论文部分内容阅读
摘 要：随着社会经济的快速发展，能源也日益紧张，提高能源的利用效率，节约能源成为社会普遍关注的热点。电动机用电量在我国工业用电量中占有较大比例，提高电动机的工作效率可以有效减少能源消耗。笔者就针对大中型异步电动机的能源消耗进行了分析，并根据电动机的实际情况提出了大中型异步电动机设计的优化方案，以提高电动机的工作效能。
关键词：大中型；异步电动机；设计方案
电能是人们日常生活中最为常用的能源，也是工农业发展不可缺少的一部分，对社会的推动有着重要作用。电动机可以将电能转换为机械能，在工业、农业、科学技术等方面有着重要作用。异步电动机在我国的工农业中占有重要位置，在一定程度上促进了工农业发展。异步电动机的结构相对简单，便于维修，使其得到了广泛的应用，在国民经济发展中发挥着重要作用。异步电动机在为我们生活提供巨大便利的同时也存在噪音大、效率低、损耗大等问题，需要进一步优化其设计方案。
1.异步电动机的工作原理
转子受旋转的磁场作用获得一个转动力矩，转子转动，将电能转换为机械能，因此，异步电动机又称感应电动机。异步电动机多指三相异步电动机，当三相异步电动机的三相绕组接入对称三相电流时，定子空间产生旋转磁场，当三相对称电流通过三相定子绕组时产生三相磁动势，同时产生旋转磁场，旋转磁场以同步转速沿定子与转子作内圆空间顺时针方向旋转，由于旋转磁场与转子间存在相对切割运动，进而产生感应电势，出现感应电流[1]。感应电流方向与感应电动势方向相同，定子产生磁场，转子导体则在定子产生的磁场中受电磁力作用，使电机转子沿着旋转磁场方向旋转。
2. 大中型异步电动机的设计方案的优化
2.1目前大中型异步电动机运作中存在的主要问题
随着社会的不断发展，人们对节能问题愈加关注，大中型异步电动机耗能占我国工业用电的较大比重，因此，对我国大中型异步电动机的节能研究也在不断深入并取得了一定的进展，就目前大中型异步电动机运作的情况来看，影响大中型异步电动机节能的因素仍然存在。
在科学技术不断发展的今天，一些企业为了节约成本仍然沿用上世纪七八十年代生产的电机，没能及时地更新换代，使得电机受技术限制，无法提高运作效率且消耗较大能量，严重制约了电动机的节能发展。此外，一些企业在选用电机时未能根据实际的使用需要选择，使得电机实际工作负荷小于额定负荷，无法达到生产需要。一些企业在生产过程中更改工艺，异步电动机无法满足工艺需求，使得电机的使用效率大幅降低，造成耗能增加。在低电压供电状态下，电动机工作无法达到正常的工作状态，这样会对电机的转矩造成一定程度的影响，因此，电机电源电压不对称也会增加电机的耗能，电网电压低，电机电流增大，电机耗能随之增大，这也是造成异步电动机耗能增加的原因之一[1]。异步电动机的养护也是影响电动机效率的重要环节，设备在长时间使用后电机会受到一定程度的破损，但是一些企业忽视了设备的养护工作，在长时间使用后为进行妥善的养护，使得破损问题日益严重，导致设备的耗能不断增加。
2.2大中型异步电动机的节能设计优化
针对目前在大中型异步电动机运作中普遍存在的节能问题，相关的研究人员一直不断深入研究，提出了最小定子电流控制、最小定子输入功率控制等与电机端电压优化调节相关的原则，这些原则的提出在一定程度上改善了异步电动机的耗能问题。
电动机通常是在全压下运作的，无论是空载还是满载，电机的磁场始终保持不便，因此，异步电动机的磁化电流在所有负载下基本相同，这样一来，在电机工作时如果处于空载或是轻载时功率因数就比较低，电机效率也由此降低。为了避免这类问题的发生，可以采用软启动器进行异步电动机的节能运行。利用单片机功率因数测量电路，同时软启动器的晶闸管调压电路组成闭环反馈系统，这样软启动器便可以自动检测电机运行的功率因数角，并与设定的标准值进行比较，通过闭环反馈系统对功率因数角进行调节，使其与标准值相适应，以减少电机轻载运行的损耗，提高大中型异步电动机的运行效率，达到节能的目的[2]。
2.3大中型异步电动机的减噪设计优化
