
- •1. Основні поняття і тенденції розвитку енергозбереження
- •2. Багаторівнева структура сучасного електропривода
- •4. Шляхи реалізації енергозбереження засобами промислового електропривода
- •1. Енергетичний канал електропривода
- •1.1. Структура енергетичного каналу електропривода
- •12. Баланс потужностей потоків енергії силового каналу
- •14. Узагальнений критерій енергетичної ефективності силового каналу
- •3.1. Електромашинні перетворювачі
- •3.2. Статичні перетворювачі на напівкерованих електронних приладах (тиристорах)
- •3.3 Статичні перетворювачІ на керованих електронних приладах
- •4. Енергетичні характеристики електромеханічних перетворювачів (нерегульованого електропривода) у статичному режимі
- •4.1. Втрати потужності
- •4.2. Коефіцієнт корисної дії електропривода
- •4.5. Коефіцієнт потужності електропривода
- •5. Енергетичні характеристики регульованих електроприводів у статичному режимі
- •7. Втрати електроенергії в перехідних процесах електропривода і способи їх зниження
- •1. Розрахунок потужності і вибір електродвигунів
- •3.2. Метод еквівалентних величин
- •4.1. Тривалий режим роботи
- •4.2 Короткочасний режим роботи
- •4.3. Повторно-короткочасний режим роботи
- •4.4. Додаткові режими роботи
- •1.1. Підйомні установки
- •1.2 Вентиляторні установки
- •1.3. Водовідливні установки
- •7.4. Компресорні установки
- •1.5 Конвеєрні установки
- •2.1 Регулювання продуктивності вентиляторних установок і вимоги до електропривода
- •2.2. Керування продуктивністю насосних установок
- •23. Регулювання швидкості конвеєрних установок
- •2.4. Регулювання швидкості вантажопідйомних машин
- •3.1. Вибір способу регулювання швидкості при постійному навантаженні двигуна
- •3.2. Вибір способу регулювання швидкості при постійній статичній потужності
- •5. Зниження напруги на затискачах електродвигуна
- •6. Використання синхронної машини як компенсатора реактивної потужності
- •7. Використання акумуляторів енергії
- •1. Аналіз умов експлуатації електропривода
- •2. Вибір системи електропривода
- •4.1. Керування потоком рідини і газу
- •4.2. Переміщення матеріалів
- •4.3. Керування часом затримки в хімічних процесах
- •4.4 Модернізація верстатної обробки на виробництві
- •4.6. Регулювання швидкості для підвищення якості і точності при механічній обробці матеріалів
- •4.7. Керування рівнями потоків мас
- •4.8. Керування рівнями виробництва
- •4.9. Керування операціями намотування
- •5. Тенденції розвитку сучасного електропривода
- •4. Глибокорегульований електропривод із синхронними машинами (вентильний двигун)
- •4.1. Способи керування вентильними двигунами
- •43. Оптимізація параметрів електроустаткування приводу з вентильними двигунами
- •4,5. Триімпульсний спосіб керування тиристорами циклоконвертора
- •5. Електропривод з вентильними індукторними двигунами
- •12. Гармоніки струму мережі перетворювачів спеціального призначення
- •13. Анормальні гармоніки вентильних перетворювачів
- •2. Втрати потужності від вищих гармонік
- •2.2. Втрати в батареях конденсаторів
- •4. Підвищення енергетичних показників і зменшення впливу на мережу електроприводів з вентильними перетворювачами
- •4.1. Традиційні способи компенсації реактивної потужності
- •4.3. Використання ненастроєних фільтрів
- •4.4. Застосування багатофункціональних пристроїв на основі активних фільтрів
- •4.5. Розрахунок параметрів фільтрів для забезпечення електромагнітної сумісності вентильного перетворювача з мережею й електродвигуном.
- •4.9. Системи керування вентильними перетворювачами
3.1. Вибір способу регулювання швидкості при постійному навантаженні двигуна
У регульованому електроприводі при зміні швидкості має місце зміна навантаження двигуна. У той же час для повного використання двигуна його потужність повинна бути вибрана так, щоб навантаження при роботі на новій швидкості не перевищували припустимої за умовами нагрівання. Досягається це вибором
відповідного способу регулювання, при якому виконується дана умова.
Способи регулювання швидкості за умовою припустимого навантаження поділяються на дві групи:
• регулювання при постійному моменті (зміна напруги на якорі ДПС чи статорі СД, зміна опору в роторі АД чи в колі якоря ДПС, удеяких каскадних схемах, у вентильному двигуні);
• регулювання при постійній потужності (ослаблення магнітного потоку ДПС, зміна числа пар полюсів АД, удеяких каскадних схемах).
