Mewn diwydiant, mae dros 60% o drydan yn cael ei ddefnyddio gan yriannau trydanol asyncronig—mewn pympiau, cywasgwyr, systemau awyru, ac unedau eraill. Dyma'r math symlaf, ac felly'r rhataf a'r mwyaf dibynadwy, o fodur.
Mae amrywiol brosesau diwydiannol yn gofyn am reolaeth gyflymder hyblyg ar weithredyddion. Diolch i ddatblygiad cyflym technoleg electronig a chyfrifiadurol, yn ogystal â'r awydd i leihau colledion ynni, mae dyfeisiau wedi dod i'r amlwg ar gyfer rheoli gwahanol fathau o foduron trydan yn effeithlon. Bydd yr erthygl hon yn trafod sut i sicrhau'r rheolaeth fwyaf effeithlon o yriant trydan. Gweithio mewn cwmni (grŵp o gwmnïau ), Rwy'n gweld bod ein cwsmeriaid yn rhoi mwy o sylw i effeithlonrwydd ynni.
Defnyddir y rhan fwyaf o'r ynni trydanol a ddefnyddir gan offer diwydiannol a phrosesu i gyflawni rhyw fath o waith mecanyddol. Defnyddir moduron trydan asyncronig gyda rotor cawell wiwer yn bennaf i yrru rhannau gweithio amrywiol fecanweithiau diwydiannol a phrosesu (trafodir y math hwn o fodur trydan ymhellach). Mae'r modur trydan ei hun, ei system reoli, a'r ddyfais fecanyddol sy'n trosglwyddo symudiad o siafft y modur i'r mecanwaith cynhyrchu yn ffurfio'r system yrru drydanol.
Colledion ynni lleiaf yn y dirwyniadau oherwydd rheoleiddio amlder cylchdro'r modur, y posibilrwydd o gychwyn llyfn oherwydd cynnydd unffurf mewn amlder a foltedd - dyma egwyddorion sylfaenol rheolaeth effeithiol moduron trydan.
Wedi'r cyfan, yn flaenorol roedd dulliau rheoli injan fel a ganlyn yn bodoli ac maen nhw'n dal i fodoli:
- rheoleiddio amledd rheostat trwy gyflwyno gwrthiannau gweithredol ychwanegol i gylchedau dirwyn y modur, a gylchedwyd yn fyr yn olynol gan gyswlltwyr;
- newid yn y foltedd wrth derfynellau'r stator, tra bod amledd y foltedd o'r fath yn gyson ac yn hafal i amledd y rhwydwaith cerrynt eiledol diwydiannol;
- rheoleiddio cam trwy newid nifer y parau polyn yn y dirwyniad stator.
Ond mae gan y dulliau hyn a dulliau eraill o reoleiddio amledd anfantais fawr - colledion sylweddol o ynni trydanol, ac nid yw rheoleiddio cam, yn ôl y diffiniad, yn ddull digon hyblyg.
A yw colledion yn anochel?
Gadewch inni ganolbwyntio'n fanylach ar y colledion trydanol sy'n digwydd mewn modur trydan asyncronig.
Nodweddir gweithrediad gyriant trydan gan nifer o feintiau trydanol a mecanyddol.
Mae meintiau trydanol yn cynnwys:
- foltedd rhwydwaith,
- cerrynt modur trydan,
- fflwcs magnetig,
- grym electromotol (EMF).
Y prif feintiau mecanyddol yw:
- amledd cylchdro n (rpm),
- trorym yr injan M (Nm),
- pŵer mecanyddol y modur trydan P (W), a bennir gan luoswm y trorym a chyflymder y cylchdro: P=(M•n)/(9,55).
