基于能耗最小三相异步电动机节能优化控制
基于PLC变频器三相异步电动机正反的控制
基于PLC变频器三相异步电动机正反的控制【摘要】本文主要探讨了基于PLC变频器控制三相异步电动机正反转的技术及应用。
首先介绍了研究背景和意义，探讨了PLC在电机控制中的应用以及变频器在电机控制中的作用。
然后详细解析了三相异步电动机的工作原理，包括正转控制策略和反转控制策略。
论文对基于PLC变频器控制三相异步电动机正反转的应用前景进行了展望，并提出了未来研究方向。
通过本文的研究，可以更好地了解和掌握基于PLC变频器的电机控制技术，为相关领域的工程应用提供参考和指导。
【关键词】PLC，变频器，三相异步电动机，正反控制，应用前景，工作原理，控制策略，研究意义，研究目的，总结与展望，建议未来研究方向1. 引言1.1 背景介绍电动机是工业生产中常见的驱动设备，广泛应用于各类机械设备、生产线等领域。
传统上，电机的控制主要通过接触器、继电器等传统电气元件实现，存在操作复杂、维护困难、精度低等问题。
而随着自动化技术的发展，基于PLC和变频器的控制方案逐渐成为电机控制的主流模式。
三相异步电动机作为工业生产中最常见的电机类型，其工作原理复杂且性能优越。
正反控制策略是指根据实际需求来控制电机的正转和反转运行，实现精准控制和调节。
本文旨在探讨基于PLC和变频器的控制方案在三相异步电动机正反控制中的应用，为提高电机控制精度、降低能耗、提高生产效率提供技术支持和参考。
1.2 研究意义三相异步电动机在工业生产中应用广泛，其正反控制对于提高生产效率、降低能耗具有重要意义。
通过基于PLC（可编程逻辑控制器）和变频器对三相异步电动机进行控制，可以实现精确的正反转调速控制，提高生产线的灵活性和稳定性。
基于PLC变频器控制的电动机系统能够实现智能化、自动化控制，减少人力成本和操作复杂度。
研究基于PLC变频器三相异步电动机正反控制的意义还体现在技术创新和节能减排方面。
通过优化控制策略和参数设置，可以降低电机运行时的能耗，提高能源利用效率，符合现代工业制造对节能环保的要求。
异步电动机节能运行控制器设计
1绪论1.1异步电动机节能控制的意义随着我国工农业生产的迅速发展，电能的需求量越来越大，开发和节约能源已成当务之急。
作为一种重要的动力设备，异步电动机的用电量是非常大的。
这些异步电动机一般都是按照设计的负载进行选择的，但在实际使用中，大都经常处在轻载，甚至在空载下运行。
因此，“大马拉小车”的现象几乎是很普通的，如煤矿常用的胶带输送机、刮板机、绞车、压风机、机床等设备在大部分运行时间中，电动机的负荷变动都较大，其平均输出功率与最高输出功率之比一般为0.3～0.4，有的还更低。
电动机的负载率低，效率不高，电能的浪费现象十分严重。
1996年国家统计局统计数字表明，我国全国年发电量的60％为各种电机设备所消耗，其中90kW以内的中小功率异步电动机耗能占总电机耗能的70%，即消耗了4200亿度电。
按我国今年国家规定0.5元/kWh的电价计算，其折合人民币210亿元。
如果这些异步电动机能够节电10%，就可节约21亿元人民币。
2002年国家电力部统计数字表明，火力发电每kWh需投资约1元；三峡水电每kWh需投资约1.13元，建设周期13~17年；核电每kWh需投资2~3元；其他能源（太阳能、风能、海洋能等）每kWh需投资3~5元。
若仅按中小功率异步电动机节电10%计算，其年节电量相当于三峡电站的半年发电量，可节约国家投入电站建设资金50亿元左右，为国家节约大量能源和费用。
因此在目前我国工业生产不断发展，能源日趋紧张，环保要求日趋高涨的情况下，提高电机运行效率可以极大缓解能源紧张状况，提高国民经济效益，具有十分重要的现实意义。
1.2 异步电动机节能控制器的国内外研究现状和发展趋势为了提高电机的工作效率，多年来世界各国从电机的设计制造、电机的选择使用、电网供电管理等几个方面入手，作了大量研究工作，取得了较好的成果。
其中从电机的设计制造方面人手，开发出了高效节能电动机，使效率显著提高，可大量节能。
但这种电机造价较高，而且经济效果较大地取决于负载的情况，即对于长期工作于额定负载、连续运行的应用场合，其节能效果能达到最佳。
三相异步电动机能耗制动控制设计
（学校名字）《电机与拖动》课程设计三相异步电动机能耗制动控制设计Three-phase asynchronous motor brakingcontrol design学生姓名xxx学院名称xxx专业名称xxx指导教师xxxxx年xx月xx日摘要三相异步电动机是利用电磁感应原理实现电能转换成机械能的电工设备，三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。
三相异步电动机的能耗制动主要用于能耗制动的过程——迅速停机和能耗制动的运行——下放重物。
将电机与三相电源断开而与直流电源接通，电动机像发电机一样，将拖动系统的动能转换成电能消耗在电机内部的电阻中以实现三相异步电动机的能耗制动。
