2. Оценка энергопотребления электроприводами

Наибольшее количество энергии на производстве потребляют, как известно, электродвигатели. Кроме приводов станков и механизмов, многообразие которых зависит от характера производства, практически на всех производствах электродвигатели применяют для приведения в движение вентиляторов, насосов, лифтов, конвейеров и компрессоров.

В общем случае электропривод состоит из двигателя, управляющего устройства, передаточного и рабочего механизмов. При определении количества энергии, которое потребляют электродвигатели, следует учитывать некоторые особенности.

Номинальная мощность электродвигателей обычно указана на его информационной табличке.

Продолжительность работы электропривода определяется в сумме по всем режимам работы (как в установившемся, так и переходном режимах с разными скоростями и нагрузками на валу), включая работу «холостого хода».

Коэффициент средней загрузки можно вычислить приближенно по соотношению среднего и номинального тока, если показания тока нагрузки контролируются в журнале.

С достаточной степенью достоверности коэффициент средней загрузки электропривода определяется в результате наблюдения за его рабочим циклом. Проиллюстрируем эту процедуру на примере работы компрессора.

Рассмотрим поршневой воздушный компрессор, который, обеспечивая давление 0,7 МПа в системе сжатого воздуха, может работать в трех режимах в зависимости от разбора сжатого воздуха потребителями. В режиме «полная нагрузка» компрессор работает на номинальной производительности и в соответствии с паспортными характеристиками должен потреблять 120 кВт электрической энергии в час. В режиме «половина нагрузки» потребляемая мощность составляет 73 кВт. В режиме «без нагрузки» – 34 кВт.

Аудитор фиксирует время работы компрессора в разных режимах (смену режима можно различить по характеру шума и изменению давления воздуха). Наблюдение производиться на протяжении приблизительно двадцати минут в условиях нормальной работы. Результаты замеров внесены в карту наблюдений:

Нагрузка	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	∑
100 %	+			+					+			+					+		+		6
50 %		+	+		+	+		+		+	+		+		+	+		+		+	12
0 %							+							+							2

По результатам наблюдений и на основании данных завода-изготовителя компрессора можно составить следующую таблицу, см. табл. 5.3.

Режим работы компрессора	Мощность двигателя, кВт	Производительность компрессора, м3/мин	Общая длительность работы в режиме, мин	Доля в суммарной продолжительности работы, %
Полная нагрузка	120	828	6	30
Половинная нагрузка	73	394	12	60
Без нагрузки	34	0	2	10
Всего			20	100

Коэффициент средней загрузки может быть определен по расчету сред - ей мощности двигателя:

Р_ср = (12 кВт ∙ 6 мин+73 кВт ∙ 12 мин+34 кВт ∙ 2 мин)/20 мин = 83,95,

отсюда

k_з = Р_ср/Р_ном = 83,95/120 = 0,7.

Арифметически в общем случае коэффициент средней загрузки определяется отношением средней рабочей производительности электропривода к произведению номинальной электрической мощности и среднего коэффициента полезного действия электропривода.

Средняя рабочая производительность электропривода – это полезная механическая работа, совершаемая рабочим механизмом в единицу времени (отношение выполненной работы к продолжительности работы электропривода в течение года).

Средний (цикловой) коэффициент полезного действия электропривода равен произведению отдельных средневзвешенных КПД двигателя, управляющего устройства, передаточного и рабочего механизмов, исчисленных с учетом энергозатрат каждого режима работы и его суммарной длительности в течение года. Таким образом, КПД электропривода зависит:

• от характеристик двигателя и рабочего механизма;

• от соответствия этих характеристик друг другу;

• от способа передачи механической энергии;

• от способа регулирования производительности рабочего механизма.

По результатам данных стационарных и переносных приборов о расходах электроэнергии составляются балансы потребления электроэнергии.