Elektrotehnika_i_elektronika_2008

где Р0 -- средняя мощность холостого хода (сумма 'механической

мощности холостого хода системы электропривода я потерь мощ-

ности в стали электродвигателя), определяется путем замера нагрузки привода во время холостого хода, кВт•ч; Р Н --- номинальная мощность электродвигателя, кВт•ч; Т — время холостого хода между циклами, c. .

По параметрам a и b на диаграмме определяется показатель эффективности с, затем — часовая экономия электроэнергии:.

nW= E ZPHTxx ,

3600

где Z — число циклов работы механизма в час.

Пример. Электродвигатель серии 4А растворонасоса, предназначенного для транспортирования штукатурного раствора при устройстве оснований под полы строящегося здания, имеет мощность

РН = 7, 5- кВт; Р0 = 1,12 кВт; Т'=25 c; Z =- 20 цикл/ч.

из диаграммы (см. рис. 2.119), находим, что б _ 0,125. Тогда ожида-

емая часовая экономия электроэнергии

что подтверждает целесообразность установки ограничителей холостого хода.' ' .

Пример. Электродвигатель. серии. 4А металлообрабатывающего станка, используемого в заготовительном цехе стройплощадки, име-

той же диаграммы находим, что б = --0,024. Ожидаемая часовая эко-' номия электроэнергии

0 W _ - 0.024, 42.4.5 ='_0 0056 кВт^ч,

3600

что означает перерасход электpической энергии. Установка ограничителей холостого хода . в этом случае не является целесообразной.

3. Замена незагруженных электродвигателей электродвигателями меньшей мощности, что всегда целесообразно, если средняя нагрузка электродвигателя составляет менее 45 %. При его нагрузке более

2б3 Глава 2. Электромагнитные устройства и электрические .машины

70 % от номинaльной мощности следует считать замену двигателя

нецелесообразной, a при нагрузке от 45 до 70 % возможность заме-

ны должна быть подтверждена уменьшением суммарных потерь активной мощности в электрической . сети и двигателе. Эти потери можно найти из соотношения: .

ОРх = ЁQx(l -- К) + Кнон] Кэ + АР + КнЛР,

где Q — реактивная мощность, потребляeмая двигателем при .холо-

ЛРх - потери активной мощности при холостом ходе двигателя, кВт,

ЛРх ' UH 1х cos (Рх; ..

ЛР — прирост потерь активной мощности в электродвигателе при возрастании нагрузки до номинальной, кВт,

,

У — расчетный коэффициент, зависящий от конструкции двигателя,

о

где ОРХ, % — потери холостого хода в процентах от активной мощности, потребляемой двигателем при номинальной нагрузке,

лрх, % -^. .100о/о .

Рн.

Значение sin (р может быть определено по коэффициенту мощ- ности электродвигателя на холостом ходу; который находится в пре-

делах cos: (р = .0,1 - 0,2. Срёднйе. величины токов холостого хода 1' двигателей в зависимости от Р и IH приведены в табл. 2.6.. Точные

значения cos Фх и Ix определяются из опыта холостого хода конк-

ретного двигателя.

При мер. Для. электропривода бетоносмесительного устройства ' ис-

пользуется асинхронный электродвигатeль серии А02 (н =- 3д кВт; . Iн = 55 А; ^н = 91 %; сов срн = 0,91; Iх = 23,1 А; cos (рк = 0,17), кото-

рый работает c нагрузкой Р = 147 кВт. необходимо проверить це-

лесообразность его замены двигателем серии 4А (н = 15 кВт; 4 29,9 А; Тiн = 87,5 %; cos срн = 0,87; i:= 12,8 А; cos срх = 0,1).

265 Глава 2. Электромагнитные устройства и электрические машины

Таким образом, при замене незагруженного двигателя получено снижение потерь активной мощности в двигателе и электрической

Сети.

