智能電機節電器

　　國內的調查資料表明，電機消耗的電能占我國工業用電總量的60％～70％。而且通常有60％的電機都在60％或以下的負荷狀況下運行，大馬拉小車與低負荷運行的情況相當普遍。在此狀態下，電機消耗的電能中有相當部分是以發熱、鐵損、噪音與振動等形式浪費掉。下面是導致電能浪費產生的幾個主要因素：

1.設備上配置的電動機容量大：

2.長時間輕載運行：

　　很多生產設備大半的時間都處于備料、等待等狀態，負載很輕，經常開、停機損傷設備或不方便停機，有的設備甚至不能停機，因而電機只有小半的時間或更少的時間才重載工作，產生巨大的浪費。

3.長時間無規律變負載運行：

　　工作在公用場所或商業場所以及其它企業場所的設備(如扶梯、空調等)，其負載變化大，并且無規律，電動機容量小將無法滿足人多或重物等運行情況的需要，所以必須配置比較大的電動機，并且留有較多的余量，以預防超負載運行的需要。

4.長時間有規律地動態負載運行：

　　有些電動機經常在空載或輕載與重負載之間進行有規律變化的運轉，有些電動機在運轉過程中設備本身由于重量的自由落體或貫性運動，長年有一部分電能不能充分利用，浪費巨大。

5.電網電壓偏高造成浪費：

　　在電力供電系統中，為避免送電過程中的線路損耗及用電高峰造成的末端電壓過低，都以較高電壓傳輸，電網電壓往往超出電動機的額定電壓，電動機磁通或磁通密度隨電壓升高而增大，鐵損耗和銅損耗增加，zui終導致電動機運行溫度升高，壽命縮短，能耗增加。

6.電網當中大量瞬流、浪涌的存在：

　　研究表明，日光燈一個簡單的開關動作，就有24個瞬流產生，電壓有時高達1200V，辦公室及商店，瞬流產生的次數在900000次，額外增加的電耗在20%以上，一般工廠瞬流次數在6000-81000次，額外增加的損耗達30%以上，大型工廠、大開關負載次數在180000-432000次，額外增加的電耗達35%以上，瞬流產生的高電壓會使電機過熱而效率降低，使各種觸點產生氧化性碳膜層而接觸不良，會使電表產生跳越和沖擊式跳動而計量不正確。總的效果是使用戶增加電費和加速設備損壞。

電動機節電率受哪些因素影響？

　　電動機節電率受電動機的負荷率、負荷變化速率、功率因數、電網電壓等因素的影響。 　
　 電動機在拖動一般的機械設備時，設備的負荷越輕（電動機的負荷率越低），電動機的功率因數也就越低。一般電動機所拖動的機械設備由于自身的重量都具有一定的慣性，機械設備的重量越大，慣性也就越大，啟動時需要較大的功率，而設備啟動之后的運轉只需要很小的維持力矩，這時電動機的負荷率會很低。電機負荷越低，說明電機“大馬拉小車”的情況越嚴重，節省電能的空間也越大，節約比率也就越高。電網電壓超出正常值越高，電動機的損耗也就越高，這時的節約電能空間越大，可以得到的節約比率也就越高。

電動機運行存在的問題及IESMC智能節電器相應的解決辦法

IESMC智能電機節電器工作原理

IESMC有那些技術特點？

• 采用微電腦數字控制技術，使繁雜的控制線路集成化、簡單化。
• 既提高了系統運行可靠性，又使維修工作量大大減少。同時能降低傳動系統的停車率，提高綜合生產效率。
• 無觸點程序降壓啟動，既軟啟動、軟停車。既改善了電動機啟動時對電網的影響，又降低了電動機啟動時自身所承受的較大機械沖擊力，隨著電動機啟動升速，自動增加啟動電壓、使電動機加速啟動。與Y－△起動器及自耦減壓起動器比較，其zui大優點：適合頻繁起動，適合重載起動，起動升速平滑、無噪聲、無振動、無火花、適用范圍廣。
• 采用控制軟件實現節能運行。隨著電動機負載率的變化，自動調整電動機的輸入電壓，使電動機運行功率因數相應提高。同時降低電動機運行時的功率損耗。對經常處于低負載，以及負載變化較頻繁的電動機，節能效率顯著。在60%負載以下運行，平均節能15%。
• 全功能保護系統。對電動機控制系統設有失壓、過流、斷相、短路等保護。

