降低异步电动机的总损耗的方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及异步电动机技术领域，涉及一种降低异步电动机的总损耗的方法、装置及存储介质。

背景技术：

电动机作为重要的动力装置，已经被广泛应用在我国冶金、电力、石化、煤炭、造纸、建材制造等各个部门，电动机其用电量占全国工业用电量的60％-70％。然而由于我国设备设计选型富裕量较大，设备长期在低负荷区运行，“大马拉小车”现象严重。当电动机工作在额定负载附近时，它的效率很高，而在实际使用中，大多数电动机经常处于轻载，甚至空载下运行，电动机的负载率很低，其有功电流很小，而无功电流基本无变化，故此时电动机的功率因数很低，效率低下，对于长期轻载运行下的异步电动机，存在很大的节能空间。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种降低异步电动机的总损耗的方法、装置及存储介质，以至少解决相关技术中长期轻载运行下的异步电动机效率低下的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种降低异步电动机的总损耗的方法，包括：获取所述异步电动机的参数；当所述异步电动机的参数满足预先设定的条件时，调节所述异步电动机的频率或压频比，以降低所述异步电动机的总损耗。

根据本发明的一个实施例，提供了一种降低异步电动机的总损耗的装置，包括：参数获取单元，用于获取异步电动机的参数；调节单元，所述调节单元用于：当所述异步电动机的参数满足预先设定的条件时，调节所述异步电动机的频率或压频比，以降低所述异步电动机的总损耗。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质。该存储介质设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：获取所述异步电动机的参数；当所述异步电动机的参数满足预先设定的条件时，调节所述异步电动机的频率或压频比，以降低所述异步电动机的总损耗。

通过本发明，在预先设定的条件下，对异步电动机的频率或压频比进行调节，降低异步电动机的总损耗，以至少解决相关技术中，长期轻载运行下的异步电动机效率低下的问题，提高了异步电动机的运行效率，达到了节能的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的降低异步电动机的总损耗的方法流程图；

图2是根据本发明实施例的降低异步电动机的总损耗的装置结构框图；

图3是根据本发明实施例的异步电动机的等值电路图；

图4是根据本发明实施例的异步电动机恒压频比下频率与电气损耗ΣP的关系图；

图5是根据本发明实施例的异步电动机恒压频比下频率与效率η的关系图；

图6是根据本发明实施例的异步电动机恒压频比下频率与ΣP的关系图；

图7是根据本发明实施例的异步电动机恒压频比下频率与效率η的关系图；

图8是根据本发明实施例的5.5kW异步电动机非恒压频比下调频的电气能耗图；

图9是根据本发明实施例的5.5kW异步电动机非恒压频比下调频的电气能耗图；

图10是根据本发明实施例的5.5kW异步电动机非恒压频比调频电气损耗图；

图11是根据本发明实施例的5.5kW异步电动机非恒压频比调频电动机总损耗图；

图12是根据本发明实施例的5.5kW异步电动机调频P1、U和f理论计算关系图；

图13是根据本发明实施例的5.5kW异步电动机调频P1、U和f实测关系图；

图14是根据本发明实施例的5.5kW异步电动机非恒压频比下调频的电气能耗图；

图15是根据本发明实施例的5.5kW异步电动机非恒压频比下调频的电气能耗图；

图16是根据本发明实施例的5.5kW异步电动机非恒压频比调频电气损耗图；

图17是根据本发明实施例的5.5kW异步电动机非恒压频比调频电动机损耗图；

图18是根据本发明实施例的5.5kW异步电动机调频P1、U和f理论计算关系图；

图19是根据本发明实施例的5.5kW异步电动机调频P1、U和f实测关系图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

在本实施例中提供了一种降低异步电动机的总损耗的方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S101，获取异步电动机的参数；