大中型异步电动机在实际运作过程中噪音非常大，对周边环境造成了极大的危害。之所以在应用过程中会产生噪音，原因之一便是转子机械不平衡产生振动与噪声。造成转子机械不平衡的原因有很多，譬如转子有效部分不均匀发热或冷却都会导致转轴出现不同程度的弯曲，使转子平衡受到破坏，引起转子与其他零件的摩擦，进而产生噪音。为了避免大中型异步电动机在实际应用中产生噪音，就需要在设计时尽可能地避免转子机械不平衡，在选择转轴时应尽可能地选取刚度较大的转轴，或是采取铁心与轴热套配合。除了转子机械不平衡产生噪音外，轴承的振动也是产生噪音的原因之一，滚动轴承的制造精密度以及轴承安装的精密度都是影响轴承振动的因素[2]。滑动轴承的振动则是由油膜涡动和油膜振荡所引起，其中油膜振荡对系统造成的影响最大，会引起系统剧烈的振动，对系统造成极大的破坏。这就要求异步电动机的设计人员在设计时就将轴承的精密度与安装的精密度计算完成，同时对零件的精密度进行优化，避免因精密度不当而引起噪音。只要控制好轴承与零件的精密度，就可以有效避免因非技术性原因所造成的噪音干扰，使大中型异步电动机在性能上得到优化。此外，电机轴承润滑剂的添加也需要由专业人员经过计算添加，不可以随意盲目添加，因为轴承润滑剂的多少会对电机的使用效率与工作情况造成不同程度的影响。在生产实践过程中，齿轮、联轴器等其他非主要部件故障也是影响异步电动机工作效率的因素，齿轮咬合及磨损、联轴器错位歪斜等都会使电动机在使用过程中国出现振动，引发噪音[2]。因此，在设计时就需要充分考虑各部件，既要关注轴承等核心零件，也要充分考虑齿轮、联轴器这样的辅助零件，要知道电机中的每一个零件都是组成异步电动机的重要部分，都在电动机使用过程中具有重要作用，在大中型异步电动机设计过中要切实管理好电机各个组成部分，加强电机的管理，尽可能地降低电机使用过程中的噪音。在电机使用前期出现问题时，工作人员要立即停用电机，对故障进行排查与维修，尽可能地降低损失。在电机的使用过程中也要定期对电机进行保养，保障设备的安全性，避免发生零件故障，影响整个的生产。
3.结语
就我国当前的电机使用情况来看，一些企业仍沿用老式电动机，无法满足新时期的生产需要，因此，大中型异步电动机的设计人员需要对设计方案进一步优化，避免使用过程的噪音污染，達到节能的要求，使异步电动机能够快速发展，降低企业在电动机使用上的成本支出，减少能源浪费，由此可见，对大中型异步电动机的设计方案的优化具有十分重要的经济效益与社会效益。
参考文献
[1]黄泽. 对大中型异步电动机的设计方案的优化[J]. 黑龙江科技信息，2015，33：35.
[2]张志莉. 对三相异步电动机的节能改造设计的探究[J]. 黑龙江科学，2015，08：35.
关键词：大中型；异步电动机；设计方案
电能是人们日常生活中最为常用的能源，也是工农业发展不可缺少的一部分，对社会的推动有着重要作用。电动机可以将电能转换为机械能，在工业、农业、科学技术等方面有着重要作用。异步电动机在我国的工农业中占有重要位置，在一定程度上促进了工农业发展。异步电动机的结构相对简单，便于维修，使其得到了广泛的应用，在国民经济发展中发挥着重要作用。异步电动机在为我们生活提供巨大便利的同时也存在噪音大、效率低、损耗大等问题，需要进一步优化其设计方案。
1.异步电动机的工作原理
转子受旋转的磁场作用获得一个转动力矩，转子转动，将电能转换为机械能，因此，异步电动机又称感应电动机。异步电动机多指三相异步电动机，当三相异步电动机的三相绕组接入对称三相电流时，定子空间产生旋转磁场，当三相对称电流通过三相定子绕组时产生三相磁动势，同时产生旋转磁场，旋转磁场以同步转速沿定子与转子作内圆空间顺时针方向旋转，由于旋转磁场与转子间存在相对切割运动，进而产生感应电势，出现感应电流[1]。感应电流方向与感应电动势方向相同，定子产生磁场，转子导体则在定子产生的磁场中受电磁力作用，使电机转子沿着旋转磁场方向旋转。
2. 大中型异步电动机的设计方案的优化
2.1目前大中型异步电动机运作中存在的主要问题
随着社会的不断发展，人们对节能问题愈加关注，大中型异步电动机耗能占我国工业用电的较大比重，因此，对我国大中型异步电动机的节能研究也在不断深入并取得了一定的进展，就目前大中型异步电动机运作的情况来看，影响大中型异步电动机节能的因素仍然存在。