IESMC適用于哪些設備？

• 1、化學工業：攪拌器、空壓機、原料泵、吹風機、離心機、輸送機、磨碎機、注塑機、混合器等。
• 2、礦山企業：柏油拌合機、水泥拌合機、石礦電鉆、輸送帶、巖石切割機、浮選機、球磨機、壓碎機等
• 3、食品加工業：空壓機、裝瓶設備、攪拌機、真空泵、冷冰機、輸送帶、冰冷壓縮機等。
• 4、木材加工業：空壓機、切片機、鋸木電鋸、抽風機、磨光機、木材粉碎機等。
• 5、商業企業：冷藏設備、輸送機、印刷機、自動扶梯、大型建筑空調機等。
• 6、紡織工業：染織機、空壓機、織布機、抽風機、電衣車、紡紗機、卷車固定機等。
• 7、橡膠與塑膠工藝：成形射擊機、攪拌機、磨粉機、混合機、各種成壓鑄機等。
• 8、造紙業：紙漿機、離心機、切片機、篩撿機、木材切碎機等。
• 9、機械加工業：切割機、剪板機、沖壓機、各式機床等。
• 10、石油工業：抽油機、抽油泵等。

  電機節電器技術參數

  工作電壓	單項220V、三項220V—630V (±10%)
  頻率	50—60Hz
  運行環境溫度	－30℃--＋40℃
  儲存環境溫度	－40℃--＋60℃
  散熱	自然散熱/風扇散熱
  相對濕度	95%以下（不結露）
  外殼防護等級	IP20標準封套
  海拔高度	zui高1000米，每超出100米功率將下降1%

  ※詳細的技術參數見《產品使用手冊》

  IESMC節電原理分析

  工業和商業用于驅動的電機絕大多數是鼠籠式交流感應電機。此類電機具有成本低、堅固耐用、可靠性高、使用簡便等特點。但存在的zui大問題就是：高啟動電流及它不能在啟動和運行時將電機扭力配合負荷扭力。在啟動時，電機會產生150-200%的扭力（見圖1）方可于瞬間將轉速提升至zui高速，因而容易導致電機受損。與此同時，它可耗用高達6-8倍的額定電流，影響了供電電源的穩定性（見圖2）；每當電機長時間處于半負荷狀態，其線圈會出現漏磁效應，導致電機性能下降，亦是電機zui浪費電能的因素之一。

  　　交流感應電機的工作原理是在定子的對稱三相繞組中通過三相對稱電流產生三相旋轉磁動勢；其中基波磁動勢作用于光滑氣隙，并在氣隙中產生基波旋轉磁場。基波旋轉磁場以同步轉速NS=60F/P旋轉，切割定、轉子繞組而分別在繞組中感生電動勢。轉子電動勢在自成閉合回路的轉子繞組中產生電流，該電流與氣隙中基波磁場作用，產生電磁轉矩，從而使轉子旋轉驅動機械負載。

  　　　　電機都必須消耗一定的能量以提供磁場讓其連續工作。當供給籠型電機的端電壓恒定時， 因此產生的磁通也保持恒定。在額定轉速下，磁場消耗的能量保持恒定，與負載所需的轉矩無關, 支持負載轉矩的能量大小取決于轉矩的大小。當負載轉矩增加，轉子的轉速會稍微下降(轉差率增大)，使得感應的轉子電流上升以增加轉矩，轉子中增加的電流由定子線圈中增加的電流來平衡。相反， 如果需要的負載轉矩減少，轉差率減少，轉子電流下降，定子電流也相應下降。但在端電壓恒定的情況下,定子提供磁場的電流在任何負載轉矩條件下將保持恒定。結果是感應電機的效率隨負載的減少而降低.下圖表示典型的電機損耗與負荷的關系：
  