步骤S102，当异步电动机的参数满足预先设定的条件时，调节异步电动机的频率或压频比，以降低异步电动机的总损耗。

可选地，预先设定的条件包括预先设定的恒压频比关系和预先设定的非恒压频比关系；

当异步电动机的参数满足预先设定的恒压频比关系时，调节异步电动机的频率，以降低异步电动机的总损耗；

当异步电动机的参数满足预先设定的非恒压频比关系时，调节异步电动机的压频比，以降低异步电动机的总损耗。

通过上述步骤，根据异步电动机的参数是否满足恒压频比的关系，调节异步电动机的频率或压频比，降低异步电动机的总损耗，提高了异步电动机的运行效率，达到了节能的目的。

可选地，获取异步电动机的参数之后，方法还包括：调节异步电动机的定子电压，以使异步电动机的定子每相绕组感应电动势与异步电动机的频率的比值恒定。

需要说明的是，在调节过程中，保持异步电动机的定子每相绕组感应电动势与异步电动机的频率的比值恒定是为了保持磁通不变。为此，当频率变化时，必须同时采取补偿电动机定子压降的方式改变电动势的大小，使电动势与频率的比值E1/f为常值。

可选地，异步电动机的总损耗满足：ΣP＝P_u+P_v，其中，P_v为异步电动机的等值电路中电阻R₁和R'₂上消耗的有功功率，P_u为等值电路中电阻R₁和R_m上消耗的功率。

可选地，P_u满足：其中，g为等效电导，满足：其中，m₁为异步电动机的相数；U₁为每相绕组的电压；R₁为定子电阻；R_m为励磁阻抗；X₁为定子漏抗；X_m为励磁漏抗。

可选地，P_v满足：

其中，s为转差率；T_e为异步电动机的电磁转矩；Ω₁为同步机械角速度；R"₁＝c₁R₁；其中，R₁为定子电阻；R'₂为转子电阻；c₁＝1+X₁/X_m，其中，X₁为定子漏抗；X_m为励磁漏抗。

可选地，调节的异步电动机的频率f₁满足：

其中，U₁为电源电压；f₁为异步电动机的频率；R₁为定子电阻；R_m为励磁阻抗；R"₁＝c₁R₁；其中，R₁为定子电阻；R'₂为转子电阻；c₁＝1+X₁/X_m，其中，X₁为定子漏抗；X_m为励磁漏抗；T_L为负载转矩；m₁为异步电动机的相数；p为异步电动机的功率；L_m为定、转子间互感；L₁为定子自感。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。

实施例2

在本实施例中还提供了一种降低异步电动机的总损耗的装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“单元”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

如图2所示，该装置包括：

参数获取单元10，用于获取异步电动机的参数；

调节单元20，调节单元用于：当异步电动机的参数满足预先设定的条件时，调节异步电动机的频率或压频比，以降低异步电动机的总损耗。

可选地，预先设定的条件包括预先设定的恒压频比关系和预先设定的非恒压频比关系，当异步电动机的参数满足预先设定的恒压频比关系时，调节异步电动机的频率，以降低异步电动机的总损耗；

当异步电动机的参数满足预先设定的非恒压频比关系时，调节异步电动机的压频比，以降低异步电动机的总损耗。

可选地，该装置还包括定子电压调节单元，定子电压调节单元用于获取在异步电动机的参数之后，调节异步电动机的定子电压，以使异步电动机的定子每相绕组感应电动势与异步电动机的频率的比值恒定。

需要说明的是，上述各个单元是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

实施例3

本发明的实施例还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：

获取异步电动机的参数；当异步电动机的参数满足预先设定的条件时，调节异步电动机的频率或压频比，以降低异步电动机的总损耗。

可选地，预先设定的条件包括预先设定的恒压频比关系和预先设定的非恒压频比关系；

当异步电动机的参数满足预先设定的恒压频比关系时，调节异步电动机的频率，以降低异步电动机的总损耗；

当异步电动机的参数满足预先设定的非恒压频比关系时，调节异步电动机的压频比，以降低异步电动机的总损耗。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

可选地，在本实施例中，处理器根据存储介质中已存储的程序代码执行：

获取异步电动机的参数；当异步电动机的参数满足预先设定的条件时，调节异步电动机的频率或压频比，以降低异步电动机的总损耗。

可选地，预先设定的条件包括预先设定的恒压频比关系和预先设定的非恒压频比关系；当异步电动机的参数满足预先设定的恒压频比关系时，调节异步电动机的频率，以降低异步电动机的总损耗；当异步电动机的参数满足预先设定的非恒压频比关系时，调节异步电动机的压频比，以降低异步电动机的总损耗。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

