книги из ГПНТБ / Лащивер Ф.М. Рациональное использование энергоресурсов в строительстве

догрузом, образуется избыточная мощность, отрицательно сказывающаяся на коэффициенте мощности. Поэтому заме­ на слабо загруженных асинхронных двигателей на двигатели меньшей мощности, сообразно с паспортными данными механизмов, соответственно фактически потребляемой мощ­

няя нагрузка находится в пределах 45—70% номинальной мощности, то вопрос замены двигателя на меньшую мощ­ ность решается технико-экономическим расчетом.

Целесообразность замены определяется сопоставлением величин потерь активной мощности до и после замены дви­ гателей. Бывают случаи, когда новый двигатель меньшей мощности имеет более низкий КПД. При этом необходимо, чтобы в результате замены двигателей не получилось бы увеличения суммарных потерь активной мощности в дви­ гателях, в сети и энергосистеме.

Для подсчета размеров снижения потерь активной мощ­ ности в сети в результате уменьшения потребления реактив­ ной мощности при повышении совф введены специальные по­ нятия — экономического эквивалента реактивной мощности (Кэ) и приведенных потерь.

Под экономическим эквивалентом реактивной мощности (Кэ) понимают величину снижения потерь активной мощ­ ности во всех звеньях системы электроснабжения, начиная от источника до места потребления, приходящуюся на еди­ ницу уменьшения реактивной мощности.

Для сетей 6, 10, 35 кв значения Кэ задаются энергосис­ темой.

Для промышленных предприятий и стройплощадок в сетях 380/220 в Кэ обычно принимают равным 0,1—0,15.

При замене электродвигателей на меньшую мощность имеет место уменьшение потерь активной мощности в резуль­ тате снижения потребления реактивной мощности, опреде­ ляемое по формуле

ш

Кроме того, произойдет снижение потерь активной мощности в электродвигателе и в результате повышения ко­ эффициента полезного действия:

Полное уменьшение потерь активной мощности при за­ мене электродвигателя (суммарные приведенные потери) составит

А Р = А Р ' - f - А Р " .

Рассмотрим следующий пример. На центробежном на­

телем мощность из сети составляет Р1 = 16,3 кет, a cos ф = = 0,81.

Указанной нагрузке электродвигателя по каталожным, данным соответствует коэффициент полезного действия т)1 = = 0,875. Определяем нагрузку электродвигателя (на валу) путем умножения потребляемой мощности (Рх) на величину КПД К ) .

в данной точке сети равен Кэ — 0,15. Тогда уменьшение по­ терь активной мощности в результате снижения потребления

20L

Общее снижение потерь активной мощности при замене незагруженного электродвигателя мощностью 28 кет элект­

нию коэффициентов мощности и полезного действия электро­ двигателя. При этом нагрузка двигателя должна быть не выше 35% поминальной, обмотка статора нормально включена в треугольник и все шесть концов обмотки вы­ ведены на щиток.

В этом случае переключение производится либо пере­ пайкой концов статорной обмотки (двигатель пускается вхолостую и загружается после разворота), либо переклю­ чателем, если пуск происходит под нагрузкой и требуется произвести сначала включение статора в треугольник с последующим переключением в звезду.

Опытные данные показывают, что для двигателей оте­ чественного производства предельно допускаемая нагрузка асинхронного двигателя, переключаемого на звезду, долж­ на быть в пределах 37—45%, а переключение загруженных на 25% электродвигателей с треугольника на звезду по­ вышает коэффициент мощности до номинального значения.

Подсчет экономии электроэнергии производится по спо­ собу, аналогичному приведенному в примере замены дви­ гателя завышенной мощности на меньшую, т. е. изъятия избыточной мощности в асинхронных двигателях.

4. Установка ограничителей холостого хода на машинах.

202

станках и механизмах. Поскольку при холостом ходе асин­ хронный электродвигатель имеет низкий коэффициент мощ­ ности, то в целях его повышения и избежания непроиз­ водительных затрат электроэнергии в межоперационный период во многих случаях устанавливают ограничители хо­ лостого хода. Известно, что межоперационное время, на­ пример, на металлообрабатывающих станках, затрачи­ вается на отвод инструмента в его исходное положение, на снятие обработанной детали, на установку на станок но­ вой детали, а также па подвод инструмента к детали в рабо­ чее положение.