  

  　　事實上很少的電機始終在額定條件下運行。通常選擇的標準電機其標稱均高于驅動負載時的zui大需求。當提供額定電壓時即使滿負荷運行也有節電空間。有些應用其負荷本來就是變化的，而選擇的電機大小必須滿足其zui大負荷時的需求，盡管zui大負荷只是間斷出現，其他時間負荷要小得多。

  　　　　由于電機產生的轉矩與供電電壓的平方成正比，降低端電壓將減少轉矩。降低電壓實際上是降低了電機的額定輸出功率。也意味著所需磁場能量的減少。利用這一原理IESMC智能電機節電器可以在從空載至多數負載情況下保持恒定的電機效率。

  　　　　IESMC智能電機節電器采用智能化的微處理器控制，無需人工調節。 在輕負載的情況下電機的電壓自動降至zui低需求，而轉速保持恒定，因此降低了不必要的損耗。 如果負載增加，電壓將自動上升以防止電機失速。
  

  

  輕負載狀態下的輸出電壓波形

  　　IESMC智能電機節電器通過閉環反饋系統控制，其感應電路比較通過電機的電壓和電流波形。由于是電感電路， 電壓和電流波形存在時間差，負載越輕，電流波形的滯后越大。空載時電機的效率zui低，波形間的間隔也越大。 微處理器將監測波形間的間隔并相應地調整可控硅的觸發脈沖,其速度為每秒鐘改變100次。這一速度比電機所 能響應的速度要快得多，但對防止電機在任何負載工況出現失速是十分必要的。原則上，在輕載條件下，如果 可以將過剩的勵磁電流減少到僅僅與保持負荷的恒定轉矩相匹配，則可使電機的運行效率提高。
  IESMC智能 電機節電器通過改變電機的相位角來實現控制。下圖中,電壓V和電流I均以相量形式表示.兩者之間的夾角即相位 角。可定為電流超前或滯后電壓的量。對于感應電機，電流通常滯后于電壓。功率因數(QPF)是量化的電流-電壓 滯后的三角關系。

  

  電機功率因數與相位角關系之描述

  在不同的負荷條件下，相位角將隨之改變。下圖是電機電壓和電流在不同負荷條件下的說明。 請注意：在部分負荷條件下，相位角或電壓電流之間的時間滯后將增加。通常在負載情況下， 電機的電流滯后于電壓30°；在空載情況下，電機電流滯后于電壓80°。

  

  IESMC智能電機節電器連續監測電機電壓和電流之間的相位角，依據負荷的變化改變相位角， IESMC智能電機節電器通過使用三端雙向晶閘管等半導體開關元件來“切削”電壓而進行控制。

  　　三端雙向可控硅只允許電源電壓正半周和負半周的一部分供給電機。如下圖所示：這樣的結果是降低了供給電機的均方根電壓，其結果是磁滯損耗zui小化，相位角回到原來的大小。電機效率提高。為了更好的理解為什么損耗會zui小化，首先要分析電機負荷變化時將影響哪些因素。
  
  
  　　我們知道，維持電機工作的電流是由兩個不同的部分組成：負載或阻性電流(IR1)和感性或勵磁電流(IM1)。感性電流依賴于電壓和磁通密度。在一定程度上,阻性電流也是電壓的函數。在滿負荷也就是在滿電壓情況下，感性電流和阻性電流合成相位角QPF.當電機的負荷下降，一些參數將發生變化。產生負載轉矩的阻性電流(IR2)和相對不變的感性電流(IM2)合成的相位角將增大，如下圖所示：控制器通過降低電機的供電電壓而減少感性電流(IM3)，起到使相位角趨近原來大小的作用，從而降低磁滯損耗。
  
  在輕負荷情況下，阻性電流產生的鐵心損耗也將隨著電壓的降低而減少。因此，電機的電耗有效下降。