实施例4

本实施例是本申请的可选实施例，用于结合具体的使用场景对本申请进行详细说明：

在异步电动机的调速系统中，变压变频调速系统是控制性能最好，效率最高的系统。V/F控制方式是在改变电动机电源频率的同时，也改变电动机电源的电压，使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的效率、功率因子不下降。因为控制的是电压和频率之比(U/F)，所以称作U/F控制。异步电动机中，转子转速低于气隙旋转磁场的旋转速度即同步转速，故在转子回路中，将产生转差电动势，该电动势产生转子电流，转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩。异步电动机定子每相绕组感应电动势有效值公式为：

E₁＝4.44f₁N₁K_dp1Φ_m (4-1)

式中，E₁为气隙磁通在定子每相绕组感应电动势的有效值(V)；f₁是定子供电频率(Hz)；N₁是定子每相绕组串联匝数；k_dp1是基波绕组系数；Φ_m是每极气隙磁通量(Wb)。

因此，当电动机结构参数确定时，则根据公式得：

另外，电动机的电磁转矩为：

式中，称为转矩因子；

——转子电压与电流的相位差；

——转子每相电路功率因子；

T——电动机的电磁转矩(N·M)。

由式(4-1)推断，若E₁不变，当定子电源频率f₁增加，将引起气隙磁通Φ_m减少，而由式可知，Φ_m减少又引起电动机电磁转矩T减少，这就出现了频率增加，而负载能力下降的情况。当E₁值一定时，如果降低频率f₁，则主磁通Φ_m要增大。电动机的主磁路本来就有点饱和，Φ_m再增加，势必使主磁通过饱和，励磁电流猛增，这是不允许的。为此，在调节频率的同时，必须对定子电压进行协调控制，但控制方式随运行频率在基频以下和基频以上而不同。

在基频以下调速，要保持磁通Φ_m不变，当频率f₁变化时，必须同时改变电动势E₁的大小，使E1/f为常值，即采用恒定电动势与频率比的控制方式。由于电动机的感应电动势检测和控制比较困难，恒定E1/f控制的稳态性能优于恒定U1/f控制，恒定E1/f控制是在恒定U1/f控制中采取补偿电动机定子压降后所追求的目标。根据异步电动机定子电压方程式：

U₁＝E₁+I₁Z₁ (4-4)

式中I₁——定子电流(A)；

Z₁——定子阻抗(Ω)。

在变频器输出频率低于供电的额定电源时变频调速系统属于恒转矩调速，但是在频率较低时，定子漏阻抗压降已不能忽略，因此采用人为地提高定子电压，以补偿因漏抗造成的压降。

在基频以上调速时，当电动机的电压随着频率的增大而身高时，若电动机的电压已达到电动机的额定电压，继续增加电压有可能破坏电动机的绝缘性能。为此，在电动机达到额定电压后，即使频率增加仍维持电动机电压不变。这样，电动机所能输出的功率由电动机的额定电压和额定电流的乘积所决定，不随频率的变化而变化。在基频以上调速时，频率可以从基频往上增加，但电压却不能超过额定电压，此时，变频调速系统的就属于恒功率调速。

对异步电动机变频后的损耗分析，异步电动机的变频调速是通过变频器对其异步电动机的电源进行变频，整个调速装置是由变频器和电动机构成。其损耗是指整个装置系统的输入功率与输出功率之差。提高其整个系统的效率的主要途径就是减少损耗，所以我们首先要对变频器与异步电动机的各项损耗进行分析。

以下对变频器的损耗进行分析：变频器损耗主要是由电力电子器件本身的损耗与驱动损耗两部分组成。当前变频器的电力电子器件以低驱动损耗的IGBT为主，可以忽略其驱动损耗，这样变频器损耗主要就是电力电子器件的损耗，主要包括器件的通态损耗和开关损耗。通态损耗取决于器件的管压降和负载电流，开关损耗取决于开关频率和负载电流，变频器损耗随着电流有效值的增大而增大，由此可以建立如下的损耗表达式：

表达式中，P_inv是变频器损耗，K₁、K₂是由开关器件决定的相关系数，i_s为相电流的有效值。

异步电动机的损耗主要分为：①定子与转子绕组中电流通过产生的铜损，最终以热量的形式耗散，分为定子铜损和转子铜损两部分；②定转子铁芯中磁场产生的铁损(包括磁滞损耗和涡流损耗)；③由于风扇和轴承转动所引起的通风和摩擦损耗，又称为机械损耗；④气隙磁场高次谐波产生的杂散损耗。

