Заняття №5:Обґрунтування заміни малозавантажених двигунів на двигуни меншої потужності

При номінальному навантаженні та номінальній напрузі асинхронний двигун споживає реактивну потужність

де _ном – ККД двигуна при повному завантаженні.

Реактивну потужність, яку споживає двигун із мережі в режимі холостого ходу, можна обчислити по формулі

де І_ХХ – струм холостого ходу асинхронного двигуна.

Для двигунів з номінальним коефіцієнтом потужності cos_ном=0,91-0,93 реактивна потужність холостого ходу складає близько 50% реактивної потужності при номінальному навантаженні двигуна. Для двигунів з cos_ном=0,77-0,79 вона досягає 70%. Зростання споживання реактивної потужності про повному навантаженні двигуна порівняно з споживанням в режимі холостого ходу складає:

Якщо навантаження асинхронного двигуна менше номінального, то приріст споживання реактивної потужності порівняно з холостим ходом пропорціональний квадрату коефіцієнта завантаження двигуна:

де К_з=Р/Р_ном – коефіцієнт завантаження двигуна.

Таким чином, реактивна потужність, яку споживає двигун при будь-якому навантаженні, складає

Коефіцієнт потужності асинхронного двигуна при будь-якому навантаженні Р=К_зР_ном з врахуванням (4.45) отримаємо з співвідношення

З формули видно, зо cos двигуна знижується при зменшенні його навантаження. Якщо для двигуна при 100%-ному навантаженні cos=0,8, то при 50%-ному навантаженні cos=0,65, а при 30%-ному завантаженні cos=0,51. Отже, заміна систематично мало завантажених двигунів двигунами меншої потужності сприяє підвищенню коефіцієнта потужності електроустановки.

Заміна двигуна має супроводжуватись скороченням сумарних втрат активної потужності як в енергосистемі, так і в електроспоживача. Для сумарних втрат Р_сум справедливе співвідношення Р_сум=К_з.в.Q+Р,

де Р – повні втрати активної потужності в двигуні;

К_з.в. – коефіцієнт зміни втрат, кВт/кВАр, задається підприємству енергосистемою або приймається за довідниковими даними.

Коефіцієнт зміни втрат К_з.в. чисельно дорівнює питомому зниженню втрат активної потужності в усіх елементах системи електропостачання від джерел живлення до місць споживання електроенергії, отриманому від зменшення переданої підприємству реактивної потужності. Найменше значення К_з.в. приблизно дорівнює 0,02 кВт/кВАр для трансформаторів, приєднаних безпосередньо до шин підстанції.

Перетворимо розрахунковий вираз до зручнішого для розрахунків виду:

де – втрати активної потужності в режимі холостого ходу двигуна, кВт;

– приріст втрат активної потужності в двигуні при завантаженні 100%, кВт;

– розрахунковий коефіцієнт, залежний від конструкції двигуна,

Р_ХХ – втрати холостого ходу в % активної потужності при 100% завантаженні.

Встановлено, якщо середнє навантаження двигуна складає менше 45% номінального значення його потужності, заміна двигуна менше потужним завжди доцільна і перевірка розрахунками не потребує. При завантаженні двигуна більше 70% номінальної потужності можна вважати, що його заміна в загальному випадку недоцільна. Якщо навантаження двигуна в межах від 45 до 70%, доцільність заміни має підтвердитись розрахунками зменшення сумарних втрат активної потужності.

Приклад. Чи доцільно з економічних міркувань заміняти двигун А82-4 потужністю 100 кВт, котрий працює з навантаженням на валу 50 кВт, двигуном А82-4 потужністю 55 кВт. Коефіцієнт зміни втрат, заданий енергосистемою для даного пункту, дорівнює 0,1 кВт/кВАр.

Двигун, котрий заміняється, має такі параметри: U_ном=380 B, I_XX=57 A, P_XX=35 кВт, =0,92, cos=0,89.

Параметри двигуна, що встановлюється замість систематично недовантаженого: U_ном=380 B, I_XX=31,8 A, P_XX=2,31 кВт, =0,905, cos=0,89.

Реактивна потужність двигуна в режимі холостого ходу

Номінальне значення реактивної потужності

кВАр.

кВАр.

Коефіцієнти завантаження двигунів

Розрахунковий коефіцієнт двигунів

Приріст втрат активної потужності при завантаженні 100%

Сумарні втрати активної потужності такі:

Як видно, втрати активної потужності від експлуатації мало завантаженого двигуна складають 1 кВт. Якщо двигун працює протягом року 6000 год, то економія електроенергії складає 6000 кВтгод. При ціні 30 коп за 1 кВтгод економічний ефект складе 0,36000=1800 грн. Ці кошти від економії електроенергії в умовах сучасної ринкової економіки мають покрити протягом одного року витрати, пов’язані з заміною мало завантаженого двигуна.