В этот период асинхронный двигатель в среднем загружен не более чем на 12—18% и чем больше межоперационный период, тем больше и непроизводитель­ ные затраты энергии, тем ниже коэффициент мощности. Практически считается целесообразным устанавливать ог­ раничители на тех станках, где длительность межоперацион­ ного времени больше 10 сек.

Существует большое разнообразие в конструкциях ог­ раничителей холостого хода, но все они несут одну и ту же функцию— воздействие на отключение магнитного пускателя основного двигателя, основного или вспомогательного привода, продолжающие работу в межоперационный пе­ риод. Следует учесть важную особенность при внедрении ограничителей холостого хода: число включений в час не должно превышать допускаемое заводом-изготовителем число включений для электродвигателя и установленной пус­ ковой аппаратуры.

5. Замена действующих асинхронных двигателей син­ хронными. Замена асинхронных двигателей на синхронные осуществляется без расчета технико-экономической эффек­ тивности, так как такая замена является заведомо выгодной. Синхронные двигатели обладают более высоким коэффициен­

203

За последние годы значительно упрощены схемы запус­ ка: многие синхронные двигатели допускают прямой пуск от полного напряжения сети, некоторые работают с глухо присоединенным возбудителем. В этих схемах двигатель втягивается в синхронизм при номинальных условиях пуска, а форсировка возбуждения облегчает условия втя­ гивания в синхронизм. Эти принципиально новые реше­ ния для синхронных двигателей, связанные с внедрением упрощенных схем запуска, упрощением эксплуатации, возможностью пуска двигателя под нагрузкой с подклю­ ченным наглухо возбудителем, удешевлением автоматиза­ ции управления, применением схем возбуждения от по­ лупроводниковых выпрямителей, позволили значительно снизить стоимость синхронного электропривода и резко расширить границы применения его в строительном про­ изводстве. На земснарядах, компрессорах, насосах, вен­ тиляторах вытесняется менее экономичный асинхронный электропривод. На предприятиях строительной индустрии в Узбекистане только за последние пять лет на земснаря­ дах и компрессорах заменено 14 асинхронных двигате­ лей на синхронные суммарной мощностью более 300© кет.

Важнейшей особенностью синхронных электродвига­ телей является то, что они потребляют намного меньше ре­ активной мощности, чем асинхронные двигатели, и, обла­ дая опережающим cos ф, могут отдавать реактивную мощ­

пенсирующую способность синхронного двигателя серии СДН 6 кв, 320 кет, 250 об/мин; cos ф н = 0,9 (опережающий);

204

Определим теперь наивыгоднейшее значение коэф­ фициента использования реактивной мощности и соответ­ ствующий наивыгоднейший coscp двигателя

Силовые трансформаторы являются второй, наиболее круп­ ной группой токоприемников по потреблению реактивной

205

мощности, Слабо загруженный трансформатор обладает низким коэффициентом мощности, хотя расход реактивной мощности на намагничивание трансформатора невелик. Однако большое число силовых трансформаторов и кругло­ суточная их работа оказывают существенное влияние на средневзвешенный коэффициент мощности по предприятию в целом. Коэффициент мощности в сети, от которой питают­ ся силовые трансформаторы, с ростом нагрузки увеличива­ ется, достигая оптимального значения при нагрузках, близких к 70—80% от номинальных. В связи с этим еще на стадии проектирования должен быть произведен правиль­ ный выбор мощности силовых трансформаторов. Кроме того, на действующих предприятиях должны быть произве­ дены перегруппировка нагрузки, резервирование на стороне 0,4 кв между транскиосками, замена незагруженных силовых трансформаторов на трансформаторы меньшей мощ­ ности и отключение крупных трансформаторов в ночную смену, в нерабочие и праздничные дни.

Следует иметь в виду, что замена силовых трансформа­ торов завышенной мощности менее мощными считается целесообразной, если их загрузка составляет менее 30%

Здесь важная роль принадлежит строгому соблюдению обмоточных параметров, сохранению проектной мощности двигателя и коэффициента заполнения паза, в особенности соблюдению величины воздушного зазора между статором и ротором. Увеличение воздушного зазора у электродвига­ телей на незначительную величину (0,1—0,3 мм) влечет за собой значительное понижение cos <р и коэффициента полез­ ного действия.

