Научная статья на тему 'Оценка экономии электрической энергии в нерегулируемом асинхронном электроприводе путем переключения обмоток статора'

Оценка экономии электрической энергии в нерегулируемом асинхронном электроприводе путем переключения обмоток статора Текст научной статьи по специальности «Электротехника»

CC BY
48
14
Поделиться

Похожие темы научных работ по электротехнике , автор научной работы — Бабокин Г.И.,

Текст научной работы на тему «Оценка экономии электрической энергии в нерегулируемом асинхронном электроприводе путем переключения обмоток статора»

Рис. 2. Организационный профиль энергоменеджмента на предприятиях АК «Алроса»

ленческие, кадровые составляющие энергоменеджмента.

3. Мотивационное обеспечение

энергоменеджмента - систему методов, способов, действий, направленную на достижение высокой мотивации персонала.

4. Информационное обеспечение энергоменеджмента - систему получения, обработки и предоставления данных, имеющих значение для потребителей в системе энергоменеджмента и помогаю-

щих им принимать решения по поддержанию и повышению энергоэффективности.

5. Маркетинговое обеспечение энергоменеджмента - систему методов, способов, действий, направленных на выявление, изучение, предоставление, расширение и продвижение услуг энергоменеджмента.

6. Инвестиционное обеспечение - система действий направленных на инвестиционное обеспечение проектов, мероприятий по повышению энергоэффективности производства.

— Коротко об авторах -----------------------------------------------

Ляхомский А.В., Перфильева Е.Н. - Московский государственный горный университет,

УДК 621.31

© Г. И. Бабокин, 2005

Г.И. Бабокин

ОЦЕНКА ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В НЕРЕГУЛИРУЕМОМ АСИНХРОННОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ ПУТЕМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОБМОТОК СТАТОРА

Семинар № 17

Системы электропривода (ЭП) с рабочими механизмами потребляют 55-60 % от электрической энергии (ЭЭ) потребляемой предприятием. Электродвигатели приводят в действие вентиляторы, компрессоры, насосы и другое массово применяемое оборудование. Уровень потерь ЭЭ в системах с электроприводом достаточно высок и составляет 2040 %.

В настоящее время в связи с достижениями силовой и информационной электроники созданы системы регулирования параметров ЭД, которые позволяют согласовывать потребление ЭЭ ЭП с режимом работы рабочего механизма, имея целью минимизацию потерь ЭЭ.

Однако применение этих систем ЭП с регулируемыми параметрами сдерживается по ряду причин: еще низка стоимость кВт*ч ЭЭ; проявляется недостаток знаний и скептицизм в отношении новых технологий; при выборе оборудования не учитывается стоимость всего «жизненного цикла» его применения, включающего стоимость самого оборудования и затрат на его обслуживание.

Если асинхронный ЭП работает с постоянной частотой вращения и постоянной нагрузкой на валу, то вопрос соответствия мощности асинхронного двигателя (АД) и его нагрузки легко выявить расчетным или лучше экспериментальным путем. АД будет работать с оптимальным КПД и коэффициентом мощности, если

его нагрузка находится в пределах 70-100 % от номинальной мощности [1].

При работе привода с постоянной частотой вращения вала его нагрузка может меняться по разным законам: циклическая нагрузка-чередование холостой хода и номинального режима; переменная случайная нагрузка; нагрузка изменяющаяся по детермини-рованному закону. Часто АД работает со средней нагрузкой в пределах от 20 до 70 %, номинальной, т.е. с недогрузкой. Основные причины недогрузки АД являются осторожный, с запасом выбор мощности ЭД, и реконструкция механизма, приведшая к снижению нагрузки.

Известно [1, 2], что с уменьшением нагрузки ЭД его энергетические показатели - КПД, cos ф, уменьшются. Т.е. потери активной мощности и потребление реактивной энергии АД увеличиваются.

Одним из путей снижения потерь активной мощности и потребляемой реактивной энергии при недогрузке АД является снижение напряжения на зажимах статора. В этом случае уменьшаются магнитные потери, которые пропорциональны квадрату относительного напряжения, и снижается потребление реактивной мощности.

