毕业设计说明书三相异步电动机节能性能与经济性分析*ANALYSIS OF TRIPLE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR ENERGY-SAVING PERFORMANCE AND ECONOMY*学院（部）： 继续教育学院 专业班级：2011级机电一体化学生姓名： 曹先俊 指导教师： 方教授 2013年 05 月 15 日安徽理工大学继续教育学院毕业设计论文三相异步电动机节能性能与经济性分析摘 要 论述了三相异步电动机节能的几种方法，包括电机的合理选择与使用，保证供电电压质量和电机就地无功补偿等。论述了变频器在风机和压缩机上节能的分析与运用，能明显提高三相异步电动机的效率。恰当地运用这些方法，能较大程度地提高电动机运行时的效率和功率因数，通过运用这些方法进行节能计算能明显的显示三相异步电动机的节能效果。关键字: 三相异步电动机; 变频器; 节能;ANALYSIS OF TRIPLE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR ENERGY-SAVING PERFORMANCE AND ECONOMYABSTRACT/Discusses the Triple-phase Asynchronous Motor, several methods, including the rational selection and use of the motor to ensure the quality and the motor in placc of the supply voltage reactive power compensation. Discusses the analysis and utilization of the inverter energy-efficient fans and compressors, can significantly improve the efficiency of the Triple-phase asynchronous motor. The appropriate use of these methods can improve the efficiency and power factor when the motor is running, energy-efficient computing through the use of these methods to display the energy saving effect of the Triple-phase asynchronous motor. Keywor：Triple-phase asynchronous motor；motor inverter; energy-saving.目 录目 录1第1章 绪论21.1电动机节能的研究背景21.2三相异步电机节能节能研究意义2第2章 三相异步电动机的工作原理介绍42.1三相异步电动机的构造介绍42.2三相异步电动机的工作原理4第3章 电动机节能方面的分析与研究63.1目前在电机节能方面存在的主要问题63.2电动机损耗分析63.3电动机的选用83.4电动机节能原理83.5电动机的节能途径9第4章 三相异步电机节能分析与应用实例114.1电动机的合理选型和节能改造114.2电动机启动和运行形式的合理设计114.3电动机的调速节能134.4电动机的功率因数补偿134.5实际应用举例计算13第5章 变频调速节能分析与研究165.1异步电动机常用调速技术165.2异步电动机常用调速方式性能比较165.3低压、高压变频调速简解175.4经济效益分析185.5小结19小结20致谢21参考文献2222 第1章 绪论1.1电动机节能的研究背景能源是社会和经济发展的重要物质基础，也是提高人们的生活水平的先决条件。人类社会要发展，必须建立在大量消耗能源的基础上。然而现有的不可再生资源己经被人类过度消耗。能源问题已成为当今世界各国普遍关注的首要问题。其中新能源的开发研究和节能技术研究更是当前世界各国普退关注的热点问题。长期以来能源一直是我国国民经济发展中的热点和难点，随着国民经济的快速发展，能源生产和消费的矛盾，能源与环境的矛盾越来越严重，我国能源占有率与世界平均水平比较还有一定差距，因此，要缓解我国能源资源与经济社会发展的矛盾，必须立足国内，大力采取节能措施。坚决实行开发和节约并举，把节约放在首位的方针。鼓励开发和应用节能降耗的新技术。电动机是电能消耗的最大用户，也是节电潜力最大的用户。电动机是实现全国电气化的主要动力机械，而异步电动机又是农业中应用最广泛的一种电机。异步电机结构简单、制造方便、价格便宜，而且运行可靠、坚固耐用，很少需要维护及可用于恶劣环境等有点，在工业、农业、交通运输、国防军事和日常生活中得到广泛的应用变频传动系统中的应用极为广泛的应用，当前，大部分的工业拖动都是交流异步电动机。资料表明电动机负荷占整个负荷的80%以上，我国现役的电动机中，尚有4亿KW的高能耗电动机，这些电动机的损耗占额定出力的10%23%,具有极大的节能潜力。当电动机在额定负载附近运行时其效率和功率因数较高，但在实际运用中由于各种原因的影响，电机经常运行在空载和轻载的状态，“大马拉小车的现象很普遍，导致电机的效率和功率因数都比较低，造成能源的浪费。因此，研究异步电动机的节能控制器具有非常重要的理论和实际意义。