摘要：三相異步電動機的分類：

1、按三相異步電動機的轉子結構形式可分為鼠籠式電動機和繞線式電動機。

2、按三相異步電動機的防護型式可分為開啟式（IP11）三相異步電動機、防護式三相異步電動機（IP22及IP23）、封閉式三相異步電動機（IP44）、防爆式三相異步電動機。

3、按三相異步電動機的通風冷卻方式可分為自冷式三相異步電動機、自扇冷式三相異步電動機、他扇冷式三相異步電動機、管道通風式三相異步電動機。

4、按三相異步電動機的安裝結構形式可分為臥式三相異步電動機、立式三相異步電動機、帶底腳三相異步電動機、帶凸緣三相異步電動機。

5、按三相異步電動機的絕緣等級可分為E級、B級、F級、H級三相異步電動機。

6、按工作定額可分為連續(xù)三相異步電動機、斷續(xù)三相異步電動機、間歇三相異步電動機。

關鍵詞：三相異步電動機  節(jié)能技術

    0 引言

    三相異步電動機是廣泛使用的一種動力機械，每年的耗電量占我國總耗電量的50%以上。在滿負荷工況條件下，電機的效率一般較高，通常在80%左右；然而，一旦負荷下降，電機的效率便隨之顯著下降。因為電機選型時是按最大可能負荷和最壞工況所需的功率而定的，多數(shù)電機在大部分運行時間的負荷率都在50%～60%，所以實際運行時的效率都是比較低的。因此，提高這部分電機的運行效率，有著巨大經(jīng)濟效益和社會效益。

    1 節(jié)能原理

    電機的效率是電機輸出功率與輸入功率的比值的百分數(shù)。因此供電機的電能即輸入功率并不僅用來驅動電機即輸出功率，還有一部分將成為電機固有的損耗。電機的主要損耗為銅耗和鐵損，其中銅耗是由于電流流過電機繞組而產(chǎn)生，與電流的平方成正比；鐵損是由于定子和轉子鐵芯中的磁化電流而產(chǎn)生，與供電電壓成正比。其它損耗很小，可忽略。調壓節(jié)電原理是當負荷下降時，可以適當降低電源電壓以減少鐵損，同時電流隨之下降也減少了銅損及無謂的浪費，此時電機的效率將得到改善。電機負荷的檢測通常采用功率因數(shù)法進行：電機負荷大，則它的功率因數(shù)大；電機負荷小，則它的功率因數(shù)小。

    2 技術難點及解決

    2.1 功率因數(shù)角的檢測。通常情況下電流波形是完整的，通過檢測電壓和電流的過零點獲得的相位差即是功率因數(shù)角。但本控制器由于采用了可控硅交流調壓，當導通角較小時，電流波形出現(xiàn)斷續(xù)。電流繼續(xù)使電流過零檢測失效。為此，我們采取電流與微電平比較來獲取其正半周連續(xù)波形的部分，進而取得近似的相位差。

    2.2 電壓和電流有效值的檢測。一般按有效值的定義進行檢測的電路需要用到模擬乘法器，因而電路比較復雜，成本也高。由于有效值和絕對平均值之間存在一定的對應關系，并且此處對檢測精度要求不高，故我們先檢測絕對平均值，再轉化為有效值。

    2.3 強干擾下的系統(tǒng)加固。如果本電器工作在工廠的惡劣環(huán)境下，強電磁干擾會嚴重影響微機系統(tǒng)的正常工作，為此我們采取了多種保護措施：將數(shù)字電路部分單獨安裝在金屬機殼中，以屏蔽空間電磁干擾；選用優(yōu)質開關電源和傳感器，以減少從線路串入的干擾；在微機外圍電路中廣泛采用串行接口芯片，以簡化電路板布線；采用廣泛使用的WDT電路，提高軟件抗干擾能力。

    2.4 可控硅的移相觸發(fā)電路。在三相交流調壓電路中，一個很重要的指標是三相平衡問題。以前的三相交流調壓常采用3個單相移相觸發(fā)芯片設計（如TA785），要細心調試才能達到三相平衡。我們采用最新推出的三相移相觸發(fā)芯片AT787，簡化了電路設計，使該電路免于繁雜的調試；同時還采用了可控硅的強觸發(fā)技術，使其觸發(fā)得更準確。