对于本文主要研究的是异步电动机的恒转矩负载变频调速，变频器的调速的原理是：U₁/f₁＝C为常数，使电源电压U₁及频率f₁成正比变化，实现调节输出。根据式(4-1)得：

Φ＝U₁/4.44f₁N₁K_dp1(4-6)

由式(4-6)可见，对于实验室被试异步电动机来说，4.44，N₁，K_dp1为常数。而调频分为恒压频比和非恒压频比这两种方式：对于恒压频比调频，异步电动机的磁通φ不变，所以定转子电流保持不变；对于非恒压频比调频，由于考虑到异步电动机的磁通饱和，导致损耗增加，一般压频比往下调，但不是恒值。异步电动机的磁通φ下降，定转子电流减小。当频率f₁通过变频器往下调，对异步电动机的各项损耗变化分析如下：

(1)定子铜耗P_cu1：在异步电动机恒压频比下变频由于是恒压频比，所以电动机的磁通φ保持不变，定子电流不变，不计温度对其的影响，P_cu1不变；在非恒压频比下，电动机的磁通φ下降，定子电流变小，所以P_cu1减小。

(2)转子铜耗P_cu2：在异步电动机恒压频比下变频由于是恒压频比，所以电动机的磁通φ保持不变，转子电流不变，不计温度对其的影响，P_cu2不变；在非恒压频比下，电动机的磁通φ下降，转子电流变小，所以P_cu2减小。

(3)铁耗P_Fe：由P_Fe＝K·f^1.3·B²可知，在异步电动机恒压频比下变频由于是恒压频比，所以电动机的磁通φ保持不变，当频率f₁下降时，P_Fe也下降；在非恒压频比下，电动机的磁通φ下降，当频率f₁下降时，P_Fe同样也下降。

(4)机械损耗p_m：机械损耗取决于异步电动机的转速，由于空载到额定负载转速变化不明显，一般情况下被认为是不变损耗。但是频率变化时，电动机的转速也会下降，所以不管是哪种方式调频，机械损耗都是下降。

(5)杂散损耗p_a：由于难于测算，一般采用估算的方式来计算，所以本文暂且认定是不变。

由上述分析可知，异步电动机在恒压频比下调频，定转子的铜耗不变，铁耗下降，机械损耗下降，杂散损耗不变，总损耗下降；异步电动机在非恒压频比下调频，定转子的铜耗下降，铁耗下降，机械损耗下降，杂散损耗不变，总损耗下降。

异步电动机稳态运行时，其机械负载对于电动机来说只是要求二个转矩T和转速n的运行参数，即在某一转速下的异步电动机提供特定的电磁转矩[。

根据被测试电动机的额定电压为380v，工频为50Hz，其压频比K为7.6。可得：

将各参数值代入上式，得：

由式(4-7)对f进行求导：

dΣP/df＝0 (4-8)

当异步电动机的负载转矩T为其额定转矩时，均没有最优频率。异步电动机的恒压频比变频节能时，其电气损耗随着频率的下降而减少，故在频率最小处时，电气损耗最小。当U1/f1等于常数，且等于7.6时，异步电动机的主磁通Φ_m近于常数，其最大转矩表达式为：

由式(4-9)，来确保异步电动机的变频节能时，频率f变小导致Tm的减小，但是Tm必须大于异步电动机的负载转矩值，同时预留20％的富余余度。

根据异步电动机的Γ型等值电路(图3)，设定异步电动机的电气总损耗：

由：

将式(4-10)代入式(4-9)，得：

令：

dΣP/dω＝0 (4-13)

即可以求得最优压频比：

从式(4-14)中，可以继续推出三相异步电动机在非恒压频比节能下的最优频率f1以及最优电压U1，分别为：

或

从式(4-14)可以得出，异步电动机在一定的负载下，对于某一特定的电动机来说，通过变频器非恒压频比调频节能，存在着一个最优压频比值使得电动机的电气损耗最小。即在实际工程项目中，对于一异步电动机拖动不同的负载来说，在每个负载下，只要确定异步电动机的电压，就可以求出最优频率使电动机的电气损耗最小。

