电气工程自动化中电机节能控制技术的创新与应用

引言：

全球能源危机愈发明显，人们的环保意识也显著提升。电气工程自动化方面对电机节能的需求愈发紧迫起来，电机作为工业生产和日常生活关键的动力装置。其耗费的电量一直较高，而传统控制方法效率偏低、能耗也高，于是在此情况下，探寻电机节能控制的新途径，加快应用高效节能电机及先进控制方式就变成发展趋势。因此，本文对电气工程自动化中电机节能控制技术的创新与应用进行了研究，以供参考。

一、电气工程自动化中电机节能控制技术应用的意义

在电气工程自动化系统中，电机属于能源消耗的主要装置。电机运作效率的好坏直接关联着整个系统的能耗水平，电机节能控制技术能对电机运行参数实施精确调节与改良，从而按照实际的负载需求来动态改变电机功率输出的大小。从成本方面来说，电机节能控制技术可以大幅度缩减企业的长期用电成本支出，减轻企业的经营负担，并且节能型电机先进控制技术的使用会削减设备因为长时间高负荷运转而引发的故障发生率，进而降低设备维修保养费用，增长电机的使用寿命。从而可以减少工业生产给环境带来的压力，助力实现“双碳”目标，促使行业向着绿色、低碳、环保的方向转变，为创建生态友好的社会作出贡献。

二、电气工程自动化中电机节能控制技术的应用

（一）变频调速技术

在电气工程自动化的电机节能控制技术体系中，变频调速技术因为明显的节能优势以及灵活的调控能力而成为应用范围最广的技术之一。其依靠电力电子器件的核心作用，通过改变电机供电电源的频率和电压来完成对电机转速的精确调节，从而达到节能的目的，变频调速技术可以依照电机的实际负载需求。动态调整运行状况，在工业生产中的风机、水泵系统中，传统的控制方法常常会借助调节挡板，阀门开度去控制流量，然而这种方式会导致很多的能量被浪费在节流过程中。而变频调速技术可以在系统需要的流量或者压力变小时，直接降低电机的供电频率，使电机的转速降低，减少输出的功率，从而实现降低电机能耗，为节能减排、降本增效提供帮助[1]。

（二）永磁同步电机技术

在电气工程自动化方面，永磁同步电机技术属于电机节能控制的前沿技术。其有着高效能量转换特点和优良的运行性能，给电机节能开拓了新道路，这种技术改良传统电机结构，用高性能永磁材料取代传统励磁绕组，从基础上改善电机运行效率。永磁同步电机依靠永磁体形成恒定磁场，不需要额外的励磁电流，除去励磁损耗，明显提升了电机效率。起的功率密度比传统异步电机更大，同样功率输出情况下，体积更小、重量更轻，缩减了材料耗费和机械损耗。在新能源汽车范畴，永磁同步电机当作驱动电机，具备高转矩密度，宽调速范围等优点，可让车辆在各种行驶状况下维持高效运转，减小整车能耗，增强续航里程。在工业传动系统中，纺织机械，数控机床之类的设备里，永磁同步电机反应迅速，控制准确度高，可以很好地配合负载的需求，削减能量的浪费情况，而且其还有功率因数高这一点，这样就能减小电网中的无功损失，进而优化整个电力系统的运行状况。

（三）能量回馈技术

电气工程自动化的电机节能控制体系中，能量回馈技术属于达成电能高效利用的关键一环。其冲破传统电机能耗方式，将电机制动或者减速期间所产生的电能加以回收再利用，从而优化系统总体能效。给电机节能拓展出新途径，传统电机在制动或者减速时，常常会采用电阻能耗制动，将电机产生的电能变成热能消耗掉，造成能源的浪费。能量回馈技术借助电力电子变换装置，将电机处于发电状态时产生的交流电，经过整流、滤波、逆变等步骤，转变成和电网同频，同相，同幅值的交流电，回馈给电网供其他设备使用，这样既削减了制动电阻的发热损耗，又缩减了设备的保养费用。而且将原本被浪费掉的电能再次利用起来，改善了整个系统的能源利用效率。