Регулювання швидкості при постійному моменті забезпечує регулювання швидкості униз від номінальної, тобто 0^=0^. Номінальний момент двигуна дорівнює моменту навантаження, тобто Л/Н=Л/ і номінальна потужність дорівнює:
Р =М со =М со =Р
н н н м шах м тах
Таким чином, номінальна потужність двигуна дорівнює максимально можливій, і при цьому на всіх швидкостях двигун завантажений повністю і працює в нормальному тепловому режимі, тоб- то спосіб регулювання швидкості є раціональним.
Для регулювання швидкості при постійній потужності характерне регулювання швидкості вгору від номінальної, тому за номінальну швидкість двигуна приймають мінімальну швидкість у діапазоні, тобто с^=сотіп. Оскільки номінальна потужність двигуна дорівнює максимальній потужності навантаження Ритлх =Ммщпах, то номінальний момент двигуна
М - - ^иптх - ^и0)пм - 0
И юй со^ шшіп м >
О
де ^ - - діапазон регулювання.
тіл
З виразу видно, що номінальний момент двигуна повинен у О Раз перевищувати момент навантаження. Двигун завантажений повністю тільки на максимальній швидкості штах, коли по якорі протікає номінальний струм, а магнітний потік мінімальний. При інших, менших швидкостях потік двигуна збільшується, струм у якорі зменшується, і тим самим двигун є недовикористаним за умовами нагрівання. Виявляється завищеним габарит двигуна, що визначається номінальним моментом.
Таким чином, при сталому навантаженні використання способів регулювання швидкості при постійній потужності є нераціональним оскільки вимагає завищення габаритів двигуна.
3.2. Вибір способу регулювання швидкості при постійній статичній потужності
Регулювання швидкості при постійному моменті можливо тільки вниз від номінальної. За номінальну швидкість двигуна приймаємо максимальну швидкість у діапазоні, тобто сон=сотах. Максимальний момент двигуна, на який він повинний бути вибраний при Р = сопзї, відповідає мінімальній швидкості:
Р
М =—*~=М
м тах і
Ютіп
Отже, номінальна потужність двигуна:
Рн=Мя(йн = №ш*=РиО 00 • 5
тобто вона повинна бути в И раз більше потужності навантаження Рм. Це означає, що при роботі двигуна на всіх швидкостях, крім мінімальної, він буде недовантажений і недовикористаний по нагріванню.
Регулювання швидкості при постійній потужності забезпечує регулювання швидкості вгору від номінальної. Тоді як номінальна повинна бути прийнята мінімальна швидкість у заданому діапазоні, тобто со —(о , а номінальний момент:
’ н тіп’
Тоді номінальна потужність вибраного двигуна:
тобто дорівнює потужності навантаження. Двигун при цьому завантажений цілком на всіх швидкостях і буде працювати в нормальному тепловому режимі.
Проведений аналіз дозволяє зробити висновок — для вибору мінімального за габаритом двигуна і забезпечення його повного використання по нагріванню необхідно, щоб спосіб регулювання швидкості за показником припустимого навантаження цього двигуна відповідав залежності навантаження від швидкості. При навантаженні виду Мм = солеї доцільне використання способів регулювання при постійному моменті, а при Рм = соп$ї - при постійній потужності.
4. ПІДВИЩЕННЯ ЗАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДА■ ВИКЛЮЧЕННЯ РЕЖИМУ НЕРОБОЧОГО ХОДУ
Підвищення завантаження електропривода до номінального значення і максимально можливе виключення режиму неробочого ходу дозволяє знизити енергоспоживання за рахунок збільшення ККД і коефіцієнта потужності привода.
При коефіцієнті навантаження, меншому 0,4...0,5, необхідна заміна на двигун меншої потужності. Якщо (0,4...0,5) < к3 < (0,7...0,75), доцільність заміни повинна бути підтверджена зменшенням сумарних втрат енергії в двигуні й у мережі:
1-Лі , к ! *ВФ2
"Пі е Лі П2 л2 ’
де х\]9 т)2 — ККД порівнюваних двигунів при заданому навантаженні; і£фр і£<р2 — тангенси кутів ф1 і ф2, що відповідають значенням коефіцієнта потужності созф, і созф2; к— коефіцієнт підвищення втрат, кВт/квар, що визначає втрати активної потужності, що приходяться на передачу 1 квар у даній системі електропостачання.