关键词三相异步电动机；能耗；制动；电磁感应AbstractThree-phase asynchronous motor is used to achieve the principle of electromagnetic induction to convert mechanical energy of electrical devices, three-phase asynchronous motor rotor speed below the speed of the rotating magnetic field, the rotor windings and the magnetic field because there is relative movement between the induced electromotive force and current, and interaction of electromagnetic and magnetic torque to achieve energy conversion.Three-phase induction motor is mainly used for dynamic braking braking process - the rapidrun-down and braking - decentralization of weight. Disconnect the motor with three phase power supply with DC power supply connected, the same motor as generator, the drive system's kinetic energy into electrical energy consumption in the motor's internal resistance in order to achieve the three-phase asynchronous motor braking.Keywords Three-phase asynchronous motor Energy consumption Brake Electromagnetic induction目录1 绪论 (1)1.1 课题的背景 (1)1.2 课题的意义 (1)1.3 本课题的主要工作 (1)2 三相异步电动机的结构和工作原理 (2)2.1 三相异步电动机的结构 (2)2.2 三相异步电动机的工作原理.............................................................. 错误!未定义书签。
三项异步电动机变频调速控制及其节能改造
三项异步电动机变频调速控制及其节能改造本文主要从三项异步电动机概述、三相笼型转子异步电动机的传统起动方式、三相异步电动机调速策略探讨、电动机节能注意事项等方面进行了阐述。
标签：三相异步电动机；调速；节能一、前言三项异步电动机在我国电网中应用非常广泛，技术也相对成熟，但是如何使其变频调速进行控制以及节能问题，都是需要进一步探讨与总结的重点问题。
二、三项异步电动机概述全国年总发电量的一半以上，耗能非常之高。
因此，加强和提高三相异步电动机的节能控制对我国电能的节约将会起到巨大的作用。
当电流在满负荷的情况下时，三相异步电动机的功效一般比较的高，可以达到85%左右。
但是，如果电流的负荷量下降的话，三相异步电动机的功效就会明显的降低。
因此，总的来说，三相异步电动机的功效还是比较低的。
如果我们通过对三相异步电动机节能控制，我们就会在这方面有所提高，从而提升电动机的运行效率，将会产生巨大的经济效益。
进行三相异步电动机的节能控制主要是从两方面的工作着手，首先就是要提升三相异步电动机的制造技术，而这方面如今已经取得了巨大的发展，另外一方面就是要做好电动机的运行控制技术，这才是我们进行电动机节能控制技术的关键。
三相异步电动机的功效是指三相异步电动机的输出功效同输入功效的比例，因此供电机的一部分电能是用来使电动机驱动的，即输入的功效，而另外一部分电能就会发生在三相异步电动机的自身损耗上，这就是我们所说的输出功效。
三相异步电动机的电能损耗主要是指电动机的铁和铜，而电动机的铜耗则是在电流通过电动机的铜线绕组时而产生的，相比之下，电动机的铁耗则是指电动机在运转的过程中，其定子和转子铁芯中产生的电流而发生的损耗，这主要是与电压有关。
电动机的损耗除了这两部分损耗外，还存在其他的损耗，但是这些损耗都比较小，可以忽略。
而三相异步电动机的节能原理就是在电压的负荷下降的时候，可以通过适当降低电源的电压的方法，从而减少电动机中铁耗，当电压下降的时候，相应的电流也会随之下降，这样也就降低了电动机中的铜耗，只有这样电动机的功效才会得到提高。
三相异步电动机能耗制动控制