Регулирование напряжение статора АД возможно дискретно, путем переключения обмоток АД с «треугольника» на «звезду», или плавно, путем включения между сетью и обмоткой статора АД регулятора напряжения.

0-1-0 о

Рассмотрим возможности экономии ЭЭ при переключении обмоток статора АД с треугольника в звезду. При этом фазное напряжение обмотки статора уменьшается

в л/3 раз, вследствие чего уменьшается ток холостого хода и реактивная мощность намагничивания [2]. При неизменной нагрузке на валу АД, равной номинальной, со снижением напряжения увеличивается ток ротора, возрастает угол сдвига между напряжением сети и приведенным током ротора и, вследствие этого, увеличиваются реактивная мощность рассеяния и активные потери в роторе. Максимальный момент АД уменьшается в три раза, скольжение увеличивается более, чем в три раза. Поэтому в целях сохранения устойчивой работы АД нагрузка должна быть в три раза меньше номинальной. Тогда скольжение будет равно номинальному, а ток ротора уменьшится в

л/3 раз.

Зависимости потерь активной мощности АД (АР); экономии реактивной мощности (А& от коэффициента нагрузки при соединении обмоток статора АД треугольником (А) и звездой (1): а -двигатель мощностью 7,5 кВт; б -двигатель мощностью 310 кВт

Для определения эффективности переключения обмоток статора с треугольника в звезду при недогрузке двигателя рассмотрим изменения активных потерь мощности и реактивной мощности в зависимости от загрузки АД.

На рисунке представлены зависимости потерь активной мощности АД от коэффициента нагрузки двигателя при соединении обмоток АД треугольником или звездой для двигателя мощностью 7,5 кВт, и мощностью 310 кВт [46]. Из анализа зависимостей следует, что при коэффициенте нагрузки двигателя меньше 0,41-0,44 активные потери при соединении обмоток статора АД звездой становится меньше, чем при соединении треугольником (точка 1, рис.). При коэффициенте нагрузки АД равном 0,1 активные потери в АД при соединении звездой уменьшаются в 2 раза.

Таким образом, переключение обмоток статора АД с треугольника в звезду целесообразно осуществлять при коэффициенте нагрузки АД в пределах от 0,05 до 0,4. Суммарные активные потери мощности АД уменьшаются за счет снижения магнитных потерь.

Одновременно при переключении обмоток статора с треугольника на звезду снижается потребление АД реактивной мощности, особенно при малых нагрузках. На рисунке представлены зависимости экономии реактивной мощности AQ — Qд — Qя в функции коэффициента нагрузки АД, из которых следует, что в

0)

диапазоне коэффициента нагрузки от 0,05 до 0,4 имеется существенная экономия реактивной мощности. Это позволяет уменьшить потери активной мощности в кабеле между АД и источником питания и

потребует меньшей емкости компенсирующего устройства.

Современные пускатели реализуют возможность переключения обмотки АД с треугольника в звезду и наоборот.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ильинский Н.Ф., Рожанковский Ю.В. Горюнов О. А. Энергосбережение в электроприводе. - М.: Высшая школа. - 1989. - 127 с.

2. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей. - М.: Энергоатомиздат. - 1984. - 240 с.

— Коротко об авторак ------------------------------------

Бабокин Г.И. - Новомосковский институт РХТУ им. Д.И. Менделеева.

© А.К. Малиновский, П.В. Ткаченко, 2005

УДК 528:621.34

А.К. Малиновский, П.В. Ткаченко

СТРУКТУРА ПРОГРАММЫ«AVTOMCOLCDD.EXE» АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ В РЕЖИМЕ КОНДЕНСАТОРНОГО ТОРМОЖЕНИЯ С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ

Семинар № 17

~П работе [1] разработана методика X# расчёта механических характеристик и определение диапазона регулирования частоты асинхронной машины, работающей в режиме конденсаторного торможения с самовозбуждением. Пред-

ложенная методика расчёта механических характеристик базируется на графоаналитическом методе, в котором используется кривая намагничивания асинхронной машины. Это усложняет процесс расчёта и увеличивает его время, что снижает эф-