Варијабилни електрични погон као средство за уштеду енергије

Прелазак са нерегулисаног електромоторног погона на регулисани један је од главних начина за уштеду енергије у електромоторном погону и у технолошкој области помоћу електромоторног погона.

По правилу, потреба за контролом брзине или обртног момента електричних погона производних механизама је диктирана захтевима технолошког процеса. На пример, брзина помака резача одређује чистоћу обраде радног предмета на стругу, смањење брзине лифта је неопходно за тачно позиционирање аутомобила пре заустављања, потреба за подешавањем обртног момента осовине за намотаје је диктирана услове за одржавање сталне силе затезања рањеног материјала и др.

Међутим, постоји низ механизама који не захтевају промену брзине према технолошким условима, или се за регулацију користе други (неелектрични) начини утицаја на параметре технолошког процеса.

Пре свега, они укључују континуиране транспортне механизме за кретање чврстих, течних и гасовитих производа: транспортере, вентилаторе, вентилаторе, пумпне јединице. За ове механизме се тренутно, по правилу, користе нерегулисани асинхрони електрични погони, који покрећу радна тела константном брзином, без обзира на оптерећење механизама. Под његовим делимичним оптерећењем, режими рада при константној брзини карактеришу повећани специфична потрошња енергије у поређењу са номиналним режимом.

Смањење перформанси НСЦ, ефикасност транспортера се смањује, пошто релативни удео потрошене снаге превазилази тренутак мировања. Економичнији је режим променљиве брзине, који обезбеђује исте перформансе, али са константном компонентом вучног напора.

На сл. 1 приказане су зависности снаге вратила мотора за транспортер са моментом празног хода Мк = 0, ЗМв за константне (в — цонст) и подесиве (Фг = цонст) брзине кретања терета. Осенчена област на слици представља уштеду енергије добијену контролом брзине.

Пиринач. 1. Зависност снаге вратила електромотора од перформанси транспортера

Дакле, ако се брзина транспортера смањи на 60% номиналне вредности, тада ће снага осовине мотора смањити за 10% у поређењу са номиналном вредношћу. Ефекат регулације брзине је већи, што је већи обртни момент у празном ходу, а то значајније смањује перформансе транспортера.

Смањење брзине непрекидних транспортних механизама са подоптерећењем омогућава вам да извршите потребну количину посла са мањом специфичном потрошњом енергије, односно решите чисто економски проблем смањења потрошње енергије у технолошком процесу кретања производа.

Обично, са смањењем брзине таквих механизама, појављује се и економски ефекат због побољшања оперативних карактеристика технолошке опреме. Дакле, када се брзина смањује, хабање тела транспортера се смањује, радни век цевовода и фитинга се повећава услед смањења притиска који развијају машине за снабдевање течностима и гасовима, а такође се елиминише вишак потрошње ових производа.

Ефекат у области технологије често се испоставља знатно већи него због уштеде енергије, због чега је суштински погрешно одлучивати о препоручљивости коришћења контролисаног електромоторног погона за такве механизме проценом само енергетског аспекта.

Контрола брзине лопатастих машина.

Центрифугални механизми за снабдевање течностима и гасовима (вентилатори, пумпе, вентилатори, компресори) су главни општи индустријски механизми са највећим потенцијалом у целој земљи да значајно смање специфичну потрошњу енергије. Посебан положај центрифугалних механизама објашњава се њиховом масивношћу, великом снагом, по правилу, са дугим режимом рада.

Ове околности одређују значајно учешће ових механизама у енергетском билансу земље.Укупни инсталисани капацитет погонских мотора за пумпе, вентилаторе и компресоре је око 20% капацитета свих електрана, док сами вентилатори троше око 10% све електричне енергије произведене у земљи.

Радне особине центрифугалних механизама су представљене у виду зависности главе Х од протока К и снаге П од протока К. У стационарном режиму рада, глава коју ствара центрифугални механизам је уравнотежена са притисак хидро- или аеродинамичке мреже у коју испоручује течност или гас.

