目前大多数高耗能企业的用电设备以电动机为主,通过对某水泥厂实地调研、测试和分析发现该企业内主要负荷电动机长期存在整体负荷率低的现象,能源浪费比较严重。除少部分风机可以采用变频节能以外,大多数负载由于工作周期不可以改变,其电机通常采用调压节能。对于单台轻载的电机调压节能方式可以最大程度地降低其运行能耗,而通过供电变压器对电机系统整体电压进行微调,发现其节能效果也非常显著。本文从以下几方面展开工作：(1)以单台电动机优化节能作为研究出发点,建立了单台异步电动机的综合输入功率最优电压数学模型,通过实验和理论计算对比,验证了该模型的正确性,为单机调压节能提供了理论基础。(2)因为磁路饱和对电机激磁电抗的影响较大且电机负载转矩不易获得,文中提出了的一种基于可测电气量的激磁电抗和负载转矩的估算方法,结合二元函数牛顿迭代法进行求解,实验和理论对比验证了该方法的可靠性。(3)本文通过研究电机系统整体优化问题,采用了整体综合输入功率最小为目标函数的数学模型,由于该模型具有复杂非线性和复杂约束条件的特点,因此采用广义拉格朗日乘子法进行优化计算,最后通过算例验证电机系统整体优化方案的优越性。