Sənayedə elektrik enerjisinin 60% -dən çoxu asinxron elektrik ötürücüləri tərəfindən istehlak olunur - nasos, kompressor, ventilyasiya və digər qurğularda. Bu, ən sadə, buna görə də ən ucuz və etibarlı mühərrik növüdür.
Müxtəlif sənaye istehsalatlarının texnoloji prosesi istənilən ötürücülərin fırlanma sürətində çevik dəyişikliklər tələb edir. Elektron və kompüter texnologiyasının sürətli inkişafı, eləcə də elektrik enerjisi itkilərini azaltmaq istəyi sayəsində müxtəlif növ elektrik mühərriklərinə qənaətlə nəzarət etmək üçün qurğular meydana çıxdı. Bu yazıda elektrik sürücüsünə ən səmərəli nəzarəti necə təmin etmək barədə danışacağıq. Bir şirkətdə işləmək (şirkət qrupu ), görürəm ki, müştərilərimiz enerji səmərəliliyinə getdikcə daha çox diqqət yetirirlər
İstehsal və texnoloji zavodlar tərəfindən istehlak edilən elektrik enerjisinin çox hissəsi bir növ mexaniki işlərin yerinə yetirilməsi üçün istifadə olunur. Müxtəlif istehsal və texnoloji mexanizmlərin işçi hissələrini idarə etmək üçün əsasən dələ qəfəsli rotorlu asinxron elektrik mühərrikləri istifadə olunur (gələcəkdə bu tip elektrik mühərriki haqqında danışacağıq). Elektrik mühərrikinin özü, onun idarəetmə sistemi və hərəkəti mühərrik şaftından istehsal mexanizminə ötürən mexaniki qurğu elektrik ötürücü sistemini təşkil edir.
Mühərrikin fırlanma sürətinin tənzimlənməsi səbəbindən sarımlarda minimum elektrik itkilərinin olması, tezlik və gərginliyin vahid artması səbəbindən hamar başlanğıcın mümkünlüyü - bunlar elektrik mühərriklərinin effektiv idarə edilməsinin əsas postulatlarıdır.
Axı, əvvəllər mühərrik idarəetmə üsulları var idi və hələ də mövcuddur:
- kontaktorlar tərəfindən ardıcıl olaraq qısaqapanılan mühərrikin sarma sxemlərinə əlavə aktiv müqavimətlər daxil etməklə reostatik tezliklərin idarə edilməsi;
- stator terminallarında gərginliyin dəyişməsi, belə gərginliyin tezliyi sabit və sənaye AC şəbəkəsinin tezliyinə bərabərdir;
- stator sarımının qütb cütlərinin sayını dəyişdirərək addım tənzimlənməsi.
Lakin bu və tezlik tənzimlənməsinin digər üsulları özləri ilə əsas çatışmazlıqları daşıyır - elektrik enerjisinin əhəmiyyətli itkiləri və addım tənzimləmə, tərifinə görə, kifayət qədər çevik bir üsul deyil.
İtkilər qaçılmazdırmı?
Asinxron elektrik mühərrikində baş verən elektrik itkiləri üzərində daha ətraflı dayanaq.
Elektrik sürücüsünün işləməsi bir sıra elektrik və mexaniki kəmiyyətlərlə xarakterizə olunur.
Elektrik kəmiyyətlərinə aşağıdakılar daxildir:
- şəbəkə gərginliyi,
- motor cərəyanı,
- maqnit axını,
- elektromotor qüvvə (EMF).
Əsas mexaniki kəmiyyətlər bunlardır:
- fırlanma sürəti n (rpm),
- mühərrikin fırlanma anı M (N•m),
- elektrik mühərrikinin mexaniki gücü P (W), fırlanma anı və fırlanma sürətinin məhsulu ilə müəyyən edilir: P=(M•n)/(9,55).