1.2三相异步电机节能节能研究意义现代社会中，三相异步电动机成为现代工业生产中的主要动力设计。三相异步电机，由于其结构简单，价格低廉，运行可靠，工作效率高、过载能力强及使用、安装、维护方便等优点，成为机电设备的最重要的动力来源，应用十分广泛。在一般中小型工厂里，运行中的三相异步电机就有数十台至数百台.而在大工厂中往往有数千台三相异步电机在运行，而异步电动机所消耗的电能在整个工业用电中占有很大的比例，它约占总工业用电的80%以上，消耗了电网容量50%以上的电能,这些异步电动机一般都是按照设计的负载进行选择的，但在实际使用中，大都经常处在轻载，甚至在空载下运行，白白浪费大量的电能，极大地影响着企业发展及经济效益。经济要发展，电力要先行。近年来，随着我国经济发展速度的提高，有很多经济发达地区的电力供应出现供不应求的紧张局面，这直接制约着这些地区的经济发展。因此，我们一方而需要开发更多的的能源来缓解电能紧张的局而。而对不可再生的一次能源，如石油、煤、天然气等资源的枯竭，全世界对于节能的呼声越来越高。基于这方面的考虑。我们要更努力着手于用电设计的节能研究。电动机的运行效率与负载的大小有关。当电动机的额定负载附近运行的时候，其效率的功率因数都较高;但当负载率较低时候，其功率因数和功率都急骤降低。异步电机在空载时转子转速接近于同步转速，转差率约等于0，即归算到转子侧得等效电阻无穷大，转子相当于开路，电流接近于0;而定子电流基本上是励磁电流，其主要分量是无功的磁化电流，其值越大定子电抗就越大，致使电机功率因数降低。电动机在轻载时，由于端电压过高使励磁电流大，会异致功率因数下降。实际运行中的电机，由于产品容量的不连续性，安全系数过高的选择等，经常处于负载，甚至轻载，使电动机功率因数较小，效率很低，电能的浪费十分严重。对于满载的运行的情况下的电动机，节能的关键在于采取必要地措施提高其运行的效率，改善功率因数。利用调压的方法，可以根据电动机的负载率来不断的降压电动机的端电压，使其运行处于高效率的状态。高效率运行不仅可以节省电动机在非满载情况下的功率损耗，提高工功率因数、节约能源，而且对于装置自身的冷却和控制环境污染方面也有重要的意义。全国有上百亿元的电动机市场，而且每年还在以20%的速度增加。如果全部能够实现节能的话，相当于每年我国增建了2到3台中型火力发电厂。这既可以节省能源，又能减少环境污染。可见，电动机节能的经济效益和社会效益非常显著。因而研究三相异步电动机的节能技术是非常迫切和必要的，开发带有节能的产品势在必行。 第2章 三相异步电动机的工作原理介绍2.1三相异步电动机的构造介绍 三相异步电动机主要有由定子和转子两大部分组成。 定子主要由三相绕组，铁心，机座，端盖组成。定子铁心一般由0.35或0.5毫米厚、表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。三相绕组由三个在空间互隔120电角度、对称排列的结构完全相同的线圈连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各糟内。三相定子绕组通入三相电流，产生n1为转速的旋转磁场。机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件，其作用是团定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。端盖主要起固定转子，支撑和防护作用。 转子主要由铁心和绕组组成。转子铁心所用材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的槽，用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上，中、大型异步电动机(转子直径在300500毫米以上)的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。转子绕组分为鼠笼式转子和绕线式转子。1)鼠笼式转子:转子绕组由抽入转子槽中的多根一泞条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。鼠笼转子分为:阻抗型转子、单鼠笼型转子、双鼠笼型转子、深槽式转子几种，起动转矩等特性各有不同。2)绕线式转子:绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。2.2三相异步电动机的工作原理作为电动机运行是异步电机最主要的运行方式。如图2-1所示为三相异步电动机工作原理示意图。 图2-1 三相异步电动机工作原理示意图当三相对称定子绕组接至三相电源后，三相绕组内将流过对称的三相电流，并在电动机内产生一个旋转磁场.当P=1时，图中用一对以恒定同步转速n0(旋转磁场的转速)按顺时针方向旋转的电磁铁来模拟该旋转磁场，转子绕组的导体处于旋转磁场中，在它的作用下，转子导体逆时针方向切割磁力线而产生感应电动势.感应电动势的方向由右手定则确定.由于转子绕组是短接的，所以在感应电动势的作用下，产生感应电流，即转子电流I2。由此可见，异步电动机的转子电流是由电磁感应而产生的，因此这种电动机又称为感应电动机.如图2-1所示，电磁转矩与旋转磁场的转向是一致的，故转子旋转的方向与旋转磁场的方向相同，但电动机转子的转速n必须低于旋转磁场转速n0，如果转,子转速达到n0，那么转子与旋