对异步电动机在恒转矩负载下进行变频调速，由于通常希望其主磁通保持额定保持不变，变频器的变频方式是恒压频比，所以满足的电动机的主磁通不变的要求。

现对异步电动机的恒压频比的变频调速测试：

以下讨论在1/4负载下异步电动机恒压频比的变频节能：

现以一台5.5kW的三相异步电动机为研究对象，当它拖动其1/4负载恒转矩的情况下，通过变频器对异步电动机以恒压频比的方式变频节能。测试的数据如表1所示：

表1恒压频比调频方式下5.5kW异步电动机的能耗测试数据

对表1中产生的异步电动机在恒转矩恒压变频比调速下的数据进行相应的处理，通过公式分别计算出P_u、P_v和ΣP等一系列分析参数，最后异步电动机的损耗功率ΣP和输出功率P2相加得出P1，具体计算结果见表2：

表2恒压频比调频方式下5.5kW异步电动机的能耗计算分析

当U1/f1等于常数，且等于7.6时，异步电动机的主磁通Φ_m近于常数，通过式(4-9)看出，降低频率f1时，其最大转矩Tm不为常数。具体Tm计算值看表3：

表3恒压频比调频方式下5.5kW异步电动机的最大转矩值

从表3可以看出，5.5kW异步电动机在1/4负载下，转矩T为8.535，通过变频器变频节能，只有当频率f1小于10时，最大转矩T小于电动机的额定转矩。所以异步电动机恒压频比变频节能，当频率f1等于10，异步电动机的电气损耗及总损耗最小，但是异步电动机的效率有所下降。分别如图4、图5所示。由图5可以看出，三相异步电动机由基频向下变频调速时，效率是下降的。因为随着频率f1的下调，异步电动机的输出功率P2相比异步电动机总损耗ΣP下降得更快。

以下讨论在1/3负载下异步电动机恒压频比的变频节能：

现以一台5.5kW的三相异步电动机为研究对象，当它拖动其1/3负载恒转矩的情况下，通过变频器对异步电动机以恒压频比的方式变频节能。测试的数据如表4所示

表4恒压频比调频方式下5.5kW异步电动机的能耗测试数据

对表4中产生的异步电动机在恒转矩恒压变频比调速下的数据进行相应的处理，通过公式分别计算出P_u、P_v和ΣP等一系列分析参数，具体计算结果见表5：

表5恒压频比调频方式下5.5kW异步电动机的能耗测试分析

由表5和图6可以看出异步电动机的电气损耗ΣP变化不大，从理论上分析恒转矩负载变频调速异步电动机的电气损耗值会下降。但是在变频实验中，变频器产生的各种谐波对测试电动机和转矩转速测量仪的影响，虽然尽量避免谐波干扰，然而对于微小变化的数值ΣP还是无法精确测量。

杂散损耗p_a因为其大约与电流的平方成正比，从表4看出电流不变，所以可认为杂散损耗基本不变。

机械损耗p_m取决于异步电动机的转速，一般情况下属于不变损耗，但是调频之后，转速n与频率f成正比，而p_m与n的立方成正比，从表5可以看出，p_m下降的幅度很大。

异步电动机效率：

η＝P₂/P₁＝P₂/(P₂+ΣP) (5-1)

根据表5得出，三相异步电动机由基频向下变频调速时，效率是降低的。主要是因为f＜f_N时，异步电动机的输出功率P2相比异步电动机总损耗ΣP下降得更快，见图7。

以下讨论在1/4负载下异步电动机非恒压频比的变频节能：

试验中，让异步电动机拖动1/4负载，通过变频器变频调速，频率是50Hz到30Hz的5组数据。为了防止异步电动机变频的过程中，磁通饱和导致功率损耗的上升，所以调压频比得在小于额定压频比K＝U_N/f_N＝7.6小的范围内调电压或者频率。选定电压U₁＝225V。具体测试数据见表6：