Fırlanma hərəkətinin sürətini ifadə etmək üçün n fırlanma tezliyi ilə yanaşı, fizikadan məlum olan başqa bir kəmiyyət istifadə olunur - saniyədə radyanla (rad/s) ifadə edilən bucaq sürəti ω. Bucaq sürəti ω ilə fırlanma tezliyi n arasında aşağıdakı əlaqə mövcuddur:
formulun hansı formada olduğunu nəzərə alaraq:
Mühərrikin fırlanma momentinin M onun rotorunun n fırlanma sürətindən asılılığı elektrik mühərrikinin mexaniki xarakteristikası adlanır. Qeyd edək ki, asinxron maşın işləyərkən elektromaqnit enerjisi elektromaqnit sahəsindən istifadə edərək hava boşluğu vasitəsilə statordan rotora ötürülür:
Bu gücün bir hissəsi (2) ifadəsinə uyğun olaraq mexaniki güc şəklində rotor şaftına ötürülür, qalan hissəsi isə rotor dövrəsinin hər üç fazasının aktiv müqavimətlərində itkilər şəklində buraxılır.
Elektrik adlanan bu itkilər aşağıdakılara bərabərdir:
Beləliklə, elektrik itkiləri sarımlardan keçən cərəyanın kvadratı ilə müəyyən edilir.
Onlar əsasən asinxron mühərrikin yükü ilə müəyyən edilir. Elektrik itkiləri istisna olmaqla, bütün digər növ itkilər yüklə daha az dəyişir.
Buna görə də, fırlanma sürəti idarə edildikdə asinxron mühərrikin elektrik itkilərinin necə dəyişdiyini nəzərdən keçirək.
Elektrik mühərrikinin rotor sarımında birbaşa elektrik itkiləri maşının içərisində istilik şəklində buraxılır və buna görə də onun istiləşməsini təyin edir. Aydındır ki, rotor dövrəsində elektrik itkiləri nə qədər çox olarsa, mühərrikin səmərəliliyi bir o qədər aşağı olarsa, onun işləməsi bir o qədər az qənaətlidir.
Stator itkilərinin rotor itkiləri ilə təxminən mütənasib olduğunu nəzərə alsaq, rotorda elektrik itkilərini azaltmaq istəyi daha da başa düşüləndir. Mühərrikin sürətini tənzimləmək üçün bu üsul qənaətcildir, bu zaman rotorda elektrik itkiləri nisbətən azdır.
İfadələrin təhlilindən belə çıxır ki, mühərrikləri idarə etməyin ən qənaətcil yolu sinxrona yaxın rotor sürətindədir.
Dəyişən Tezlik Sürücüləri
Dəyişən tezlikli sürücülər (VFDs) kimi qurğular, həmçinin tezlik çeviriciləri (FCs) adlanır). Bu parametrlər elektrik mühərrikinə verilən üç fazalı gərginliyin tezliyini və amplitüdünü dəyişdirməyə imkan verir, bunun sayəsində idarəetmə mexanizmlərinin iş rejimlərində çevik bir dəyişiklik əldə edilir.
Yüksək Gərginlikli Dəyişən Tezlik Sürücüsü
VFD dizaynı
Burada mövcud tezlik çeviricilərinin qısa təsviri verilmişdir.
Struktur olaraq çevirici funksional olaraq əlaqəli bloklardan ibarətdir: giriş transformator bloku (transformator şkafı); çoxsəviyyəli çevirici (inverter şkafı) və məlumat girişi və göstərmə bloku (nəzarət və mühafizə şkafı) olan idarəetmə və mühafizə sistemi.
Giriş transformatorunun şkafı enerjini üç fazalı enerji təchizatından çoxdolaqlı giriş transformatoruna ötürür, bu da azaldılmış gərginliyi çoxsəviyyəli çeviriciyə paylayır.
