Государственное бюджетное учреждение Свердловской области

Институт энергосбережения

«Энергосбережение в системах электроснабжения и электропотребления».

Шипицин Иван

Владимирович

2014г.

Основные направления потребления

электроэнергии

1. Электродвигатели

2. Электротермическое оборудование

3. Сварочное оборудование

4. Холодильное оборудование

5. Освещение

Рассмотрим один из основных потребителей электроэнергии. Громадная доля электроэнергии, потребляется электроприводами, в развитых странах от 60 до 65%. Электроприводом осуществляются практически все технологические процессы, связанные с движением, что делает особенно актуальной проблему энергосбережения в электроприводе и средства электропривода. В мировой практике к настоящему времени сформировалось несколько основных направлений, по которым интенсивно ведутся исследования, разработки, осуществляются крупные промышленные проекты.

В нерегулируемом электроприводе, реализованном на основе асинхронных электродвигателей с к.з. ротором, много внимания уделяется так называемым энергоэффективным двигателям, в которых за счет увеличения массы активных материалов, их качества, а также за счет специальных приемов проектирования удается поднять на 1–2% (мощные двигатели) или на 4-5% (небольшие двигатели) номинальный КПД, при некотором увеличении цены двигателя.

Этот подход может приносить пользу, если технологический процесс действительно не требует регулирования скорости, если нагрузка меняется мало и если двигатель правильно выбран. Во всех других случаях использование более дорогих энергоэффективных двигателей может оказаться нецелесообразным.

Правильный выбор двигателя для конкретного технологического процесса – один из важнейших путей энергосбережения.

Основные направления применения электродвигателей.

1. Технологическое оборудование (прокатные станы, металлорежущие станки, прессы и т.п.)

2. Турбомеханизмы (насосы, вентиляторы, воздуходувки и т.п.)

3. Компрессоры

4. Подъёмно–транспортное оборудование (подъёмные краны, лифты, транспортёры и т.п.)

В европейской практике принято считать, что средняя загрузка двигателей составляет 0,6, тогда как в нашей стране, где до недавнего времени не было принято экономить ресурсы, этот коэффициент составляет 0,3 – 0,4, т.е. привод работает с КПД значительно ниже номинального. Необходимо подчеркнуть, что работа с недогрузкой приводит к заметному снижению КПД, поэтому неоправданное завышение мощности двигателя «на всякий случай» – вредно. Так же вредны неудачно организованные циклы, когда холостой ход занимает в цикле большое место. Завышенная «на всякий случай» мощность двигателя часто приводит к незаметным на первый взгляд, но очень существенным отрицательным последствиям в обслуживаемой электроприводом технологической сфере, – например, к излишнему напору в гидравлических сетях, связанному с ростом потерь и снижением надежности и т.п. На графике мы можем увидеть зависимость К.П.Д. ( η) и cosφ двигателя от степени его загрузки.

Зависимость К.П.Д. ( η) и cosφ двигателя от степени его

загрузки

Основной путь энергосбережения средствами электропривода – подача конечному потребителю – технологической машине – необходимой в каждый момент мощности. Это может быть достигнуто посредством управления координатами электропривода, т.е. за счет перехода от нерегулируемого электропривода к регулируемому.

Выбор рациональных в конкретных условиях типов электропривода и способов управления, обеспечивающих минимизацию потерь в силовом канале, – важный элемент в общей проблеме энергосбережения.

Ожидается, что переход от нерегулируемого электропривода к регулируемому в технологиях, где это требуется, может сэкономить до 25-30% электроэнергии. В одной из технологий – в водо- воздухоснабжении – переход к регулируемому электроприводу, как показал опыт, экономит около 50% электроэнергии, до 25% воды и до 10% тепла.

Рассмотрим более подробно нерегулируемый электропривод, до настоящего времени более 90% всех промышленных электроприводов составляет асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Типичная схема трехфазного тиристорного регулятора (преобразователя) напряжения ТПН, включаемого между сетью переменного тока и нагрузкой (АД), представлена на рис. 4.25,а. Три пары встречно-параллельно включенных тиристоров управляются блоком управления БУ, представляющим собой любое устройство типа СИФУ (схема импульсно-фазового управления). СИФУ подает на тиристоры открывающие импульсы в моменты, сдвинутые на изменяемый угол a относительно момента естественной коммутации, благодаря чему напряжение меняется от U = Uн (a = 0) теоретически до 0 (a = 180°)Регуляторы напряжения, отличающиеся предельной простотой, доступностью элементной базы (тиристоры), малыми габаритами, высокой надежностью и низкой стоимостью, давно используются в мировой практике в качестве регуляторов скорости маломощных, обычно однофазных двигателей (доли кВт) и в качестве устройств плавного пуска трехфазных двигателей значительной (десятки – сотни кВт) мощности. Они же могут использоваться и для управления напряжением в целях энергосбережения при w » const, но сильно меняющейся нагрузке. Как подчеркивалось ранее, эти устройства не должны применяться для регулирования скорости сколько-нибудь мощных АД, приводящих во вращение насосы, вентиляторы и другие машины, работающие в продолжительном режиме.

управляемый выпрямитель В – шины постоянного тока - конденсатор LC-фильтра – автономный инвертор напряжения И с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) – асинхронный двигатель АД, к которому приложено переменное 3-фазное напряжение с регулируемой частотой f = var и амплитудой U = var ; управление инвертором осуществляется блоком управления БУ.(в нашем случае ДТ- датчик тока подающий сигнал на РТ- регулятор тока)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ

ПЕЧИ Печи сопротивления:

низко–и среднетемпературные(до 5000квт);

высокотемпературные (p=10÷1000квт);

электрованны (p=20÷400квт);

методические (до 400квт);

плавильные (p=40÷400квт);

Дуговые печи сопротивления Дуговые печи Индукционные печи

Электронно-лучевые установки

№п/п	Тип лампы	Мощность Вт	Световая эффективн., лм/Вт	Срок службы, час
1	Накаливания(ЛН)	15-1000	18-22	1000
2	Галогенные накаливания(КГ)	150-1500	18-22	2000-3000
3	Ртутные(типа ДРЛ)	50-1000	45-55	до 15000
4	Компактные люминесцентные (КЛЛ)	5-30	50-60	15000
5	Линейные люминесцентные	18-80	60-80	до 12000
6	Металлогалогенные (типа ДРИ)	175-3500	70-100	3000-10000
7	Натриевые (типа ДНаТ)	70-400	90-130	до 15000
8	Светодиодные	1-120	до 170	100000

В России на нужды освещения расходуется около 14% вырабатываемой электроэнергии (в США -20%). Из-за большого применения ламп накаливания в жилье мы расходуем на выработку одного люмена света в 1,3-1,5 раза больше электроэнергии, а наше население получает в 3,5 -4,0 раза меньше света, чем в США.