Во многих случаях осуществление названных мероприя­ тий по повышению коэффициента мощности оказывается не­ достаточно эффективным и возникает необходимость в при­ менении искусственных средств, специальных компенсиру­ ющих устройств. На предприятиях строительной индустрии и стройплощадках применяются для этой цели косинусные конденсаторы и, о чем говорилось выше, синхронные дви­ гатели мощностью, завышенной против потребной мощ­ ности приводимых ими механизмов.

206

Выбор оптимального варианта для искусственной ком­ пенсации реактивной мощности и повышения cos ср произ­ водится путем технико-экономического сопоставления ва­

ляется главнейшим. Удельные потери активной мощности (квтіквар) синхронных компенсаторов в 10 раз больше, а синхронных генераторов, используемых в качестве компен­ саторов, в 50—100 раз больше, чем для статических конден­ саторов. Требуемая мощность компенсирующего устройст­

включенными в малозагруженное время суток либо в выход-

207,

ные дни. Это приводит к тому, что в сеть энергосистемы вы­ дается значительная реактивная мощность (перекомпенса­ ция), т. е. приводит к загрузке линий реактивными токами и, как следствие, к дополнительным потерям электроэнер­ гии и повышению напряжения в сети. Такие явления мо­ гут иметь место и при колебаниях (спадах) в графике нагрузки и в дневное время, что отрицательно будет сказы-

Рис. 38. Принципиальная схема прибора для автоматического управле­ ния включением и отключением батарей статических конденсаторов.

ваться на действующем силовом оборудовании и осветитель­ ных лампах. Поэтому в последнее время на многих пред­ приятиях внедрены схемы автоматического включения и отключения установок статконденсаторов, сообразно с гра­ фиком реактивной нагрузки предприятия.

Разделенные на секции установки статических конден­ саторов могут включаться в зависимости от времени суток, от уровня напряжения, от величины тока, от направления реактивной мощности, а также от величины коэффициента мощности.

На рис. 38 приведена принципиальная схема автомати­ ческого управления включением и отключением установки статических конденсаторов. В основе этой схемы исполь-

208

зован принцип работы индукционного ваттметра, в котором при индуктивной нагрузке диск вращается по часовой стрелке, а при емкостной нагрузке — против часовой стрелки.

При достижении индуктивной нагрузки в сети заранее установленной величины контакты 1—2, смонтированные в ваттметре, замыкаются, реле РП-1 включается и своими нормально открытыми контактами подает питание на катуш­ ку магнитного пускателя. Пускатель включается и под­ ключает к сети группу конденсаторов или всю батарею.

При снижении индуктивной нагрузки и увеличении емкостной замыкаются контакты 3—4, отключается реле, тем самым замыкая цепь катушки реле РП-2, которое свои­ ми нормально замкнутыми контактами обесточивает маг­ нитный пускатель, и конденсаторная батарея отключается от сети.

Новые устройства для автоматического регулирования мощности подключенных к сети конденсаторных батарей выпускает Рижский опытный завод «Латвэнерго». Устрой­ ство, названное «Аркон», предназначается для совместной работы с комплектными конденсаторными установками или с отдельными конденсаторными батареями с целью автома­ тического регулирования их реактивной мощности.

Регулирование осуществляется по одному из фазных или линейных напряжений либо по сочетанию напряжения и тока нагрузки — реактивного, активного и полного.

Устройство состоит из командного блока, набора иден­ тичных приставок и кнопки управления.

Командный блок и приставка являются щитовыми при­ борами.

В зависимости от числа ступеней регулирования и ло­ гики коммутации комплектуется количество приставок в наборе.

Набор приставок может осуществлять логику коммута­ ции по нормальному единичному коду, т. е. подключать или отключать конденсаторы в соотношении 1 : 1 : 1 или дво­ ичному коду 1 : 2 : 4 путем внешних пересоединений. При этом каждая приставка управляет коммутирующим ап­ паратом секции конденсаторной установки.

Ручное управление приставками осуществляется при помощи кнопки управления, а автоматическое — команд­ ным блоком. Стоимость устройства командного блока — 292 руб., а приставки—57 пѵб.