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
5. Енергозбереження системи ЕП з асинхронними двигунами, керованими за напругою статора
5. Енергозбереження системи ЕП з асинхронними двигунами, керованими за напругою статора
Розглянемо енергозбережну ЕМСАК з ЕП на основі асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором, керованим за напругою статора при тривалому режимі роботи та навантаженні, що може повільно змінюватись.
Втрати електричної енергії в асинхронному двигуні мають магнітну ДРСт, електричну ДРм, механічну ДРмех складові та додаткові втрати ДРдод.
Механічна складова ДРМех визначається втратами на тертя в підшипниках, опором повітря при обертанні ротора.
Додаткові втрати ДРдод, зумовлені дією вищих гармонік магніторушійної сили, пульсапісю магнітної індукції в зубцях магнітопроводу електродвигуна, є незначними і становлять близько 0,5 % його потужності.
При вказаних особливостях роботи ЕМС можна вважати, що на час дії енергозберігаючої системи статичний момент Мс=const.
Загальні (сумарні) втрати електроенергії у двигуні ДР_ можна визначній при номінальному значенні частоти /„ у вигляді такої залежності:
Де DРСТ, DРМ ‒ відповідні номінальні значення магнітних втрат У сталі, електричних втрат та моменту електродвигуна; U. Un — відповідно фактична та номінальна напруги на статорі двигуна; S, Sн - відповідно фактичне та номінальне ковзання двигуна.
З наведеного виразу видно, що у зв'язку з тим, що при зменшенні величини U/Uн втрати в сталі зменшуються, а в міді зростають, функція DPS = f(U/Uн) має екстремум.
Мінімізацію витрат в електродвигуні та ЕМС в цілому в цьому разі можна забезпечити за допомогою екстремальної системи автоматичного керування побудованої на основі тиристорного перетворювача напруги (ТПН). Структурну схему такої системи наведено на Рис, б.з.
водить у рух технологічний об'єкт в майже сталою величиною Мс після його стрибкоподібної зміни електричний двигун - технологічний об'єкт можна розглядати як загальний складний енергетичний об'єкт з екстремальною характеристикою. Тиристорний перетворювач напруги вважається безінерційною ланкою.
Алгоритм роботи екстремальної системи полягає в тому, що спочатку регулятор подає сигнал Uc, який забезпечує номінальне навантаження на статорі двигуна. Через деякий час Dt достатній для завершення перехідною процесу в ЕМС, визначаються і запам'ятовуються підсумкові втрати потужності PS1 , після чого визначаються втрати PS2, що відповідають зменшенню напруги на величину AU.
Якщо PS1 - PS2 = DP > 0, то система робить крок у тому ж напрямі, знаходячи відповідне значення DР. Якшо DP<0. шо означає проходження точки екстремуму, то система робить крок у зворотному напрямі.
Прийнятий алгоритм роботи системи передбачає можливість виникнення автоколивань.
Підвищення якості екстремальної системи потребує зниження частоти її кроків. Система найбільш придатна для технологічних установок, що працюють у тривалому режимі з приблизно сталим навантаженням при значній потужності, коли витрати на ускладнення схеми керування досить швидко компенсуються економією витрат електроенергії.
Прикладами таких установок можуть слугувати вентиляторні, насосні, транспортні та інші установки великої потужності з відповідним режимом роботи.