电机节能控制技术的设计与实现

史 月

（大庆油田昆仑集团水泥有限责任公司，黑龙江大庆 163000）

0 引言

随着技术的飞速发展，电机的核心技术已经取得了长足进步，但是节能技术的应用还不够深入全面，使得电机相关技术绿色可持续发展速度缓慢。为了让电机技术更为全面的发展，要重视电机节能控制技术的设计与实现。从何处入手、如何有效提升电机节能控制技术运用水平，就成为相关人员不得不深思熟虑、三思后行的问题。

1 电机节能控制技术概念分析

节能控制技术比较复杂，也正是由于其复杂性使得技术的推广存在一定难度。当前节能控制技术主要涵盖最小功率输入、软启动、负载控制、功率因数等控制方式。其中，软启动与功率因数法应用的比较广泛。软启动技术主要指按照之前设计好的控制模式对电机的启动过程进行控制，降低启动的电压，从而实现节能的目的。功率因数指调节转速，使得转速可以适应相应的负载变化，提升灵敏度同时较少电机能源耗损。另外，当前新技术的运用大有上涨趋势，在新技术中（阶梯）跟进应用最为明显。

2 节能技术的应用分析

2.1 软启动在电机节能设计中的应用

当前软启动技术在电机节能设计中的应用十分广泛，通过软启动可以满足电机节能的需要，符合电机在轻载与空载状态下长时间工作，节省能源同时保障电机正常利用。软启动技术之所以可以起到节省能源的目的，主要源于其可以通过调节电压来动态调节整个电机中输入与输出的电流大小，对电流进行准确控制。而且，这种软启动技术发展性明显，近些年已经逐渐完善。传统的软启动技术调整电流的方式比较单一，只能通过对电机连线方式进行调整来实现电流控制，但这一调整电流方式的优化效果不太明显，因此对技术进行改进势在必行。随着研究与技术开发的相关数据表明，创新软启动技术的便可以实现更为精准的电流控制，同时降低电机启动阶段电能的损耗，有效节省能源[1]。正是由于软启动技术发展空间大、利用简便，未来软启动技术的应用会越来越深入。

2.2 常用的节能控制措施分析

当前常用的电机节能控制措施主要在启动环节，包括改进直接启动与降压启动两种节能控制模式。首先，改进直接启动模式。直接启动是非全压启动的相对模式，主要指全压启动，是当前常用的电机启动模式之一，它通过将电源直接接入定子绕组实现启动的目的。当前所用的改进直接启动方式主要指通过尽量减小电机启动瞬间电流、改善特性曲线、简化控制等手段，优化直接启动模式，实现节能控制的目标。其次，降压启动模式。降压启动模式主要通过适当减少定子数量，实现对电流的降低控制，进而达到节能的目的。但，这种模式运用具有一定的局限性，只能预计还用在低启动电流、接线满足380 V/△的情况才可以利用该种节能控制模式。在降压启动模式模式下主要通过以下流程对节能进行控制：第一步，接线。电气启动后连接星型接线之后逐渐改变为三角形接线；第二步，降低定子串电压。适当降低定子串电压，启动电压控制与Y/△控制线路等多种系统启动。这种方式虽然可以降低启动电压、达到节能控制目的，但是其降压相对节能程度有限。

3 电机节能控制技术的设计与实现

3.1 电机节能控制技术设计面临的问题

为了提升电机节能控制技术节能程度，就需要对原有技术进行分析，及时发现节能控制技术设计中存在的不足，才能针对性提升科学的技术改进方案，有效提升节能效率。相关设计人员必须从电机节能控制技术设计现状与面临的问题入手全面进行分析，为技术的革新提供支持。当前电机节能控制技术设计方面存在的不足主要体现在4 个方面：①启动电流对电网冲击控制相对不足；②全压启动时对电网冲击比较大；③电机运行存在的一定的安全问题；④体底部电机效率低、散热性能差。

3.2 优化电机节能控制系统的模块设计

相关设计人员需要优化电机节能控制系统的模板设计，提升电机节能控制能力，促进节能控制技术的绿色发展。设计人员在节能控制模板设计中从软启动模板设计、节能运行模板设计、智能模板控制设计。

首先，设计人员需要注重软启动模板设计的优化，有效提升节能控制效率。设计人员在软启动模板设计优化中，从启动时间、优化启动方式提升节能控制效率。在节能软启动时间控制方面，相关设计人员要尽可能多段启动时间、控制启动电压与电流达到节能的目的。电机软启动时间控制最长不得超过128 s，尽可能缩短启动时间、减少能耗。在电能软启动电压加控制与电流控制方面，需要注重启动频率的控制，适当降低启动频率，避免启动使得电器温度过高，提升电器可用时长，提升电机节能控制性价比。设计人员还可以优化底部电机，提升电机效率，优化电机散热系统，确保电机安全。

其次，相关设计人员要从节能运行模板设计入手，提升节能控制能力。相关设计人员需要核算电机运转中驱动负载的最大承受值，尽可能避免电机在最大荷载承受值情况下一直使用，延长电机使用寿命。设计人员优化相关节能控制仪器，对电机节能控制过程中的运转情况进行监督，及时发现电机运行中存在的安全隐患，并针对性制定解决方案，提升电机运转的可靠性，促进节能控制技术的绿色发展[2]。