Величина коефіцієнта підвищення втрат & може бути визначена з табл.4.1, а якщо він не заданий, його приймають рівним 0,07 кВт/квар для високовольтних споживачів, чи 0,125 кВт/квар для низьковольтних споживачів.
Таблиця 4.1
Характеристика трансформатора і системи електропостачання, від якої живиться двигун |
ке, кВт/квар |
|
у години максимуму |
у години мінімуму |
|
Трансформатори, що живляться безпосередньо від шин електростанцій |
0,02 |
0,02 |
Трансформатори мережі, що живляться від електростанцій на генераторній напрузі |
0,07 |
0,04 |
Знижуючі трансформатори 110/35/10 кВ, що живляться від районних мереж |
0,1 |
0,06 |
Знижуючі трансформатори 10/6/0,4 кВ, що живляться від районних мереж |
0,15 |
0,1 |
Режим неробочого ходу привода є економічно недоцільним, оскільки призводить до необгрунтованого споживання активної енергії:
1Ѵ=Р І
ГГ І 0І0,
де Р0 — потужність, споживана з мережі на неробочому ходу 3а
час і
(Г
Крім того, збільшуються втрати енергії при передачі зайвої реактивної потужності. Орієнтовне споживання реактивної енергії 0 у функції коефіцієнта завантаження при 0О = 0,4 Рн зображено на рис. 4.13
Л 2
00 1,5
0,2
0.4
0.6
0.8
і
5 Ри
Рис. 4.13
Втрати активної потужності АРл і енергії ДЖ у трифазних лініях
де г = — — активний опір проводу чи шини, кабелю, Ом; р —
іЗ
питомий опір матеріалу проводу при 20° С (для алюмінію 0,026...0,029; для міді 0,0175...0,018; для сталі 0,1...0,14 Оммм2/м); І - довжина лінії, м; 5— перетин провідника, мм2; Р> (? — відповідно, розрахункова активна і реактивна потужності, передані через лінію, кВт, квар; І/ — лінійна напруга, кВ; і — тривалість роботи за розрахунковий період, год.
Втрати активної потужності в двообмоточному трансформаторі
АР^=АҐ0 + АРпв+кІАҐк,
деАРпо — втрати на примусове охолодження (враховуються тільки для потужних трансформаторів, що мають систему примусового охолодження); ДР’0 = АР0 + &еД(?0 - наведені втрати потужності неробочого ходу; ДР\ = АРК + ~ навеДен* втрати по
тужності короткого замикання; АР0 — втрати неробочого ходу при номінальній напрузі (за паспортом); ДРК — втрати короткого зами-
^ _5ф
кання при номінальному навантаженні (за паспортом);^ - с —
коефіцієнт завантаження трансформатора, дорівнює відношенню фактичного навантаження трансформатора 5ф до його номінальної потужності *УН; Або = реактивні втрати неробочого ходу
трансформатора; /0 - струм неробочого ходу трансформатора (за
паспортом); А0К = £„ — реактивні втрати короткого замикан
ня трансформатора; &к — напруга короткого замикання трансформатора (за паспортом).
При розрахунку економічного ефекту від заміни незавантаже- них двигунів більшої потужності на двигуни меншої потужності необхідно знати сумарні втрати активної потужності:
ЬР=\вА-^УкШЛк'+АРо+Ь2Л’
де ^ = £/ /о - реактивна потужність, споживана електро
двигуном з мережі при неробочому ході; І0 - струм неробочого ходу
Р
і __ єр
електродвигуна;^ “"7Г — коефіцієнт завантаження електродви-
■*н
^ /^1§фн
гуна; Рс — середнє навантаження електродвигунами = ~~ " —
ср ' Ін
реактивна потужність електродвигуна при номінальному наван-
ЛР-рі=2кА_
таженні;1§фн =1§(агссо8фн);^гЬ н ^ і + £ — втрати активної
до - п 1
потужності при неробочому ході двигуна;^ _
Ін р
приріст втрат активної потужності в двигуні при номінальному
Іг
(100%) навантаженні;^ - тг* - розрахунковий коефіцієнт, що залежить від конструкції двигуна і визначається з формули
(і-ТІ )-ДР*’ втра™ неробочого ходу, віднесені до
номінальної потужності двигуна.
Коефіцієнт к? має такі значення для різних типів двигунів:
0,5 < к9 < 1 - ДПС послідовного збудження;
1 < кр < 2 — ДПС незалежного збудження;
0,5 < кр < 1 - асинхронні.
Нижні значення коефіцієнта відповідають тихохідним двигунам, верхні - швидкохідним.