Статичка компонента притиска је одређена за пумпе — геодетском разликом између нивоа корисника и пумпе; за навијаче — природна атракција; за вентилаторе и компресоре — од притиска компримованог гаса у мрежи (резервоар).

Тачка пресека К-Х-карактеристика пумпе и мреже одређује параметре Х-Хн и К — Кн. Регулација протока К пумпе која ради константном брзином обично се врши помоћу вентила на излазу и доводи до промене карактеристика мреже, услед чега брзина протока КА * <1 одговара тачка пресека са карактеристиком пумпе.

Пиринач. 2. К-Х-карактеристике пумпне јединице

По аналогији са електричним колима, регулисање протока кроз вентил је слично контролисању струје повећањем електричног отпора кола. Очигледно, овај метод управљања није ефикасан са енергетске тачке гледишта, јер је праћен непродуктивним губицима енергије у регулационим елементима (отпорник, вентил). Губитак вентила карактерише засенчена област на Сл. 1.

Као иу електричном колу, економичније је регулисати извор енергије него његовог корисника. У овом случају, струја оптерећења се смањује у електричним колима због смањења напона извора. У хидрауличким и аеродинамичким мрежама сличан ефекат се добија смањењем притиска који ствара механизам, што се остварује смањењем брзине његовог радног кола.

Када се брзина мења, радне карактеристике центрифугалних механизама се мењају у складу са законима сличности, који имају облик: К * = ω *, Х * = ω *2, П * = ω *3

Брзина радног кола пумпе при којој ће његова карактеристика проћи кроз тачку А:

Израз за снагу коју пумпа троши током регулације брзине је:

Квадратна зависност момента од брзине карактеристична је углавном за вентилаторе, пошто је статичка компонента главе одређена природним потиском знатно мања од Хк. У техничкој литератури се понекад користи приближна зависност момента од брзине, која узима у обзир ово својство центрифугалног механизма:

М* = ω *н

где је н = 2 ат при Хц = 0 и нХц> 0. Прорачуни и експерименти показују да је н=2 — 5, а његове велике вредности су карактеристичне за компресоре који раде у мрежи са значајним противпритиском.

Анализа режима рада пумпе при константној и променљивој брзини показује да се вишак потрошње енергије при ω= цонст показује веома значајном. На пример, резултати прорачуна режима рада пумпе са параметрима приказани су испод Хк * = 1,2; Пк*= 0,3 на мрежи са различитим повратним притиском Зс:

Наведени подаци показују да контролисани електромотор може значајно да смањи потрошњу потрошене електричне енергије: до 66% у првом и до 41% у другом случају. У пракси се овај ефекат може показати и већи, јер се из разних разлога (одсуство или неисправност вентила, ручно активирање) регулација вентилима уопште не примењује, што доводи не само до повећања потрошње електричне енергије, већ и до превеликих напора и трошкова у хидрауличној мрежи.

Енергетска питања центрифугалних механизама једносмерног дејства у мрежи са константним параметрима су разматрана горе. У пракси постоји паралелни рад центрифугалних механизама и мрежа често има променљиве параметре. На пример, аеродинамички отпор рударске мреже се мења са променом дужине зидова, хидродинамички отпор водоводних мрежа је одређен начином потрошње воде, који се мења током дана итд.

Са паралелним радом центрифугалних механизама могућа су два случаја:

1) брзина свих механизама се регулише истовремено и синхроно;

2) регулисана је брзина једног механизма или дела механизама.

Ако су параметри мреже константни, онда се у првом случају сви механизми могу сматрати једним еквивалентом за који важе све горе наведене релације. У другом случају, притисак нерегулисаног дела механизама има исти ефекат на регулисани део као и противпритисак и веома је значајан, због чега уштеда електричне енергије овде не прелази 10-15% називне снаге. машине.

Променљиви параметри мреже у великој мери отежавају анализу сарадње центрифугалних механизама са мрежом. У овом случају, енергетска ефикасност контролисаног електричног погона може се одредити у облику подручја чије границе одговарају граничним вредностима параметара мреже и брзини центрифугалног механизма.

Погледајте и на ову тему: ВЛТ АКУА Дриве фреквентни претварачи за пумпне јединице