然后，相关设计人员需要注重智能保护模板的设计。相关设计人员除了软启动模板与节能运行模板优化之外，还可以从智能化保护控制模板入手，综合性提升电机节能控制水平，确保电机正常运转。在智能保护模板设计中可以从智能模板单独设计与参数故障科学存贮两方面着手单独设计，独立于其他系统，避免发生故障对保护系统造成不利影响，实现对电机实时监测。

最后，设计人员还不可忽视电机节能控制系统参数故障存储，方便节能控制系统根据之前参数问题，及时作出调整提升节能控制能力，促进技术绿色发展。

3.3 节能控制系统的整体设计

设计人员在电机节能控制系统设计上可以从节能控制系统方案设计、技术方案设计、开发目标确定、设计思想明确4 个方面全面提升节能控制系统的科学性，提升电机的电能利用率，促进节能控制技术的绿色发展。

首先，电能节能控制技术设计人员需要制定总体设计方案，以便指导整个节能控制技术的设计全程有序推进。相关设计人员需要根据具体施行的情况适当调整总体设计方案的分配调整，提升方案的指导性。在总体方案设计中处理技术设计方案的简略概述之外，相应的总体节能控制测量必不可少。在节能具体情况测量方面，相关技术人员可以采用专业的微电脑数字测量控制仪器，对电机的电流与电压情况实施检测，从节能控制系统用开启前、开启后进行科学测量，以便及时准确记录电机节能控制设计的具体成效。同时，利用相应的微电脑数字技术可以减小电机启动与停止的电流冲击，提升电机的可靠性延长电机使用寿命，促进电机节能技术的进一步发展。

其次，相关设计人员需要对技术方案进行设计，提升电机节能控制效率，促进技术的绿色发展。在电机节能控制系统技术设计方案制定中，设计人员可以从电机启动入手，提升电机节能控制效率。在节能控制方面，可以利用智能数字控制，对电机电流情况做足检测控制，并通过双向可控硅模对电压进行控制，降低电机启动电压，实现节能控制的效用。设计人员还可以根据电机的不同，选择不同的智能型数字控制器，保证电机正常运转。在节能控制系统设计方面，设计人员还要关注节能控制系统的使用寿命，确保电机节能控制系统可以尽可能长久应用，提升电机性能。智能化数字控制器工作的基本原理：电机在运转之后，智能化数字器对相关参数进行计算，并释放相应的干扰，之后送入A/D 转换器，再经过微处理器进行运算处理，将结果存贮比对CPU 核算的对应值，待比对结束后进行一系列的转换，调整控制串电流与电压。这样，就能利用智能化数字控制器对点线路电流进行控制，设置额定电压，缓步提升输出电压，降低电机启动时对电网的冲击，提升电机节能控制率。

然后，在节能控制设计中需要注重开发目标的明确，以便指导节能控制系统的科学开发。相关设计人员在电机节能控制系统设计上，需要注重相关开放目标的制定，在目标指导下促进节能控制系统的有序开放。利用智能化数字控制器对电机电流与电压实时监控，有效避免电机半载或轻载时的电能浪费。在设计节能控制目标明确方面，相关设计人员可以组织多次会议，依据电机设计的具体情况，明确既能控制系统的目标，提升节能控制系统设计的科学性与实用性。

最后，设计人员要巧思妙想，注重设计思想明确。在设计思想方面，设计人员要注重电机技能控制系统设计思想的全面性，从节能降耗、优化电机结构、调速控制方面全面明确设计思想。在节能降耗方面，设计人员需要注重材料的环保性，避免对环境造成污染。为了进一步提升电机节能控制效率，相关设计人员可以从电机结构优化方面入手，降低电机运行中的电能耗损，提升节能控制能力。另外还可以从调速控制方面入手，提升电机节能控制能力。

3.4 节能控制系统设计试运行测试

电机节能控制系统设计结束后，相关测试人员要针对节能控制系统及时做试运行测试工作，方便及时排查电机节能控制系统中出现的不足，进一步优化节能控制系统，提升电机节能控制能力。测试人员在系统测试过程中要做好相关数据的记录与总结，方便为后期电机节能系统改进提供可靠依据。

首先，测试人员要有步骤有目的地对电机节能系统功能进行验证。在功能验证方面需要做到全面、清晰，尽量做到面面俱到，例如，在节能控制测试中需要检测产品的功能、性能、环境应对能力、稳定性、状态、安全性等。

其次，电机节能系统测试时要按照一定的步骤进行。相关测试人员要按照一定步骤对系统进行测试，确保整个测试工作有序推进。

最后，测试中相关参数要及时记录。测试人员需要对节能系统中相关参数及时做好记录，避免出现遗漏的情况，认真严谨地面对测试工作，提升检测质量[3]。

4 结束语

综上所述，电机节能控制技术的设计与实现涉及的环节比较多，设计人员可从优化电机节能控制系统的模块设计、节能控制系统的整体设计、节能控制系统设计试运行测试等方面提升电机节能控制能力。另外，相关设计人员要注重系统的全面具体清晰，全面提升电机节能控制能力，促进节能技术绿色发展的早日实现。