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, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
96
23
Поделиться

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Бабокин Г. И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

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.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

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-