在科学技术不断发展的今天，一些企业为了节约成本仍然沿用上世纪七八十年代生产的电机，没能及时地更新换代，使得电机受技术限制，无法提高运作效率且消耗较大能量，严重制约了电动机的节能发展。此外，一些企业在选用电机时未能根据实际的使用需要选择，使得电机实际工作负荷小于额定负荷，无法达到生产需要。一些企业在生产过程中更改工艺，异步电动机无法满足工艺需求，使得电机的使用效率大幅降低，造成耗能增加。在低电压供电状态下，电动机工作无法达到正常的工作状态，这样会对电机的转矩造成一定程度的影响，因此，电机电源电压不对称也会增加电机的耗能，电网电压低，电机电流增大，电机耗能随之增大，这也是造成异步电动机耗能增加的原因之一[1]。异步电动机的养护也是影响电动机效率的重要环节，设备在长时间使用后电机会受到一定程度的破损，但是一些企业忽视了设备的养护工作，在长时间使用后为进行妥善的养护，使得破损问题日益严重，导致设备的耗能不断增加。
2.2大中型异步电动机的节能设计优化
针对目前在大中型异步电动机运作中普遍存在的节能问题，相关的研究人员一直不断深入研究，提出了最小定子电流控制、最小定子输入功率控制等与电机端电压优化调节相关的原则，这些原则的提出在一定程度上改善了异步电动机的耗能问题。
电动机通常是在全压下运作的，无论是空载还是满载，电机的磁场始终保持不便，因此，异步电动机的磁化电流在所有负载下基本相同，这样一来，在电机工作时如果处于空载或是轻载时功率因数就比较低，电机效率也由此降低。为了避免这类问题的发生，可以采用软启动器进行异步电动机的节能运行。利用单片机功率因数测量电路，同时软启动器的晶闸管调压电路组成闭环反馈系统，这样软启动器便可以自动检测电机运行的功率因数角，并与设定的标准值进行比较，通过闭环反馈系统对功率因数角进行调节，使其与标准值相适应，以减少电机轻载运行的损耗，提高大中型异步电动机的运行效率，达到节能的目的[2]。
2.3大中型异步电动机的减噪设计优化
大中型异步电动机在实际运作过程中噪音非常大，对周边环境造成了极大的危害。之所以在应用过程中会产生噪音，原因之一便是转子机械不平衡产生振动与噪声。造成转子机械不平衡的原因有很多，譬如转子有效部分不均匀发热或冷却都会导致转轴出现不同程度的弯曲，使转子平衡受到破坏，引起转子与其他零件的摩擦，进而产生噪音。为了避免大中型异步电动机在实际应用中产生噪音，就需要在设计时尽可能地避免转子机械不平衡，在选择转轴时应尽可能地选取刚度较大的转轴，或是采取铁心与轴热套配合。除了转子机械不平衡产生噪音外，轴承的振动也是产生噪音的原因之一，滚动轴承的制造精密度以及轴承安装的精密度都是影响轴承振动的因素[2]。滑动轴承的振动则是由油膜涡动和油膜振荡所引起，其中油膜振荡对系统造成的影响最大，会引起系统剧烈的振动，对系统造成极大的破坏。这就要求异步电动机的设计人员在设计时就将轴承的精密度与安装的精密度计算完成，同时对零件的精密度进行优化，避免因精密度不当而引起噪音。只要控制好轴承与零件的精密度，就可以有效避免因非技术性原因所造成的噪音干扰，使大中型异步电动机在性能上得到优化。此外，电机轴承润滑剂的添加也需要由专业人员经过计算添加，不可以随意盲目添加，因为轴承润滑剂的多少会对电机的使用效率与工作情况造成不同程度的影响。在生产实践过程中，齿轮、联轴器等其他非主要部件故障也是影响异步电动机工作效率的因素，齿轮咬合及磨损、联轴器错位歪斜等都会使电动机在使用过程中国出现振动，引发噪音[2]。因此，在设计时就需要充分考虑各部件，既要关注轴承等核心零件，也要充分考虑齿轮、联轴器这样的辅助零件，要知道电机中的每一个零件都是组成异步电动机的重要部分，都在电动机使用过程中具有重要作用，在大中型异步电动机设计过中要切实管理好电机各个组成部分，加强电机的管理，尽可能地降低电机使用过程中的噪音。在电机使用前期出现问题时，工作人员要立即停用电机，对故障进行排查与维修，尽可能地降低损失。在电机的使用过程中也要定期对电机进行保养，保障设备的安全性，避免发生零件故障，影响整个的生产。
3.结语
就我国当前的电机使用情况来看，一些企业仍沿用老式电动机，无法满足新时期的生产需要，因此，大中型异步电动机的设计人员需要对设计方案进一步优化，避免使用过程的噪音污染，達到节能的要求，使异步电动机能够快速发展，降低企业在电动机使用上的成本支出，减少能源浪费，由此可见，对大中型异步电动机的设计方案的优化具有十分重要的经济效益与社会效益。
参考文献
[1]黄泽. 对大中型异步电动机的设计方案的优化[J]. 黑龙江科技信息，2015，33：35.
[2]张志莉. 对三相异步电动机的节能改造设计的探究[J]. 黑龙江科学，2015，08：35.