分析电机节电器的节电原理与性能特点

电机节电器节电原理
    电动机是工矿企业生产中使用量及耗电量最多的一种电气设备。在电机拖动系统中，往往以最高负载量加上裕量来设计参数及选型，而在实际的运行中，大部分的电动机不是满载运行，而是工作于满电压、满速度而负载荷较小的状态；对于负载波动频繁的电机，在满载运行的同时，也会有很大比例的空载运行时间。
    负载的变化会随着实际需求变化，因此，大多数情况存在大功率电机拖动小负载的情况（即常说的“大马拉小车”）。由电机设计和运行特性可以知道，电动机在满载运行时效率最高,功率因数COSΦ最佳；轻载运行效率降低、COSΦ也降低，空载时COSΦ甚至降到0.3以下，所以在轻载运行时电机的电能浪费较大。
    这是因为当电机从满载变化到轻载、空载时，定子电流有功分量减小，而励磁的无功电流基本不变（所以COSΦ降低）；由于励磁无功电流基本不变，则空载损耗中占主要成份的定子铁损耗，一点没有减少，所以效率很低。
    下图表示典型的电机损耗与负荷的关系。

    如果适当降低定子电压，见电机定子感应电势公式：
     U1≈E1=4.44F1N1KN1Φm   其中: N1—定子每相绕组串联匝数；F.K.N1是常数。
    由于轻载、空载时定子电流很小，可以忽略定子绕组的漏阻抗压降，所以U1≈E1，当其它条件不变时，降低定子电压U1，则Φm比例下降,也即励磁无功电流IM也成比例下降，这样定子电流中的无功分量减少了，COSΦ就提高了，适当控制可以接近最佳值。
    另外，其它条件不变，定子铁耗：PFel= PFeIN ×(U1/ UIN)2
    其中：PFel—定子铁耗；PFeIN —定子额定铁耗；UIN —定子额定端电压。
可以看出，随着U1下降，PFel以平方比例迅速下降，这样轻载、空载时占主要损耗的铁耗大量减少，使电机的运行效率大大提高，这就是电机节电器轻载降压节电的道理。

电机节电器的性能特点

    中矿电机节电器通过内置的工业计算机实时检测电动机的负荷情况，分析负载大小和变化趋势，计算出供给电动机最佳电压、电流，通过快速控制可控硅的导通角的大小，控制电机的供电电压，使电机的输出功率与负荷转矩精确匹配。使电机可在空载和大多数负荷情况下保持较高恒定的电机效率。
其控制原理图如下：

    同时，电机节电器还具备完善的软启动和软停车功能，可电机连续平滑地启动，消除了常规启动方式伴随电机启动所产生的机械冲击和大启动电流，有效降低轴承和皮带的磨损及链条、齿轮的机械应力，从而延长电机的使用寿命，降低维护成本，尽可能地降低用电费用。
    电机节电器通过电流和电压监测实现对电动机的全面保护，包括过载，限流，短路，缺相，欠压/过压，等多项保护，还能实现故障时自动旁路运行，设备正常运行。
    电机节电器安装方便，直接串接在原电机主回路中，不改变原来和操作方法，而且方便实现就地控制，远程控制，集中控制等多种方式。
    电机节电器的适用于异步感应电机的节电控制，可广泛应用于各种动力设备和加工机械上负荷频繁变化或转速恒定，但不满负荷运行电机，尤其是低负荷率，低功率因数节电效果更为显着。