Ynghyd â'r amledd cylchdro n, defnyddir maint adnabyddus arall o ffiseg—cyflymder onglog ω—i ddynodi cyflymder mudiant cylchdro. Fe'i mynegir mewn radianau yr eiliad (rad/s). Mae'r berthynas ganlynol yn bodoli rhwng cyflymder onglog ω ac amledd cylchdro n:
gan ystyried pa un y mae'r fformiwla yn cymryd y ffurf:
Gelwir y berthynas rhwng trorym y modur M a'i gyflymder rotor n yn nodwedd fecanyddol y modur trydan. Sylwch, yn ystod gweithrediad peiriant asyncronig, fod y pŵer electromagnetig fel y'i gelwir yn cael ei drosglwyddo o'r stator i'r rotor trwy'r bwlch aer trwy faes electromagnetig:
Mae rhan o'r pŵer hwn yn cael ei drosglwyddo i siafft y rotor ar ffurf pŵer mecanyddol yn ôl mynegiant (2), ac mae'r gweddill yn cael ei ryddhau ar ffurf colledion yng ngwrthiannau gweithredol pob un o dair cyfnod cylched y rotor.
Mae'r colledion hyn, a elwir yn drydanol, yn hafal i:
Felly, mae colledion trydanol yn cael eu pennu gan sgwâr y cerrynt sy'n mynd trwy'r dirwyniadau.
Fe'u pennir i raddau helaeth gan y llwyth ar y modur asyncronig. Mae pob math arall o golledion, ac eithrio rhai trydanol, yn amrywio llai sylweddol gyda'r llwyth.
Felly, gadewch inni ystyried sut mae colledion trydanol modur asyncronig yn newid wrth reoleiddio'r cyflymder cylchdro.
Mae colledion trydanol yn uniongyrchol yng ngweind rotor y modur trydan yn cael eu rhyddhau fel gwres o fewn y peiriant ac felly'n pennu ei wresogi. Yn amlwg, po fwyaf yw'r colledion trydanol yng nghylched y rotor, yr isaf yw effeithlonrwydd y modur a'r lleiaf economaidd yw ei weithrediad.
O ystyried bod colledion stator yn fras gymesur â cholledion rotor, mae'r awydd i leihau colledion trydanol yn y rotor hyd yn oed yn fwy dealladwy. Mae dull o reoli cyflymder modur sy'n cadw colledion trydanol yn y rotor yn gymharol isel yn un economaidd.
O'r dadansoddiad o fynegiadau mae'n dilyn mai'r ffordd fwyaf economaidd o reoli moduron yw cael cyflymder y rotor yn agos at y cyflymder cydamserol.
Gyriannau amledd amrywiol
Mae gyriannau amledd newidiol (VFDs), a elwir hefyd yn drawsnewidyddion amledd (FCs), wedi dod yn gyffredin mewn amrywiol ddiwydiannau sy'n defnyddio pwmpio, offer awyru, systemau cludo, cyfleusterau cynhyrchu pŵer (CHPs, TPPs, ac ati). Mae'r unedau hyn yn caniatáu i amledd ac osgled y foltedd tair cam a gyflenwir i'r modur trydan gael eu hamrywio'n hyblyg, a thrwy hynny gyflawni dulliau gweithredu mecanwaith rheoli.
Gyriant amledd amrywiol foltedd uchel
Dyluniad y VFD
Gadewch inni roi disgrifiad byr o drawsnewidyddion amledd presennol.
Yn strwythurol, mae'r trawsnewidydd yn cynnwys unedau sydd wedi'u cysylltu'n swyddogaethol: uned trawsnewidydd mewnbwn (cabinet trawsnewidydd); gwrthdröydd aml-lefel (cabinet gwrthdröydd) a system reoli ac amddiffyn gydag uned fewnbwn ac arddangos ar gyfer gwybodaeth (cabinet rheoli ac amddiffyn).
Yn y cabinet trawsnewidydd mewnbwn, trosglwyddir ynni o'r ffynhonnell pŵer tair cam gan drawsnewidydd aml-weindio mewnbwn, sy'n dosbarthu'r foltedd is i wrthdroydd aml-lefel.
