Тема 16. Питання енергозбереження в автоматизованих електромеханічних системах

Де W ‒ загальні витрати електричної енергії в ЕМС за деякий час ро­боти; Qп - Дійсна продуктивність технологічної установки (об'єкта керування) за такий самий інтервал часу.

У більшості технологічних установок номінальний режим уста­новки за правильного розрахунку і вибору елементів ЕП має відпо­відати номінальному режиму роботи електропривода. При цьому електродвигун і технологічний об'єкт працюють у зоні максималь­ного значення відповідних ККД, шо забезпечує номінальний ККД ЕМСА в цілому і номінальну продуктивність технологічної установки.

Водночас у деяких складних технологічних установках при бага­товимірних електромеханічних системах автоматичного керування (ЕМСАК) з багатодвигуновою системою ЕП можливе виникнення потреби в компромісних рішеннях щодо доцільності збереження номінальних режимів із енергозбереження одночасно в ЕП і техно­логічному об'єкті. Так, у деяких вугледобувних машинах, роторних екскаваторах, складних обробних верстатах із багатолвигуновими ЕП, виходячи з особливостей технологічної установки і зовнішніх умов, для одержання мінімуму витрат електричної енергії на одиницю продукції слід узгоджувати швидкості руху окремих ЕП та об'єкта при деяких їх співвідношеннях, залежно від зміни зов­нішніх чинників. (Наприклад, оптимальне співвідношення швид­костей різання вугілля виконавчим органом деяких вугледобувних машин і подачі машини вздовж вугільного масиву залежить від ха­рактеристик вугілля. Тому зі зміною характеристик вугілля для підтримання оптимального співвідношення швидкостей може ста­тися, що один з ЕП має відходити від свого номінального режиму по швидкості (тим самим і від номінального значення свого ККД), забезпечуючи оптимальний режим по енергозбереженню ЕМСАК в иілому.) Аналогічна задача може виникати під час роботи роторного екскаватора, коли швидкість обертання роторного колеса (швидкість різання) має узгоджуватися зі швидкістю руху роторного ко­леса вздовж лінії забою.

При ньому питання технічної економічності роботи кожного окремого електропривода Змінюється вимогою одержання опти­мального режиму по енергозбереженню технологічної установки в цілому, що потребує Компромісного рішення, виходячи із загальних штересів всього комплексу (установки).

Пошук компромісних енергозберігаючих рішень у відповідних системах ЕП—технологічний об'єкт достатньо складне, вони визна­чаються особливостями конкретного об'єкта, прийнятим способом керування, властивостями ЕП та характером зміни зовнішніх умов.

Пріоритетним питанням під час розробки ЕМСАК є визначення способу керування продуктивності об'єкта. Наприклад, якщо мова йде про ЕМСАК турбомеханізмів, то можливе використання двох варіантів керування продуктивністю:

. технологічне - за допомогою напрямних апаратів ДЛЯ венти­ляторів; поворотом лопаток робочого колеса (вентилятори, насоси); зміною положення засувок на нагнітальному трубопроводі (для всіх турбомеханізмів);

. електричне (точніше електромеханічне) — реалізується завдяки керуванню швидкості руху електродвигуна, від якої залежить продуктивність технологічної установки.

Дослідження показали, що найефективнішими є електромеха­нічні способи керування.

Вибір методу плавного керування ЕП, як відомо, залежить від типу Двигуна, особливостей поставленого завдання, техніко-економічних показників відповідної системи керованого ЕП. Найбільш поширеними є:

системи ЕП на основі асинхронних електродвигунів із корот­козамкненим ротором при частотному керуванні;

системи ЕП змінного струму з векторним керуванням;

системи керування за напругою статора двигуна при незнач­ному діапазоні керування ЕП та відсутності особливих вимог відносно точності;

системи на основі асинхронно-вентильного каскаду.

Крім методів плавного керування ЕП, застосовується також дис­кретне керування двигунів змінного струму за стрибкоподібної зміни навантаження (наприклад, за рахунок перемикання числа пар полюсів обмотки статора).

Остаточний вибір електричного методу керування потребує техніко економічного порівняння варіантів відповідно до конкрет­них умов роботи ЕМСАК.

Головними критеріями оцінки є:

капітальні та експлуатаційні витрати;

надійність;

ефективність енергозбереження.