研究电机软启动器的节能运行功能及其运用李晓科

研究电机软启动器的节能运行功能及其运用李晓科

李晓科

天津渤海石化有限公司天津300452

摘要：针对目前电机软启动器运用节能运行功能过程存在的问题，文章从实践角度出发，分析了电机软启动器节能运行功能及其运用的局限，并提出了优化控制的方法对策，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。结果表明，只有从实践角度出发，才能使电机软启动器的节能运行效果达到预期，进而优化所处行业发展的水平进程。

关键词：电机；软启动器；节能运行功能；原理；损耗

0引言：

电机，作为电能消耗的重要设备之一，其节能运行功能的运用控制会直接决定所处行业的发展的可持续性进程。然而，在实际运用控制过程，转差功率损耗以及对电网和电动机的影响，会大幅降低软启动器的节能运行效果。为此，相关建设者应对以往电机软启动器的节能运行功能及其运用情况进行分析，即在掌握运用局限的情况下，提升节能控制措施运用的适用性。如此，电机软启动器的运行使用就能以可持续性状态作用于所处的系统环境，进而服务于现代化经济建设的全面发展进程。

1研究电机软启动器节能运行功能及运用的现实意义

当前阶段，作为占据电力能源消耗比重越来越大的设备，交流电动机，其在实际应用控制过程中，电动机多处于较小负荷状态。这就意味着电动机的工作效率与功率因数不高，增加了电能资源的浪费。为解决此问题，相关人员加大了变频器的运用力度，以提高其节能环保效果。

2电机软启动器节能运行功能及其运用的局限

从实际运行使用角度来看，电机软启动器存在转差功率损耗以及会对电网和电动机造成影响的问题。

在转差功率损耗方面，一旦定子电压下降后，转差率就会增加，进而引起定子与转子的电流增加。此时，定子与转子的铜耗增加，即被称为转差损耗。经分析，由于转差功率损耗系数是判断传动系统效率的重要指标，因此，转差功率损耗还会涉及电动机的转子温升问题。如表1所示，为不同负载性质下的转差功率损耗系数。

在电动机方面的影响，当电机软启动器节能运行时，如系统处于持续高次谐波的状态，就会增加电动机的总感抗与耗损，进而产生反向转矩。从电动机的机械特性角度来看，电压会使电动机工作点出现下移与特性变软问题，继而降低节能运行的稳定性。如负载转矩和电源电压出现波动，就会引起转速变化的增加，最终致使无法正常工作。此过程，如工作点靠近转折点，其稳定性将无法得到控制。如电动机软启动器采用恒转矩负载或是恒功率负载，其所允许的速度变化范围较小，电压的下降容易造成系统失稳。此时，如电动机系统的电压下降，其转速就将受到影响，进而使降低电动机通风散热的效果[1]。

为此，研究人员应在明确电动机软启动器节能运行原理的情况下，对节能运行功能进行调整控制。

3电机软启动器的节能运行功能及其运用控制对策

3.1软启动器节能运行原理

3.1.1感应电动机工作原理

如图1所示，为感应电动机不同负荷率的工作特性曲线。

从图1中可以看出，如感应电动机处在额定频率与电压环境下，转速与负载大小关系不大，只有不超出满载范围就可保证转速不受影响。当电动机处于轻载运行环境，功率因数与效率较低。但当负载达到额定范围50%以上时，功率因数与效率就会出现些许的变化。即电磁转矩与定子电流会随着负载的增加而增加。如表2所示，为感应电动机额定电压与额定频率下效率、功率因数以及负荷率的近似关系。

由此可知，如感应电动机处在额定电压与频率条件下，功率因数与运行效率是无法实现节能控制的。因此，节能控制应将对象放在轻载情况下，以使软启动器的节能运行功能充分发挥出来[2]。

3.1.2降压节能原理

由于电动机软启动器就是一台晶闸管相控调压器，因此，其设备运行节能功能只能通过适当降低电动机定子端电压来进行实现。此过程，定子端电压下降后电动机的工作特性变化情况主要集中在以下几个方面。

（1）因减小的电压会降低励磁电流，所以，功率因数会提升。

（2）由于杂散损耗与机械损耗基本不发生改变，因此，可判断其与电压变化没有关系。

（3）由于励磁电流下降，因此，定子铁耗会以平方关系下降。

（4）定子电流决定了定子铜耗。

从上述内容可以看出，定子电压得到控制后，会提升功率因数、减少定子铁耗以及增加转子铜耗。即使降低电压的幅度不大，只要转子铜耗的增量小于定子铁耗的减少量，就可提升电动机运行控制的效率。

3.2应用控制对策

从上述分析研究内容可以看出，电机软启动器的节能功能是在适用条件下才可实现的，因此，相关人员应将重点放在负载特性、负载率以及系统稳定性的限制方面。具体的应用过程，应节能功能运用于位势性负载与平方转矩负载运行环境。与此同时，还应结合电机软启动器的运行环境来提高应用于恒转矩负载与恒功率负载。

此外，由于软启动器的节能功能与负荷率密切相关，因此，运行控制人员应综合测算各项损耗，以确定临界负荷率。除了要对电动机软启动器进行降压处理，还要保证充足的运行转矩以强化应用控制的质量效果。值得注意的是，为满足电机软启动器的热稳定性要求，应采取必要的措施来控制转差功率损耗与通风变差对温升造成影响。通常情况下，软启动器的节能效果在5-10%之间，但此时的附加成本会增加，因此，运行控制人员应根据工艺情况与负载确定节能指标。如此，电机的软启动器就不会增加附加成本与影响[3]。

4结束语：

综上所述，电机软启动器的节能运行功能，要求运行控制人员满足适用条件来实现涉及行业的可持续发展目标。事实证明，只有这样，才能将最具效用的软启动器作用于电机系统运行环境，进而降低电机设备运行使用的能源消耗。故，相关人员应将上述分析内容与科研结果更多地作用于不同运行条件的电机系统，以提高设备运行的节能环保水平。

参考文献：

[1]潘建军,陈翔,宋建雄,李珏.电机系统节能技术在企业中的应用[J].通信电源技术,2016,33(05):193-194.

[2]夏泽中,潘亚洁,卢鹏升,颜晓河.带软启动的单相感应电机调速系统设计[J].武汉理工大学学报(信息与管理工程版),2012,34(03):268-270-274.

[3]李建民,陈金鹏,裴永清.基于CPLD的电机软启动与轻载节能控制系统[J].工业仪表与自动化装置,2011(01):92-94.