Mae gwrthdroydd aml-lefel yn cynnwys celloedd safonol—trawsnewidyddion. Pennir nifer y celloedd gan y dyluniad a'r gwneuthurwr penodol. Mae gan bob cell unionydd a hidlydd cyswllt DC gyda gwrthdroydd foltedd pont gan ddefnyddio transistorau IGBT (transistor deubegwn giât wedi'i inswleiddio) modern. Caiff y cerrynt AC mewnbwn ei unioni i ddechrau ac yna ei drawsnewid yn gerrynt AC gydag amledd a foltedd addasadwy gan ddefnyddio gwrthdroydd lled-ddargludyddion.
Mae'r ffynonellau foltedd AC rheoledig sy'n deillio o hyn wedi'u cysylltu mewn cyfres i mewn i gysylltiadau, gan ffurfio cyfnod foltedd. Mae'r system gyflenwi pŵer tair cyfnod allbwn ar gyfer y modur asyncronig wedi'i hadeiladu trwy gysylltu'r cysylltiadau mewn cyfluniad "STAR".
Mae'r system rheoli amddiffyn wedi'i lleoli yn y cabinet rheoli ac amddiffyn ac fe'i cynrychiolir gan uned microbrosesydd amlswyddogaethol gyda system gyflenwi pŵer o gyflenwad pŵer y trawsnewidydd ei hun, dyfais mewnbwn/allbwn gwybodaeth, a synwyryddion cynradd ar gyfer dulliau gweithredu trydanol y trawsnewidydd.
Potensial arbedion: gadewch i ni gyfrif gyda'n gilydd
Yn seiliedig ar ddata a ddarparwyd gan Mitsubishi Electric, byddwn yn gwerthuso'r potensial arbed ynni o weithredu trawsnewidyddion amledd.
Yn gyntaf, gadewch i ni edrych ar sut mae'r pŵer yn newid o dan wahanol ddulliau rheoli injan:
Nawr, gadewch i ni roi enghraifft o gyfrifiad.
Effeithlonrwydd modur trydan: 96,5%;
Effeithlonrwydd gyriant amledd amrywiol: 97%;
Pŵer siafft ffan ar gyfaint enwol: 1100 kW;
Nodweddion ffan: H=1,4 p.u. ar Q=0;
Llawn amser y flwyddyn: 8000 h.
Moddau gweithredu'r ffan yn ôl yr amserlen:
O'r graff rydym yn cael y data canlynol:
100% o'r defnydd o aer – 20% o'r amser gweithredu y flwyddyn;
70% o'r defnydd o aer – 50% o'r amser gweithredu y flwyddyn;
50% o'r defnydd o aer – 30% o'r amser gweithredu y flwyddyn.
Mae'r arbedion rhwng gweithredu o dan lwyth enwol a gweithredu gyda'r posibilrwydd o reoleiddio cyflymder y modur (gweithrediad ar y cyd â VFD) yn hafal i:
7,446,400 kWh/blwyddyn - 3,846,400 kWh/blwyddyn = 3,600,000 kWh/blwyddyn
Gadewch i ni dybio tariff trydan o 1 kWh / 5,5 rubles. Mae'n werth nodi bod y gost yn seiliedig ar y categori pris cyntaf a'r gwerth cyfartalog ar gyfer un fenter ddiwydiannol yn Primorsky Krai yn 2019.
Gadewch i ni gael yr arbedion mewn termau ariannol:
3,600,000 kWh/blwyddyn*5,5 rubles/kWh= 19,800,000 rubles/blwyddyn
Mae gweithredu prosiectau o'r fath, gan ystyried costau gweithredu ac atgyweirio, yn ogystal â chost y trawsnewidyddion amledd eu hunain, yn caniatáu cyfnod ad-dalu o 3 blynedd.
Fel mae'r ffigurau'n ei ddangos, does dim amheuaeth ynghylch ymarferoldeb economaidd gweithredu VFDs. Fodd bynnag, mae manteision eu gweithredu yn mynd y tu hwnt i economeg. Mae VFDs yn darparu cychwyn llyfn i'r modur, gan leihau traul a rhwyg yn sylweddol, ond byddaf yn siarad am hynny y tro nesaf.
Ffynhonnell: hab.com