表6 5.5kW异步电动机非恒压频比下调频的能耗测试数据

对表6中产生的异步电动机在恒转矩非恒压变频比调速下的数据进行相应的处理，通过公式分别计算出P_u、P_v和P1等一系列分析参数，具体计算结果见表7：

表7 5.5kW异步电动机非恒压频比下调频的能耗分析

从表7中可以看出：恒负载下的异步电动机非恒压频比调速节能，频率在45Hz、压频比为5处电动机的总损耗最小。运用Matlab进行公式计算，见图8。

试验中，让异步电动机拖动1/4负载，通过变频器非恒压频比变频调速，频率是45Hz，电压从300V到200V的5组数据。为了防止异步电动机变频的过程中，磁通饱和导致功率损耗的上升，所以压频比得在小于额定压频比K＝U_N/f_N＝7.6小的范围内调电压。具体测试数据见表8：

表8 5.5kW异步电动机非恒压频比下调频的能耗测试数据

对表8中产生的异步电动机在恒转矩非恒压变频比调速下的数据进行相应的处理，通过公式分别计算出P_u、P_v和ΣP等一系列分析参数，最后异步电动机的损耗功率ΣP和输出功率P2相加得出P1，具体计算结果见表9：

表9 5.5kW异步电动机非恒压频比下调频的能耗分析

从表9中可以看出：1/4负载下的异步电动机非恒压频比变频调速节能，当频率为45Hz、电压为225V，压频比为5处的电动机的总损耗最小。运用Matlab进行公式计算，见图9。

5.5kW三相异步电动机在非恒压频比下调频节能，电动机的电压和频率变化都是确保其能处在最优电压和最小能耗下运行，非恒压频比下的电动机的电气损耗图和总损耗图如图10、图11所示。

5.5kW三相异步电动机在非恒压频比下调频节能，异步电动机的输入功率P1与电压U和频率f三者关系在理论计算如图12所示。

在实验中，5.5kW异步电动机拖动1/4负载，是由磁粉制动器做为负载，因为磁粉制动器发热等因素，导致负载转矩不稳定，有点偏差，所以异步电动机的实测输入功率P₁也偏小。如图13所示。

以下讨论在1/3负载下异步电动机非恒压频比的变频节能：

试验中，让异步电动机拖动1/3负载，通过变频器变频调速，频率是50Hz到30Hz的5组数据。为了防止异步电动机变频的过程中，磁通饱和导致功率损耗的上升，所以调压频比得在小于额定压频比K＝U_N/f_N＝7.6小的范围内调电压或者频率。选定电压U₁＝240V。具体测试数据见表10：

表10 5.5kW异步电动机非恒压频比下调频的能耗测试数据

对表10中产生的异步电动机在恒转矩非恒压变频比调速下的数据进行相应的处理，分别计算出P_u、P_v和ΣP等一系列分析参数，具体计算结果见表11：

表11 5.5kW异步电动机非恒压频比下调频的能耗测试分析

从表11中可以看出：恒负载下的异步电动机非恒压频比调速节能，频率在40Hz、压频比为6处电动机的总损耗最小。运用Matlab进行公式计算，见图14。

试验中，让异步电动机拖动1/3负载，通过变频器非恒压频比变频调速，频率是40Hz，电压从300V到220V的5组数据。具体测试数据见表12：

表12 5.5kW异步电动机非恒压频比下调频的能耗测试数据

对表12中产生的异步电动机在恒转矩非恒压变频比调速下的数据进行相应的处理，通过公式分别计算出P_u、P_v和ΣP等一系列分析参数，具体计算结果见表13：

表13 5.5kW异步电动机非恒压频比下调频的能耗测试分析

从表13中可以看出：恒负载下的异步电动机非恒压频比调速节能，频率在40Hz、电压为240V，压频比为6处电动机的总损耗最小。运用Matlab进行公式计算，见图15。

5.5kW三相异步电动机在非恒压频比下调频节能，电动机的电压和频率变化都是确保其能处在最优电压和最小能耗下运行，非恒压频比下的电动机的电气损耗图和总损耗图如图16、图17所示。

5.5kW三相异步电动机在非恒压频比下调频节能，异步电动机的输入功率P1与电压U和频率f三者关系在理论计算如图18所示：

在实验中，5.5kW异步电动机拖动1/3负载，是由磁粉制动器作为负载，因为磁粉制动器发热等因素，导致负载转矩不稳定，有点偏差，所以异步电动机的实测输入功率P₁也偏大，如图19所示。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块、各单元或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。