电气工程课程设计-三相异步电动机节能控制方法的设计

1、电气工程课程设计（报告） 目 录 1.设计要求 2 2.异步电机损耗分析及调压节能基本原理 .2 2.1 交流异步电机的能耗与效率的分析 2 2.2 降压节能原理 .6 3.节能控制系统的硬件设计 10 3.1 节能控制系统总体方案设计 11 3.2 系统主要功能模块电路设计 12 4.系统举例与分析 15 4.1 检测目的 .15 4.2 空载时降压对电机功率因数的影晌 .15 4.3 不同负载率下电效果 .16 总结 17 参考文献 .18 电气工程课程设计（报告） - 2 - 1 设计要求 （1）开发高新节能产品。 （2）可用于恶劣环境。 （3）确定变电所主变压器的台数与容量、类型。 (

2、4）绘制设计图样 2 异步电机损耗分析及调压节能基本原理 2.1 交流异步电机的能耗与效率的分析 2.1.1 能耗分析 异步电动机在运行中产生的各种损耗，主要分为铁损耗、机械损耗、铜损耗 及杂散损耗。 电动机的铜损耗包括定子铜损耗 Pcu1，和转子铜损耗 Pcu2。它们是由定子电 流和转子电流流过定子、转子绕组而产生的。 1 2 11 3RIPCu (2-1) 式中，R1 为定子每相电阻;I1 为定子每相电流。 eCu SPP 2 (2-2) 式中，S 为转差率：Pe 为电磁功率。 电动机的铁损失包括磁滞损失和涡流损失，它是铁芯在磁场中受交变磁化作 用产生的。 231 BkfPFe (2-3)

3、 电气工程课程设计（报告） - 3 - 式中，k 为常数；f 为电源频率;B 为磁通密度。 由于： 11 EUB (2-4) 式中，为磁通量；E1 为定子绕组的感应电动势 U1 为定子绕组的相电压。 所以可以认为，铁损与端电压的平方成正比。由于转子电源频率很低(一般只 有 13Hz)，转子铁芯的损耗很小，因此可以认为：从空载到额定负载的范围内， 电动机的铁损耗 PFe，仅是定子铁芯损耗。 电动机的杂散损耗包括铁杂损耗和铜杂损耗。铁杂损耗发生在定子与转子的 齿中，是由于齿磁通在转子旋转时发生脉动而产生的，通常称为脉动损耗或表面 损耗。可近似认为:铁杂损耗与外加电压的平方成正比。铜杂损耗是由于高次

4、谐波 磁势的影响产生的。可近似认为：铜杂损耗与电流的平方成正比，随负载的变化 而变化。 可见，杂散损耗部分取决于电压，部分取决于电流。对于感应电动机来说， 铜杂损耗是主要的，约占电动机杂散损耗的 70%90%。感应电动机杂散损耗可由 测功机法、回馈法、反转法测得。它在总损失中占的比例很小。在小型铸铝转子 笼型感应电动机中，满载下杂散损失可达输出功率的 1%3%，在大型的感应电动 机中，杂散损失一般为输出功率的 5%。 2.1.2 电机的功率关系 当异步电动机以转速 n 稳定运行时，从电源输入的功率为 P1 1111 cos3IUP (2-5) 其中：U1 为定子相电压，I1 为定子相电流；co

5、s1 为定子边功率因数。 定子边铜损耗为： 1 2 11 3rIPCu (2-6) 其中：r1 为定子相电阻。 正常运行情况下的异步电动机，由于转子转速接近于同步转速，气隙旋转磁 B与转子铁心的相对转速很小，再加上转子铁心和定子铁心同样是用 0.5mm 厚 的硅钢片(大、中型异步电动机还涂漆)叠压而成，所以转子铁损耗很小，可忽略不 电气工程课程设计（报告） - 4 - 计，因此电动机的铁损耗主要为定子铁损耗，即： mFeFe rIPP 2 01 3 (2-7) 其中：PFe 为电动机铁损，PFe1 为定子铁损，IO 为励磁电流，rm 为励磁电 阻。 由三相异步电机的 T 形等值电路可以看出，如图 2.1 所示： 1 U 1 I 1 r 1 jx 2 r 2 jx 2 I m r mI m jx 21 EE 2 )1 ( r s s 图 2.1 三相异步电机 T 型等值电路 传输给转子回路的电磁功率 PM 等于转子回路全部电阻上的损耗。 s r Ir s s rIPPPP FeCuM 2 2 2 2 2 2 211 3 )1( 3 (2-8) 电磁功率也可表示为 22222 2 2 coscos3IEmIEPM (2-9) 其中 2 cos 为转子的内功率因数。转子铜损耗： MCu sPrIP 2 2 22 3 (2-10) 电磁功率PM 减去转子绕组中