江苏科技大学苏州理工学院20 届毕业设计（论文）三相异步电动机能耗制动控制系部：电子信息系专业名称：电气工程及其自动化班级：学号：作者:指导教师:二零年六月江苏科技大学苏州理工学院本科毕业论文三相异步电动机能耗制动控制Three phase asynchronous motor energy consumption brakecontrol摘要近几十年来，伴随着微电子技术、电力电子技术、电力拖动技术以及现代控制理论的研究和发展，中功率甚至小功率的电动机在人们日常活动中以及在社会工业农业生产都有极为普遍的的使用。
尤其是在城镇企业以及普通的家用电器里，就会要使用更多的中功率和小功率的电动机机器。
由于电动机是当今的工业农业生产、日常的生活和交通运输的重要设备，与电动机配套的控制设备机能依旧变为用户眷注的核心主题。
电动机的控制，包含了电动机的启动、调速以及制动电机。
异步电动机因为具有结构简单、体积小、性价比高、运行可靠、维修方便、运行的效率比较高、工作特性较好等优点，普遍的应用于电力拖动平台。
根据部分统计数据显示，异步电动机的耗电量约占全国宗发电量的40%前后。
伴随着节约型社会建设的口号和电动机生产技术的提高的现状，节约现有能源和改善电动机的制动效率具有非常重要的意义。
异步电动机的耗制动耗材多线路复杂，并要耗损一定的能量资源，需要额外加上一些直流的电源装置，因此看来设备的投资成本比较高，同时能耗制动的制动力较弱，在低速的时侯制动力矩太小，制动的冲击力太大,能量的消耗也大，这些始终是一项机电专家学者们探讨的重要的课题。
本文章是对三相异步电动机能耗制动控制做出了深刻的分析与设计，三项异步电动机是一种具备高效率、低磨损、低噪声的电动机的机种.本论文在介绍三相异步电动机中，解释了关于几种经常使用的制动方法的特色，对于各种制动的方式进行互相之间的技术比较，详细的解析了能耗制动的适用场所，对三相异步电动机能耗制动控制进行模拟仿真实验，为实际应用提供了科学的理论依据。
异步电动机节能调速控制策略
一
１ — ９
潍 坊 学 院 学报
２ １ 年 ８月 ０２
它 首先是 建立 一个 电动机 的损 耗模 型 ， 后 用 数学 方 法 找 到一 个最 优 的磁通 来 实 现损 耗 最 小 。此 法 然 的优点 是最优 励磁 电流 直接 由计算 得 到 ， 响应 速度 快 ， 需要 精确 的 电动机模 型参 数 ， 环境 变化 影 响大 ， 但 受 寻 优精度 较低 。 异 步 电动机使 用矢 量控制 时 ， 其稳 态励磁 电流 和转 矩 电 流是 解耦 的 ， 以独立 控 制 磁通 和转 矩 ， 可 因此 易 于实现 Ｌ ＭＣ控 制 。在 忽 略定子 与转子 漏感 情况 下 ， 异步 电 动机 在 同步 旋转 ｄ＿ ＿ｑ坐标 系 中 的稳 态 等效 电路如 图 ２所示［ 引。
关键 词 ： 异步 电动机 ； 变频调速 ； 率优化 ； 能控制 效 节
中图分 类号 ： ＴＭ３ ３ ４
文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： ６ １ ４ ８ （ ０ ２ ０ 一ｏ １ 一Ｏ １ ７ － ２ ８ ２ １ ）４ Ｏ ８ ４
目前 ， 步 电动机广 泛应 用于各 种交 流传 动场合 ， 异 已成为 主要 的动力 源 ， 在额 定 负载 附 近运 行 时 ， 其 电 动 机效率 还 比较高 ， 但轻 载时 则效率 明显 下 降 ， 成 了电能 的浪 费 。随着 能 源 紧缺 问题 的突 出 ， 步 电动 造 异 机 节能 问题 已经成 为交 流传 动控制 领域 的探讨 热点 。
１ 异步 电动机 的能量 流程
异 步 电动机在 将 电能转 换 成 机 械 能 的过 程 中， 需要 经 过几个 能 量 的传 递 环 节 ， 时也 造 成 了一 定 的能 量损 同 耗 。电源输 入 电动 机定 子绕 组 的 电功率 Ｐ ， 有小 部 分 消
基于单片机的三相异步电动机节能控制方法的研究
基于单片机的三相异步电动机节能控制方法的研究学生：指导教师：所在院系：所学专业：研究方向：摘要三相交流异步电动机是一种将电能转化为机械能的电力拖动装置。
它主要由定子、转子和它们之间的气隙构成。
对定子绕组通上三相电源后，产生旋转磁场并切割转子,获得转矩。
三相交流异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格便宜、过载能力强及使用、安装、维护方便等优点，被广泛应用于各个领域。
但在很多行业中电动机的使用并不合理，电机常常工作在轻载甚至空载状态下，这使得电动机的功率因数和效率很低，不仅浪费了大量电能，而且降低了电网的供电质量。
本论文重点研究：电机轻载时降低定子电压提高功率因数的电机节能方式。
调压节能的主回路一般都采用晶闸管调压电路由六只两两反并联的晶闸管组成，串接于电动机的三相供电线路上。
用单片机控制晶闸管触发角α的大小，调节交流电动机定子电压以减少电机的铁损及励磁电流，从而提高功率因数及运行效率。
