機(jī)床切割加工領(lǐng)域電機(jī)降壓節(jié)能應(yīng)用研究
【皖南電機(jī)導(dǎo)讀】:當(dāng)前,交流異步電動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域中。相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明,我國(guó)三相異步電動(dòng)機(jī)每年耗電量占總耗電量的60%以上。從三相異步電動(dòng)機(jī)下機(jī)床的實(shí)際運(yùn)行情況看,因?yàn)?ldquo;大馬拉小車(chē)”這一使用問(wèn)題,致使電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效率低且能耗高。在實(shí)際工作中,實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)降壓節(jié)能和節(jié)能增效是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。本文簡(jiǎn)要研究和探討了實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)降壓節(jié)能的方法,以期為日后的工作提供參考。
基于交流異步電動(dòng)機(jī)價(jià)格低,運(yùn)維管理簡(jiǎn)單、耐用的特點(diǎn),其被廣泛應(yīng)用于機(jī)床切割加工領(lǐng)域中。從其能耗方面看,這種電動(dòng)機(jī)的能耗量極高,在全面貫徹節(jié)能低碳環(huán)保的生活理念下,研究三相異步電動(dòng)機(jī)的降壓節(jié)能情況有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。在實(shí)際工作過(guò)程中,因?yàn)檫@一電動(dòng)機(jī)是以在最大負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行為前提來(lái)設(shè)計(jì)的,所以,在其運(yùn)行過(guò)程中,負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)的存在致使電動(dòng)機(jī)的整體能耗與效益產(chǎn)出不成正比,并且電能的消耗量極大。鑒于此,需要針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行深入的研究和探討。
1節(jié)能設(shè)計(jì)的著手點(diǎn)
在落實(shí)這一設(shè)計(jì)理念的過(guò)程中,可以從以下三方面入手:
①優(yōu)化和完善電動(dòng)機(jī)本身的工藝、結(jié)構(gòu)、零部件的使用等,在工作中充分融入節(jié)能理念,通過(guò)優(yōu)化電動(dòng)機(jī)的參數(shù)降低電動(dòng)機(jī)的整體能耗。
②在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制中融入相應(yīng)的變頻節(jié)能技術(shù)。應(yīng)用這一節(jié)能技術(shù)可以讓電動(dòng)機(jī)在不同運(yùn)行狀態(tài)下保持不同的轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到節(jié)能的目的。在實(shí)踐的過(guò)程中,要對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的電壓和頻率做節(jié)能設(shè)計(jì),保證其轉(zhuǎn)速,以平滑調(diào)節(jié)的方式促使其能夠按照相應(yīng)輸出量?jī)?yōu)化調(diào)整,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。
③實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的降壓節(jié)能。電動(dòng)機(jī)的損耗是其所輸出的機(jī)械損耗與輸入的有功電功率的差值。而在三相異步電動(dòng)機(jī)中,鐵耗和銅耗是其最主要的能耗點(diǎn)。因此,本文主要研究電動(dòng)機(jī)損耗下相應(yīng)的銅損耗和鐵損耗。根據(jù)其與轉(zhuǎn)子電流和工作電壓間的關(guān)系,可以不斷優(yōu)化工作端的電壓,采取降壓的方式實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)降壓節(jié)能的目標(biāo)。
2降耗節(jié)能模塊
2.1降耗節(jié)能模塊的設(shè)計(jì)
在三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中,可將其工作負(fù)載狀態(tài)分為恒轉(zhuǎn)負(fù)載和變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。相關(guān)分析結(jié)果表明,要想實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的降壓節(jié)能設(shè)計(jì),不論電動(dòng)機(jī)處于何種工作狀態(tài)下,都可以降低鐵損耗與銅損耗之和,抑或是降低電動(dòng)機(jī)的輸出功率,為實(shí)現(xiàn)降壓節(jié)能的目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。