Çoxsəviyyəli çevirici vahid hüceyrələrdən - çeviricilərdən ibarətdir. Hüceyrələrin sayı xüsusi dizayn və istehsalçı tərəfindən müəyyən edilir. Hər bir hüceyrə rektifikator və müasir IGBT tranzistorlarından (izolyasiya edilmiş qapı bipolyar tranzistor) istifadə edərək körpü gərginlik çeviricisi olan DC keçid filtri ilə təchiz edilmişdir. Giriş AC cərəyanı əvvəlcə düzəldilir və sonra bərk hallı çeviricidən istifadə edərək tənzimlənən tezlik və gərginliklə alternativ cərəyana çevrilir.
Nəzarət olunan alternativ gərginliyin yaranan mənbələri gərginlik fazasını meydana gətirərək ardıcıl olaraq bağlantılara birləşdirilir. Asinxron mühərrik üçün üç fazalı çıxış enerji sisteminin qurulması "STAR" dövrəsinə uyğun olaraq bağlantılar birləşdirərək həyata keçirilir.
Mühafizə idarəetmə sistemi idarəetmə və mühafizə şkafında yerləşir və çeviricinin öz enerji mənbəyindən enerji təchizatı sistemi olan çoxfunksiyalı mikroprosessor bloku, informasiya giriş/çıxış qurğusu və çeviricinin elektrik iş rejimlərinin ilkin sensorları ilə təmsil olunur.
Qənaət potensialı: birlikdə saymaq
Mitsubishi Electric tərəfindən təqdim edilən məlumatlara əsaslanaraq, biz tezlik çeviricilərini tətbiq edərkən enerjiyə qənaət potensialını qiymətləndirəcəyik.
Əvvəlcə müxtəlif mühərrik idarəetmə rejimlərində gücün necə dəyişdiyini görək:
İndi bir hesablama nümunəsi verək.
Elektrik mühərrikinin səmərəliliyi: 96,5%;
Dəyişən tezlik sürücüsünün səmərəliliyi: 97%;
Nominal həcmdə fan şaftının gücü: 1100 kW;
Fan xüsusiyyətləri: H=1,4 p.u. da Q = 0;
İllik tam iş vaxtı: 8000 h.
Cədvələ uyğun olaraq ventilyatorun iş rejimləri:
Qrafikdən aşağıdakı məlumatları alırıq:
100% hava istehlakı - ildə iş vaxtının 20%;
70% hava istehlakı - ildə iş vaxtının 50%;
50% hava istehlakı - ildə 30% iş vaxtı.
Nominal yükdə işləmə ilə mühərrik sürətini idarə etmək imkanı ilə işləmə (VFD ilə birlikdə işləmə) arasında qənaət aşağıdakılara bərabərdir:
7 446 400 kVt/il - 3 846 400 kVt/il= 3 600 000 kVt/il
1 kWh / 5,5 rubla bərabər olan elektrik tarifini nəzərə alaq. Qeyd etmək lazımdır ki, qiymət birinci qiymət kateqoriyasına və 2019-cu il üçün Primorsk diyarının sənaye müəssisələrindən biri üçün orta dəyərə görə götürülür.
Pul baxımından qənaəti əldə edək:
3 kVt/il*600 rub/kVt= 000 rub/il
Bu cür layihələrin həyata keçirilməsi təcrübəsi istismar və təmir xərclərini, həmçinin tezlik çeviricilərinin özlərinin dəyərini nəzərə alaraq 3 il geri ödəmə müddətinə nail olmağa imkan verir.
Rəqəmlərdən göründüyü kimi, VFD-lərin tətbiqinin iqtisadi məqsədəuyğunluğuna heç bir şübhə yoxdur. Lakin onların həyata keçirilməsinin təsiri təkcə iqtisadiyyatla məhdudlaşmır. VFD-lər mühərriki rəvan işə salır, onun aşınmasını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır, lakin bu barədə növbəti dəfə danışacağam.
Mənbə: www.habr.com