关键词：三相异步电动机调压节能单片机晶闸管AbstractThree-phase ac induction motor is a kind of energy into mechanical energy of electric drive device. It mainly consists of stator and rotor and between them the air-gap constitutes. General of the stator winding, after three phase power of rotating magnetic field generated and cutting rotor, obtain torque.Three-phase ac asynchronous motor has simple structure, reliable operation, price cheap, overload ability and use, installation, maintenance convenience etc, are widely used in every field. But in many industries motor use did not reasonable, motors often work in light load even under no-load condition, which makes motor power factor and efficiency is very low, not only wastes a lot of energy, and reduces the grid power supply quality.This paper focuses on the research: motor stator voltage decrease when light load of motor improving power factor. Energy wayThe surge of main loop energy commonly pressure regulating circuit using thyristor by six two LiangFan parallel thyristor composition, strung meet in the three-phase power supply lines motor. Using single-chip microcomputer control thyristor trigger Angle alpha size, adjust ac motor stator voltage to reduce the iron loss and motor excitation current, so as to improve the power factor and operation efficiency.Key words: Three-phase asynchronous motor MicrocontrollerPressure regulating energy-saving Thyristor目录摘要 (II)Abstract (III)1.前言 (1)1.1节能的必要性 (1)1.2电动机节能控制的基本方法 (2)2.异步电机损耗分析及调压节能基本原理 (5)2.1 交流异步电机的能耗与效率的分析 (5)2.1.1能耗分析 (5)2.1.2电机的功率关系 (6)2.1.3效率与功率因数关系 (8)2.2降压节能原理 (9)2.2.1降压节能概述 (9)2.2.2不同负载情况下的降压节能分析 (10)2.2.3异步电动机降压节能估算 (13)2.2.4降压节电实用场合 (14)3.节能控制系统的硬件设计 (15)3.1节能控制系统总体方案设计 (15)3.1.1开关元件的选择 (16)3.1.2主控芯片的选择 (16)3.1.3片机最小系统 (18)3.1.4供电电源的设计 (19)3.2系统主要功能模块电路设计 (19)3.2.1复位电路设计 (19)3.2.2 功率因数检测电路设计 (20)3.2.3 电压电流检测电路设计 (22)3.2.4触发电路设计 (23)3.2.5三相不平衡保护电路设计 (24)3.2.6键盘及显示电路设计 (25)3.3系统的硬件抗干扰技术 (26)4.系统举例与分析 (28)4.1检测目的 (28)4.2 接线图 (28)4.3空载时降压对电机功率因数的影晌 (29)4.4不同负载率下电效果 (30)5.总结 (31)参考文献 (32)致 (33)1.前言1.1节能的必要性在世界围，21世纪潜伏着严重的能源危机，资源的消费速率远远超过了资源的再生能力，有限的储量和无限的需求使发生全球性能源危机的可能性一直存在。
三相异步电机节能控制技术研究
131中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.06 （下）在工业自动化领域中，大量自动化设备的运转都离不开电机，而交流异步电机作为所有电机中最常见的一种，凭借其简单的构造、低廉的价格与强大的过载能力，使其广泛应用于各个领域。