在設(shè)計(jì)節(jié)能模塊時(shí),首先要設(shè)計(jì)調(diào)壓電力。當(dāng)前交流調(diào)壓電路主要有斬波式和相控式2種?;谙嗫厥秸{(diào)壓電路下能夠?yàn)楦淖冚敵鲭妷旱於ɑA(chǔ),并且整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,實(shí)際運(yùn)行反應(yīng)速度快?;跀夭?lèi)型下的電路則是借助相應(yīng)的全控開(kāi)關(guān)器實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的控制,進(jìn)而為調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的輸出電壓奠定基礎(chǔ),同時(shí),其反應(yīng)速度也比較快。在設(shè)計(jì)降壓節(jié)能型電動(dòng)機(jī)模塊時(shí),使用的是第一種交流調(diào)壓電路。接入三相交流電源后,即可得出相應(yīng)的相位差,即2π/3,從而搭建相應(yīng)的調(diào)壓電路。在這一調(diào)壓電路下,借助雙窄脈沖晶閘,負(fù)載能夠通過(guò)相關(guān)電路。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中,該電路的優(yōu)勢(shì)是接線方便。對(duì)于觸發(fā)角調(diào)壓工作機(jī)制,當(dāng)觸發(fā)角比續(xù)流角大時(shí),電動(dòng)機(jī)呈調(diào)壓狀態(tài),能夠保證相應(yīng)的晶閘管一直處于正確觸發(fā)的狀態(tài);當(dāng)觸發(fā)角在零與續(xù)流角之間時(shí),電流為完整正弦波,調(diào)壓器處于失控狀態(tài)。為了解決這一問(wèn)題,需要優(yōu)化觸發(fā)脈沖。一般情況下,可以應(yīng)用寬脈沖來(lái)解決。在調(diào)壓觸發(fā)模塊上,需要結(jié)合相位條件和脈寬條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。在相位條件下,要保證觸發(fā)信號(hào)與電機(jī)電源的電壓是同步的;在脈寬條件下,盡量不要使用單窄脈沖,要使用雙窄脈沖,以滿(mǎn)足脈寬的需求。
在應(yīng)用調(diào)壓模塊時(shí),受晶閘管的限制,需要根據(jù)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)配置相應(yīng)的晶閘管,以滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行需求。針對(duì)電動(dòng)機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的過(guò)載等異常,可通過(guò)晶閘管來(lái)彌補(bǔ)。對(duì)于主回路,需要增設(shè)缺相保護(hù)繼電器保證調(diào)壓的高效運(yùn)行。
2.2降壓節(jié)能模型的應(yīng)用效果
實(shí)際應(yīng)用情況表明,無(wú)論三相異步電動(dòng)機(jī)處于非恒定負(fù)載狀態(tài)下,還是處于恒定負(fù)載狀態(tài)下,應(yīng)用調(diào)壓模塊都能夠起到良好的節(jié)能效果,能夠在降低電壓的基礎(chǔ)上有效提高節(jié)能率,在實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的基礎(chǔ)上提高該電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效益,延長(zhǎng)其使用壽命。因此,將這一降壓節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用于機(jī)床電機(jī)中,能夠在提高生產(chǎn)效益的同時(shí)進(jìn)一步落實(shí)節(jié)能降耗發(fā)展理念,從根本上提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,并為其可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
3結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,在三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)因負(fù)載狀態(tài)的存在而浪費(fèi)大量的電能,而它又被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域中。因此,為了實(shí)現(xiàn)降壓節(jié)能的目標(biāo),本文明確了落實(shí)電動(dòng)機(jī)節(jié)能降壓工作的入手點(diǎn),完成對(duì)這一節(jié)能模塊的設(shè)計(jì),并將其應(yīng)用于普通機(jī)床中。結(jié)果表明,該調(diào)壓模塊能夠在降低能耗的基礎(chǔ)上,采用簡(jiǎn)單、方便的接線安裝與運(yùn)行維護(hù)方式提高電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效益,從而為提高相關(guān)應(yīng)用行業(yè)的綜合效益,落實(shí)節(jié)能降耗的發(fā)展目標(biāo),為自身的穩(wěn)健發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
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