三相异步电动机的节能原理与技术应用

三相异步电动机的节能原理与技术应用

杨诚

江潮电机科技股份有限公司 浙江省杭州市 311100

摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对三相异步电动机的应用越来越广泛。该文首先分析了三相异步电动机的设计原理，其次探讨三相异步电动机节能技术的应用，最后就三相异步电动机注意事项进行研究，希望能够给相关技术人员提供帮助。

关键词：三相异步电动机；节能减排；效率测定

引言

三相异步电动机由两个基本部件组成，即定子和转子。定子是电机的固定部分。定子有一个定子铁芯和现场绕组。在三相异步电动机的定子中，每3相有一个单独的绕组。转子是电机的旋转部分。三相异步电动机转子的速度低于旋转磁场的速度。转子绕组由于与磁场之间的相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用，产生电磁力矩，实现能量转换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机具有更好的运行性能，可以节省各种材料，其特点是直接在线起动时主电源上的高电流负荷。

1三相异步电动机的设计原理

交流电机的主要作用是将交流电能转变为机械能，其又可以进一步细分为同步和异步两种电机。其中同步电机通常被当作发电机，而异步电机则是我们通常所说的电动机。在这一类型的电动机中，使用最为普遍的是三相异步电动机，其主要是将三相交流电作为原始驱动力，借助特定的机械结构和电磁原理，将电能转化为机械能，从而为人们的日常生产和生活提供动力。三相异步电动机的主要结构包括转子、机座、定子以及绕组等，在其运行过程中，交变电流经过绕组，并在气隙中产生磁场，在这一磁场中通过绕组或者是转子中导条产生感应电流，同时带电导体中受安培力影响，形成能够驱动转子进行运动的转矩。

2三相异步电动机节能技术的应用

2.1获得新的水泵三相异步电动机

其必须与之前的那个功率相同，以正确地与需求功率等级的叶轮相匹配。同时还需要更换机械轴封。也可以单独购买密封圈，当重新更换或安装电机时，我们可能不需要更换所有的垫圈或O型圈，除非垫圈出现腐蚀。如果橡胶O型圈看起来不错，只需使用一些魔力润滑油或其他硅酮类润滑油。

2.2加大新能效抽查力度

新标准实施后采用能效自主送检和网上备案制度，政府部门应不定期加大电机产品的抽查，核查企业实际生产和市场销售的电动机实际能效情况。对于屡教不改采购劣质低价部件和材料使产品达不到标准要求的，应进行相应的处罚;但是对于由于质量管理意识弱、技术改进存在困难的企业，应联合高校、检测机构提供技术帮扶，进行质量诊断，促进质量提升。

2.3轴承的配合和游隙

安装时轴承内径、外径与轴承室的配合尺寸非常重要，配合过松，配合面会产生蠕变运动，从而损伤轴或轴承室，磨损颗粒一旦进入轴承内部，就会造成轴承发热失效。过盈量过大时，轴承内部游隙就会减小，进而造成轴承工作游隙减小，影响使用性能。轴承游隙的选择很重要，否则电动机容易发热。游隙的大小对轴承疲劳寿命、振动、噪声、温升和机械运转精度等影响很大。选择轴承时，除了考虑轴承的结构尺寸、承受载荷外，游隙的选择同样重要。振动电动机轴承受径向载荷冲击，故轴承外径与轴承室采用过盈配合，内孔与轴的配合非常重要，否则影响轴承的工作游隙，甚至导致轴承与外圈蠕变、跑外圈或发热、游隙减小，造成后轴与轴承烧结，出现抱死现象。

2.4注意完善软件设计

在三相异步电动机中，其控制系统中的软件最常用的编程语言是C51，同时这也是单片机中各类软件的通用语言。与汇编语言相比较，C51语言具有工作效率高、容易维护的突出优点。在进行编程时，这一程序会将串行接口芯片的驱动部分、信号采集和实施控制部分、以及键盘和显示的控制部分进行集合。在读写串行接口芯片的驱动装置时，主要是以芯片的时序图为依据，借助单片机I/O口对串行口进行模拟来实现。在信号采集和控制部分则主要是以时钟为依据，通过采集电流以及电压等信号来完成对整个系统的监控。在采集电动机功率因数信号的时候，主要是借助PI控制云算法来进行，并将采集的信号和其最优数值进行比较，在合适的时间发布控制指令，以实现调压目标，保证电动机能够进行高效运转。