Следует подчеркнуть, что замена незагруженных электродвига-

телей, даже если она оправдана расчетом, может производиться только после тщательной проверки возможности их полной загруз-

ки за счет правильного использования рабочих машин. Это. мероприятие целесообразно, -когдa двигатель выбран неверно (завышен

по мощности по сравнению c рабочей машиной).

4. Переключение обмотки стaтоpа на звезду, если фазы статора электродвигателя соединены в треугольник, a нагрузка электродвигателя не превышает 40% номинaльной мощности. в результате это-

следовательно, увеличиваются коэффициент мощности и КПД. Если электродвигатель работает не только c большим недогрузом,

но периодически выходит на номинальный или близкий к нему режим, то: рекомендуется использование автоматических переключателей фаз обмотки статора c треугольника на звезду, срабатывающих

в функции нагрузки на валу. Это обеспечивает автоматическое ре - гyлирование коэффициента мощности установки и экономию элек- троэнергии.

5. Подбор приводных электродвигателей по исполнению. Общий cos ф стройплощадки будет выше, если есть возможность использовать АД c короткозамкнyтым, a не фазным ротором; устанавливать их в защищенном (если позволяют условия окружающей среды)_ исполнении. Такие двигатели могут нести более высокую, по^равнению c закрытыми двигателями, активную нагрузку и имеют больший cos ср. '

б. Содержание в исправности и правильная настройка аппаратуры

защиты (тепловых реле и др.), которая в случае повышения нагpузки на электродвигателе отключает его. Если срок службы обмоток электродвигателя с изоляцией класса А 15- 20. лет, то превышение номинaльной нагрузки на 25 % сокращает его до 1,5 лет.

7.Контроль качества ремонта электродвигателей (см. далее).

8.Снижение интервалов повышенного питаю щего напряжения при малых нагрузках, например изменением числа витков обмоток

трансформаторов, снабжающих строительную площадку электро-

энергией. .

9. Искусственная компенсация коэффициента мощности электродвигателя c помощью конденсатора," 'который рекомендуется устанавливать вблизи электродвигателей строительных механизмов. При

этом конденсатор должен выполнять функции генератора реактивной мощности. Ь

Необходимую емкость конденсатора можно определить, пользуясь соотношением

С = Р г (tg (Р т — tg Ф2)

где . P — активная мощность электродвигателя; (о --- угловая частота ((в = 2тtf); U напряжение питающей сети; сР 1 и (Р2 -- углы сдвига между векторами соответственно тока I и напряжения Идо. и после компенсации: .

Мощность конденсаторной батареи можно вычислить по формуле:

Q = аР(tg (Р1-- tg ф2),

где а — коэффициент,. учитывающий возможность повышения соа ф

за счет совершенствования технологии производства. Обычно а 0,9.

Пример. Опpеделить мощность батареи конденсаторов для повышения коэффициета мощности насоса до значения сов а = 0,92. Его двигатель марки 4А 180 S2 УЗ'(2н = 22 кВт, cos срн = 0,91) длительно работает c нагрузкой, равной 60 % от номинальной (КН -т 60 %) .

Решение.

i. C помощью рис. 2.112 определяем cos ф,' с которым работает двигатель: cos (Р1 = 0,78 (при' Кн = б0 %).

2. Мощность, развиваемая Ад,

КН = РгНРг •100 Р2 = Кнргн.100 = б0.22144 =13,2. кВт.

3. Рассчитываем величину мощности батареи конденсаторов: Q = 0,9.13,2(0,802 -- 0,426) = 4,47 квар.

4.Выбираем конденсатор'КМ-0,22-4,5 (QH = 4,5 кваp) тно табл. 2.7.

10.Переходна энергосберегающие двигатели-, предназначенные для

работы с повышенным КПД й cos (р. Такая возможность достаточ-

но широко используется сегодня в США, где фирмой «Гоулд* производятся электродвигатели, имеющие, например, при мощности

РгH = 1 кВт КПД приблизительно на 13 %, a cos ' (р на 8 % больше, чем y двигателей общепромышленного назначения.