在三相异步电机使用时，需要根据其负荷最大值进行选型，不过实际上，其负载值是根据三相异步电机处于空载或轻载时所决定的，因此，三相异步电机的功率因数减小会降低其工作效率，从而导致电能被大量浪费。
为此，对三相异步电机的节能控制技术进行深入的研究，无论是从社会价值还是从经济价值上都是非常可观的。
1 三相异步电机的节能调压原理对于三相异步电机来说，其工作效率是由其输入功率和输出功率所决定的，两者之间的比值便是其工作效率，而三相异步电机在调压节能过程中，考虑到其轻载状态下的效率非常低，因此通过降低其输入端处的电压值，使电机的空载损耗随之降低，这样便可使电机的工作效率得到进一步提高。
在三相异步电机对能量的损耗分析中，其能量损耗主要体现在以下几个部分，分别是定子铜耗、铁耗、杂耗、转子铜耗与机械损耗，分别利用进行表示，则可得出以下计算公式，即该公式便是三相异步电机对能量的总损耗计算公式，在该公式中，能量在经过电机绕组时所产生的铜耗分别由与表示，相比于电流的平方值来说，两者之间呈现出正比例关系，而电机绕组在磁化后所产生的电流由表示，相比于供电电压的平方值，两者之间也同样呈现出正比例关系，而对于与来说，两者通常是固定不变的。
在降低三相异步电机的电压以后，会改变其气隙主磁通，使其以反比例的关系降低，根据，其定子中所产生的励磁分量同样会随之降低，该励磁分量由进行表示，这时因降低了饱和程度，使定子中的励磁分量值会因的冥次降低值而超过1。
不过Φ降低的过程中，当电机负载转矩不发生变化时，则电机转子中的电流强度也会随之增加，转子电流由表示。
在这种情况下，三相异步电机的工作效率和输出功率都是比较高的。
基于列车运行最小能耗的优化控制研究
基于列车运行最小能耗的优化控制研究
马婧;杨永清
【期刊名称】《四川建筑》
【年(卷),期】2017(37)4
【摘要】文章通过对列车运行过程的分析,利用再生制动能,以能耗最小为目标,从而建立优化控制模型.利用等时间步长△t简化模型算法,并通过遗传算法寻求全局最优解,并利用MATLAB编程计算以验证模型的有效性,得出列车运行工况与其能耗的关系,从而达到优化控制列车运行的目的.最后求得节能运行的速度曲线图,为今后类似的工程或实际列车运行控制提供节能方案.
【总页数】5页(P139-143)
【作者】马婧;杨永清
【作者单位】西南交通大学,四川成都610031;西南交通大学,四川成都610031【正文语种】中文
【中图分类】U260.15+3
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科技成果——基于电磁平衡调节的用户侧电压质量优化技术
科技成果——基于电磁平衡调节的用户侧电压质量优化技术适用范围机械行业冶金、化工、煤炭等行业中典型的三相异步电机负载行业现状风机、水泵、压缩机等三相异步电机负载是广泛应用于工业领域的重要基础设备，也是工业耗能较高的设备。
目前，在我国工业领域实际应用过程中，该类设备普遍存在“大马拉小车”的现象，造成极大的能源浪费。
据统计，目前由此造成的电能浪费约占其用能总量的5%-10%，具有较大的节能空间。
成果简介1、技术原理电机工作时的综合能量损耗包括恒定损耗、负载损耗和杂散损耗。
该技术通过采集用电设备端的电压、电流及功率因数等电气参数，并根据用电设备的自身特性进行参数计算和分析，确定用电设备的最佳工作点，即综合耗损最低时的工作点。
当用电设备的实际能耗大于最佳工作点的能耗时，装置的主控制单元会立即通过无扰动切换模块启动电磁式自耦调压器，调整用电设备的输入电压等电气参数。
通过多级调整从而使用电设备的实际工作状态达到或接近最佳工作点，优化用电侧用电质量，降低用电设备综合损耗，最终达到节电效果。
2、关键技术（1）最佳工作点追踪技术根据电机等负载的输出、电机自身阻抗特性及供电情况进行电机的最佳工作状态追踪和调整，调整电机的供电情况，使电机在能效转化最高、自身损耗最低的最佳供电状态下工作。
（2）无扰动切换技术无扰动切换技术由一次电路和控制电路两部分组成。
一次电路由调压变压器、补偿变压器和可控硅组成，控制电路部分主要以主控制器和触发板组成的控制电路组成。
一次电路中，调压变压器的一次绕组接成Y型，连接在稳压器的输出端，二次绕组连接在补偿器的一次绕组，补偿器的二次绕组连接在主回路中，通过控制可控硅的导通与关断来改变调压器的匝数，从而改变补偿电压的大小与极性，进而控制输出电压的大小。
该项技术可解决电压参数调整过程中保持电压的连续性问题，在切换过程中不产生谐波和尖峰、快速投档、不会产生断电和失压情况。
3、工艺流程将电磁式电能质量优化装置串联在电源和用电设备之间，装置中的数据采集模块（DCM）对设备的输出电压参数等进行采样，采样的数据进入中央计算模块（CPM），根据中央计算模块（CPM）对供电电压、电机工作电流、系统功率因数等电源、负载及负载率的情况进行最优化程序计算，得出此状态下电机工作的最佳工作点。