2.5电机量大面广

由于电机量大面广，目前采用的技术造成销售价上升一定程度阻碍了行业的发展，但随着国家节能降耗的发展需求，以1台1.1kW的YE3系列电机为例，市场价600元左右，电机节电率达到4%左右。以用户一年使用300天、一天运作24h计算，此次改造一年总共可以节约用电346度，每年可省下电费300元左右。这意味着，4个月的节约用电可以抵销高出部分价格，2年就能收回当初购买的电机。高效率的电机必然成为市场发展的主流，并随着市场占有率的不断提升、技术的不断进步，带动产业进行良性发展。

2.6加大对硬件设计的重视

在三相异步电动机节能技术的应用要点中，其硬件装置的设计是非常重要的。例如，对于可控硅和移相触发电路来说，其主要是通过接收由控制板发出的信号来改变控制电压。对于信号检测板来说，其主要作用是接收和处理由传感器发出的各种信号，并通过这些信号来获取合适的电压和电流，进而得到电动机的功率因数。而对于单片机的控制板来说，其主要是用来接收信号检测板发出的信号，并通过操控运算将这些信号转移到触发电路，以有效控制功率因数。除此之外，通过单片机的控制板还能够有效调节控制器的各项参数，并显示控制器的具体运行状况。总之，通过合理设计硬件配置，能够获得功率因数角，以进一步完善电动机的节能技术。

3三相异步电动机注意事项

在开始对电机进行安装工作之前，要确保工厂或系统已经以符合相应规格和规定的方式断开了。除了主电流之外，还要确保基本电路和辅助电路，特别是加热设备中的电路，也被断开了。带变频器供电的电机即使在静止状态下也可能通电。电机的某些部分可能达到50℃以上的温度。与电机的物理接触可能会导致烧伤，在接触电机部件之前，需要检查部件的温度。同时需要确保所有东西都是兼容的。三相异步电动机需要舒适地插入并安装在设备框架内，即需要为发动机留出足够的空间，还需要考虑一下电机的重量，以及设备框架如何能够承受这种重量。如果可能的话，将电机装配在对准板上。在安装端部防护罩时，避免损坏突出于定子外壳的绕组。注意不要损坏电缆护套。拧紧的扭矩必须适应所使用的电缆护套材料的类型。轴密封应装配到正确的位置，不能有任何损坏。检查接线盒的密封，如果需要，请更换。不要忘记电缆入口处的泡沫罩（完全密封所有的孔，并防止电缆接触到任何尖锐的边缘）。修复任何损坏的油漆（也包括螺钉/螺栓）。检查所有螺钉的拧紧力矩，以及那些没有被拧开的螺钉的拧紧力矩。

结语

三相异步电动机的优势众多，其在人们的生产生活中应用较为广泛。但是其耗能量非常大，这在一定程度上为其更好应用造成一定不良影响。为了能够补齐三相异步电动机的这一短板，要求相关人员加大对节能技术的研究，促使节能技术能够更好应用在三相异步电动机中，以有效弥补其存在的不足，提升其工作效率，为我国低碳社会的构建提供有效助力。因此可以说，节能技术对三相异步电动机的良好发展具有非常大的推动意义。

参考文献

[1]王春彦，岳大鑫，刘鹤．振动筛振动电动机的选取与激振力的调整 [J]．矿山机械，2007，35(7)：74-76.

[2]李成良,程晖.基于组态技术的三相异步电动机变频调速方法[J].计算机仿真,2021,38(10):128-132.

[3]赵振涛.浅析钻井用变频调速三相异步电动机技术[J].防爆电机,2021,56(01):52-55.