Оценка экономии энергетической энергии в системе регулятор напряжения асинхронный двигатель Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

---------------------------------------------- © Г.И. Бабокин, 2005

УДК 621.671 Г.И. Бабокин

ОЦЕНКА ЭКОНОМИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ -АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Семинар № 17

Система электропривода (ЭП) тиристорный регулятор напряжения (РН) - асинхронный двигатель (АД) применяется для регулирования частоты вращения АД. Однако в последнее время данная система ЭП используется и для экономии электрической энергии в нерегулируемом асинхронном ЭП.

В ряде нерегулируемых ЭП электродвигатель достаточно долго работает с неполной нагрузкой (конвейеры, перегружатели, мельницы, центрифуги и т.д.). При коэффициенте нагрузки АД ниже 0,4-0,5 в электродвигателе преобладают магнитные потери. Если напряжение на зажимах двигателя уменьшать с уменьшением нагрузки, то можно достичь снижения суммарных активных потерь мощности двигателя. Плавное регулирование напряжения обмоток статора АД, осуществляется с помощью тиристорных регуляторов напряжения (РН)или устройств плавного пуска.

В [1] показано, что существуют следующие способы энергетической оптимизации АД - по минимуму потерь активной мощности; по минимуму тока статора; по минимуму потребляемой активной мощности. Любой из этих способов реализуется путем автоматического поддержания постоянного скольжения АД при изменении нагрузки на его валу, с помощью системы управления, включающей датчик фактического скольжения (частоты вращения вала АД), узел сравнения его с заданным оптимальным значением и регулятор скольжения, изменяющий напряжение на зажимах двигателя с помощью ре-

гулятора напряжения. Наиболее целесообразно применение системы с минимизацией активных потерь мощности.

На рис. 1. представлены зависимости экономии активной мощности АД от коэффициента нагрузки при снижении напряжения статора с уменьшением нагрузки для АД различной мощности. Из данных следует, что существенная экономия активной мощности будет при коэффициентах нагрузки менее 0,4. При коэффициентах нагрузки выше 0,6-0,8 наоборот, имеются дополнительные потери активной мощности в системе РН-АД, вызванные потерями активной мощности в самом регуляторе напряжения. Поэтому в современных системах РН-АД, часто при нагрузках выше 0,6-0,7 номинальной, все три фазы регулятора напряжения шунтируются контактами дополнительного контактора и АД работает с постоянным напряжением статора, равным напряжению сети. Тем самым уменьшают потери активной мощности в системе РН-АД за счет ликвидации потерь в РН.

На рис. 2 представлены зависимости потребляемой реактивной мощности АД мощностью 7.5 кВт для соединения обмоток статора АД треугольником и звездой, а также с регулированием напряжения статора с помощью РН. Из данных рис. 2 следует, что снижение напряжения статора АД с уменьшением нагрузки (Кн<0,7) позволяет снизить реактивную мощность, потребляемую АД, без изменения схемы соединения обмоток (соединение треугольником). В диапазоне работы АД с Кн<0,2 переключение обмоток статора в

звезду позволяет снизить потребление реактивной мощности АД, в сравнении с регулированием напряжения статора.

Система «регулятор напряжения - АД» имеет дополнительные преимущества, заключающиеся в следующем:

1. Устраняются ударные пусковые токи в питающей сети и АД до любых значений путем плавного изменения напряжения статора АД по различным законам.

Рис. 1. -Зависимости экономии активной мощности АД от коэффициента нагрузки

Рис. 2. Зависимости потребляемой реактивной мощности АД мощностью 7,5 кВт от коэффициента нагрузки: 1 - соединение обмоток АД треугольником; 2 -применение регулятора напряжения (обмотки соединены треугольником); 3 - соединение обмоток звездой

2. Устраняются механические ударные моменты при пуске в механизме и гидравлические удары в трубопроводе (привод насоса)за счет плавного изменения пускового момента регулированием напряжения статора.

3. Снижаются пусковые тепловые нагрузки АД и повышается надежность и срок службы АД.

Современные тиристорные регуляторы напряжения обеспечивают:

• плавный пуск с ограничением пускового тока и момента;

• пуск с любым законом тока и момента;

• плавное торможение механиз-мов по различным законам;

• защиты от короткого замыкания в сети и АД, от перегрузки АД, обрыва фаз питающей сети, от перегрева АД.

---------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ИльинскийН.Ф., РожанковскийЮ.В. Горюнов О.А. Энергосбережение в электроприводе. М.:

Высшая школа,-1989.-127 с.

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

Бабокин Г.И. - профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой “Электротехника”, проректор по научной работе, Новомосковский институт РХТУ им. Д.И. Менделеева.