    3 硬件設計

    本控制器主要由3部分組成：可控硅及移相觸發(fā)電路部分，接收控制板的控制信號，實施交流電壓的調節(jié)；信號檢測板部分，接收傳感器的信號并進行處理，得到標準電壓和電流的有效值及功率因數(shù)有送控制板；單片機控制板部分，接收信號檢測板的信號，通過控制運算發(fā)出控制信號到移相觸發(fā)電路，實施最佳功率因數(shù)控制，同時控制板還通過鍵盤顯示面板對控制器參數(shù)進行修改，并顯示控制器運行狀態(tài)。

    例如：從同步變壓器來的三相過零信號經(jīng)C1、C2、C3電容耦合到6V的直流信號上送入18、2、1腳。TC787對其進行過零檢測，經(jīng)積分電容C4、C5、C6形成以過零點為起點的三角波，與由VR引入的觸發(fā)控制信號比較，再經(jīng)C7調制成觸發(fā)脈沖，由12、9、10、7、8、11腳輸出，由脈沖變壓器驅動可控硅。

此電路基于基本的絕對值電路，增加了濾波電容C1，將交流信號的絕對值變?yōu)槠骄?；合理設計R5的阻值，將平均值變?yōu)橛行е怠?/p>

    電壓信號VA和電流信號IA經(jīng)與微電平信號REF比較，取得電壓和電流信號的正半周；經(jīng)RC濾波后由信號“或”電路，形成含有功率因數(shù)角的信號；由單片機去除其中的電壓半周期，即得功率因數(shù)角。

    TLC0834是4路8位A/D轉換器，采集1路電壓和3路電流信號；TLC5615是10位串行D/A，將控制量變?yōu)槟M電壓信號，去控制可控硅交流調壓；X25045是含WDT和EEPROM的多功能電路，負責單片機系統(tǒng)的安全監(jiān)視和重要參數(shù)的保護；SN75176是RS485接口，實現(xiàn)連網(wǎng)監(jiān)控。

    4 軟件設計

    單片機軟件采用C51語言編程，C51與匯編語言相比，有編程效率高、代碼易維護等優(yōu)點。程序主要由鍵盤與顯示監(jiān)控部分、串行接口芯片驅動部分和信號采集與實時控制部分組成。

    串行接口芯片驅動部分，主要是根據(jù)芯片廠商時序圖，以單片機的I/O口模擬串行口，以實現(xiàn)對串行芯片的讀寫操作。本課題由于單片機I/O較多，各個芯片采用單獨的I/O信號。

    信號采集與實時控制部分，以實時時鐘為基準，采集電壓電流信號對系統(tǒng)的安全進行監(jiān)視。采集功率因數(shù)信號與最優(yōu)值比較，以PI控制算法進行運算，適時發(fā)出控制指令，對電動機進行調壓，使其運行于高效率狀態(tài)。

    5 系統(tǒng)調試
    在系統(tǒng)調試過程中，我們發(fā)現(xiàn)并處理了如下幾個問題。

    5.1 電動機可控硅交流調壓的穩(wěn)定性問題。由于電動機是大電感性負載，在按外三角接法時最好采用半控形式。其中的數(shù)據(jù)管發(fā)揮了吸收諧波的作用。要使用全控形式，最好采用內三角形式。該接法中各個繞組單獨供電，繞組之間不會產(chǎn)生相互干擾。

    5.2 三相調壓移相觸發(fā)板的器件選擇問題。3個積分電容的值必須相互一致，誤差在1%以內，調制電容C7的值不能太大，耦合電容C1、C2、C3亦不能太大，不然會使電路不能長期運行，或出現(xiàn)三相的不平衡。

    5.3 節(jié)電控制器的最佳功率因數(shù)設定問題。最佳值一般在0.85附近，風機可以設定在0.9附近，針對不同電機而稍有不同。如果超出了此范圍，則屬不正常現(xiàn)象。因為電動機從理論上有一個在75%～80%負載率附近的最高效率點，若電動機老化而無此特性，則節(jié)能不能成立。應用中必須注意此原則。

    三相異步電動機的節(jié)能范圍還很廣，有待于進一步研究和探討，爭取為國家為社會做出我們應有的貢獻。