Тема 16. Питання енергозбереження в автоматизованих електромеханічних системах
Тема 16. Питання енергозбереження в автоматизованих електромеханічних системах
1. Загальні положення
2. Енергозбереження в EMC із некерованими електроприводами
3. Електромеханічні перетворювачі
4. Енергозбереження в EMC із керованими електродвигунами
5. Енергозбереження системи ЕП з асинхронними двигунами, керованими за напругою статора
6. Енергозберігаюча екстремальна система при частотному керуванні електродвигуном
7. Енергозбереження В ЕМСА при врахуванні зміни ККД об′єкта автоматизації
8. Насосні установки
8.1. Системи автоматизації насосних установок
8.2. Споживання енергії насосними установками
9. Деякі особливості побудови енергозберігаючих екстремальних ЕМСАК
2. Енергозбереження в EMC із некерованими електроприводами
2. Енергозбереження в EMC із некерованими електроприводами
Функпіонально-енергетична схема ЕМС з некерованим електроприводом, зображена на рис. 6.1, має такі позначення: EE, ME відповідно потоки електричної та механічної енергії; МЕО механічна енергія, mo використовується в об'єкті для виконання корисної роботи, згідно з його технологічним призначенням; ЕТП. ЕМП — відповідно електротехнічний та електромеханічний перетворювачі; ПП — передаточний пристрій. О технологічний об'єкт (робоча машина).
Енергетичні особливості кожного елемента функціональної схеми визначені коефіцієнтом корисної дії (ККД) rj. який характеризує частку втрат енергії у відповідному елемент.
Максимальне значення можна дістати у тривалого некерованого режиму роботи ЕМС за рахунок зростання ККД ЕП до максимально можливого значення (nЕП→max). Для цього слід:.
• використовувати складові ЕП із високими значеннями ККД (наприклад, застосування спеціальних типів електродвигунів із підвищеним значенням ККД). При цьому слід враховувати, шо досягнення підвищеного значення номінального ККД електродвигуна приблизно на 5 % потребує збільшення витрат міді та сталі до 25...30 %, що відповідновпливає на вартість двигуна;
• зменшення кількості елементів у складі ЕП (наприклад, застосування безредукторних ЕП; живлення електромеханічного перетворювача безпосередньо від електричної мережі тощо). EMС з некерованими ЕП більш поширені в технічно розвинутих країнах. Завдяки своїй надійності та невеликій вартості вони широко використовуються на потужних вентиляторних, насосних і транспортних установках.
Водночас при застосуванні некерованих ЕП у ході технологічного процесу можливі тривалі відхилення Мс від номінального значення, що можуть досягати десятків процентів. У цьому разі при перевантаженнях ЕП можливе спрацьовування електричного захисту, а при недовантаженнях об'єкт разом з ЕП виходить із зони номінальног ККД- що спричинює додаткові витрати електричної енергії. За значної потужності технологічних об'єктів і відповідних систем ЕП (на насосних установках великих міст можуть досягати кількох тисяч кіловат) непродуктивні втрати електричної енергії можуть бути досить суттєвими. Це, у свою чергу, може бути обґрунтуванням для застосування хоч і складніших, але економічно вигідніших ЕМС із керованими ЕП. Нині цей напрям розвитку ЕП є пріоритетним, а сфера застосування некерованого ЕП постійно звужується.
Головними напрямами реконструкції ЕМС із нексрованими ЕП за тривалих відхилень Мс від номінального значення можна вважати:
. ступеневу зміну швидкості (для цього використовуються спеціальні асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором і полюсоперемикальними обмотками статора, шо приводить до ступеневої зміни кількості пар полюсів Р і відповідної зміни синхронної швидкості п = 60/fP);
• застосування додаткового енергозбережного пристрою (ЕЗП) у колі статора двигуна, завдяки якому електродвигун працює (при зміні Мс ) у зоні максимуму ККД на новій характеристиці. Рішення про застосування ЕЗП має бути детально обгрунтовано з урахуванням вартості пристрою, його ККД і впливу на загальні ККД ЕМС порівняно з вартістю збереженої електроенергії (самоокупність ЕЗП не повинна перевищувати 2—3 роки).
Функціональну схему розімкненої ЕМСА з ЕЗП, шо містить елементи розімкненої ЕМС, наведено на рис. 6.2. Вимірювальний елемент ВП контролює зміну моменту збурення М, і залежно від його величини відповідно діє на енергозбережний пристрій ЕЗП (або на ЕЗП', якщо функції енергозбережного елемента EE і електротехнічного перетворювача ЕТП об'єднуються в одному елементі ЕЗП).
Величини номінальних ККД окремих пристроїв, шо входять до складу ЕМС, залежать від типу, потужності та деяких особливостей сучасних елементів системи і вказані у відповідних технічних паспортах.
Наведемо деякі приблизні значення ККД головних складових ЕМС. Електротехнічні перетворювачі. В цих перетворювачах широко використовують сучасні тиристори при різних варіантах схемних рішень. їх ККД є досить високим і перебуває в межах 0,95...0,96.