Использование энергосберегающих, электродвигателей дает положительный эффект, когда они применяются в приводах, работа-

ющих c постоянной нагрузкой. Однако этот эффект достигается за

счет увеличения. массы электротехнической стали двигателя при-

мерно на 30 %, a обмоточного' провода - на 20 %.

1:1. Мероприятия по снижению потерь электроэнергии в не, регулируемых по скорости электроприводах асинхронных двигателей c

Рис. 2.120. Асинхронный электропривод c регулированием напряжения

,статора в функции угла срг:

a — принципиальная схема; б —'кривая зависимости q =f(s)

выделения первых гармоник тока и напряжения в схему включены

фильтры Ф.

Для обеспечения минимальных потерь электроэнергии в двигателе регулированием напряжения необходимо при любых нагрузках поддержать постоянство скольжения SопТ; которое можно определить c использованием параметров схемы замещения АД:

г

хµ

где г1 активное сопротивление фазы обмотки статора, Ом; г 2' — активное сопротивление фазы обмотки ротора, приведен-

нoе к числу витков обмотки статора, Ом; хµ — сопротивление взаимной индукции обмоток статора и ротора; г2 — сопротивление, учитывающее влияние потерь в стали статора на процессы в АД, Ом. Значение 'г определяется через номинальные потери в стали:

зUH

'it = ОР^тН

Например, y электродвигателя' 4А180М4 (РН = 30 кВт) величина относительного скольжения SoпT = 0,011.

Регулирование напряжения наиболее эффективно при средних и больших мощностях .электродвигателей. _

269 Глава 2. Электромагнитные устройства и электрические машины

12. Регулирование частоты вращения или момента электроприводов строительных машин и механизмов диктуется во многих случаях требованиями технологического процесса. Однако на стройпло-

щадке достаточно много. устройств, для которых изменение скорости

.в процессе работы не предусматривается или для регулирования используются какие-либо неэлвктрические способы влияния на пара-

метры технологического процесса. K таким устройствам в первую очередь относятся конвейеры, вентиляторы, насосы и другие меха=

низмы для перемещения твердьУх, жидких и газообразных продук-

тов, для электропривода которых на стройплощадке используются,

как правило, нерегулируемые двигатели c короткозамкнутым рото=

ром, обеспечивающие движение рабочих органов c постоянной ско-

ростью независимо от загрузки механизмов.

13. Уменьшение скорости устройств непрерывного транспорта при

недогрузке дает возможность выполнить необходимый объем рабо-

ты c меньшим удельным расходом электроэнергии. Обычно проявляется и дополнитёльный'экономйческий эффект за счет улучшения эксплуатационных характеристик технологического оборудования. Так, при снижении. скорости уменьшается износ тянущих органов ленточных транспортеров, . возрастает срок службы трубопроводов и запорной арматуры за счет снижения. давления, развиваемого насосами, a также устраняется избыточны й расход транспортируемых

продуктов. .

14. Сокращение расхода электроэнергии во время переходных процессов электроприводов строительных механизмов, _машин и инструментов.

Переходным процессом считается переход электропривода от одного установившегося статического или динамического режима к другому: запуск двигателей, его остановка, реверс, переключение c одной рабочей скорости на другую.

Повышение потерь электроэнергии в переходных режимах обу-

^ловлено прежде всего изменением величины потребляемого из сети

тока: Например, при включении асинхронного трехфазного двига-

теля строительного механизма пусковой ток может до 7,5 раза прё-

вышать номинальный, что и обусловливает дополнительные потери в электродвигателе. в условиях строительства тяжесть пуска

усугубляется, кроме того, снижением напряжения временной пита-

ющей сети. Причина этого состоит в том, что возрастание тoка при-

водит к увеличению потерь напряжения (Л U = IRЛ, где R„ — сопро-

тивление линии электроснабжения), -a следовательно, потерь мощности (аР = I2R„) и электроэнергии (ЛW = APt) в подводящих

ее проводах. Поэтому резким пуска приводящего электродвигателя связан c повышением потерь электроэнергии как в самом двигате- . ле, так и в питающей сети.