（四）电机能效监测与诊断技术

在电气工程自动化电机节能控制实践中，电机能效监测及诊断技术是达成细致化管理与节能改良的关键基础。其凭借智能化监测体系，即时搜集电机运行数据并展开深入剖析，给节能策略制订和调整赋予科学依据，是保证电机高效运作的关键技术方式。电机能效监测及诊断技术以传感器作为数据搜集中心，通过部署电压、电流、温度、振动等各类传感器，即时获取电机运行过程中的关键参数，使用数据传输网络把搜集到的数据汇总到监测平台，依靠数据分析算法和能效评判模型，对电机的运行状况和能效水平执行全面评判。通过计算电机的输入功率、输出功率以及能效比，来判定电机是不是处在高效运行区间，一旦察觉到电机存在效率低下的情况，出现异常损耗等状况，系统就能迅速找出故障缘由，可能是绕组短路，轴承磨损，负载不相适应之类的毛病。在工业生产中，大型电机群的运行情况千变万化，借助这项技术，可以针对每台电机展开精确的能效分析，及时察觉那些“带病运行”或者低效运行的电机，进而针对这些电机制订出节能改良计划，调整控制策略，从而对后面的节能工作不断改进给予数据支撑[2]。

三、电气工程自动化中电机节能控制技术的创新

（一）智能化与数字化融合创新

在电气工程自动化范畴，物联网、大数据、人工智能等前沿科技的迅猛发展。电机节能控制技术正在朝智能化，数字化方向深度转型，智能传感器与高速通信技术的广泛应用，搭建起电机运行状态的全方位监测网络，可以及时获取电压，电流、温度、转速、振动等多维度的重要参数。通过工业以太网，5G 等通讯协议，把这些数据迅速传送到中央管理平台，依托大数据分析平台，系统可以深入挖掘并处理大量的运行数据，凭借机器学习算法创建起电机运行规律模型，从而形成起准确的能效评判体系。可以随时算出电机的能效比，准确找到低效运转的环节，人工智能算法的全面渗透，使得电机节能控制系统具备自主学习和智能决策的能力，保证电机一直处于最佳的运行状态。

（二）多技术协同创新

电气工程自动化领域，单一节能技术在电机能效提升上存有固有局限，无法应对复杂工况下的深度节能需求。多技术协同创新便成为突破方向，比如，变频调速技术与智能控制算法的融合，变频调速技术可做到电机转速的精确调节，不过当面临动态变化的负载时，单独的变频控制很难达成最佳能效，将模糊控制，神经网络等智能控制算法嵌入变频调速系统后，系统就能根据负载随时改变，迅速分析并自动调整控制参数，让电机一直处在高效节能区间，对比单纯变频调速，节能效果明显改善，从而大幅度提高系统的整体能效[3]。

结论：

总之，电机节能控制技术的更新与应用，是电气工程自动化实现绿色转型的关键所在。从控制策略改进，到新材料，新驱动技术的应用，许多创新成果都在现实得到了证实。未来，伴随着智能控制技术，新能源技术的结合会越来越深，电机节能控制技术将会朝着智能化、集成化方向前进，不断地推进技术创新和使用范围扩大，既有利于各行各业降低能源费用，也对达成“双碳”目标有所贡献，为全球能源可持续发展贡献力量。

参考文献：

[1] 汪靖 , 郑巧 . 节能技术在电气自动化工程中的应用 [J]. 现代工业经济和信息化 ,2024,14(10):139-141.

[2] 田辉 . 新能源应用与电气工程节能技术分析 [J]. 集成电路应用 ,2024,41(08):102-103.

[3] 邝艳苹 . 电气工程自动化信息技术关键及其节能设计要点 [J]. 电子元器件与信息技术 ,2024,8(08):175-177.