算，其折合人民幣210億元[1]。如果這些異步電動機能夠節(jié)電10%，就可節(jié)約21億元人民幣。2002年國家電力部統(tǒng)計數(shù)字表明，火力發(fā)電每kWh需投資約1元；三峽水電

6、每kWh需投資約1.13元，建設(shè)周期13~17年；核電每kWh需投資2~3元；其他能源（太陽能、風(fēng)能、海洋能等）每kWh需投資3~5元[2]。若僅按中小功率異步電動機節(jié)電10%計算，其年節(jié)電量相當(dāng)于三峽電站的半年發(fā)電量，可節(jié)約國家投入電站建設(shè)資金50億元左右，為國家節(jié)約大量能源和費用。因此在目前我國工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展，能源日趨緊張，環(huán)保要求日趨高漲的情況下，提高電機運行效率可以極大緩解能源緊張狀況，提高國民經(jīng)濟效益，具有十分重要的現(xiàn)實意義