Industrian, elektrizitatearen % 60 baino gehiago gailu elektriko asinkronoek kontsumitzen dute - ponpaketa, konpresore, aireztapen eta bestelako instalazioetan. Hau da motor mota sinpleena, eta, beraz, merkeena eta fidagarriena.
Hainbat industria-ekoizpenen prozesu teknologikoak edozein eragingailuren biraketa-abiaduraren aldaketa malguak eskatzen ditu. Teknologia elektronikoaren eta informatikoaren garapen azkarrari esker, baita elektrizitate-galerak murrizteko nahiari esker, hainbat motatako motor elektrikoen kontrol ekonomikorako gailuak agertu dira. Artikulu honetan disko elektriko baten kontrol eraginkorrena nola ziurtatzeari buruz hitz egingo dugu. Enpresa batean lan egitea (enpresa taldea ), ikusten dut gure bezeroek gero eta arreta handiagoa jartzen diotela energia-eraginkortasunari
Fabrikazio- eta prozesu-instalazioek kontsumitzen duten energia elektriko gehiena nolabaiteko lan mekanikoa egiteko erabiltzen da. Hainbat produkzio eta mekanismo teknologikoren lan-zatiak gidatzeko, urtxintxa-kaiola-errotorea duten motor elektriko asinkronoak erabiltzen dira nagusiki (etorkizunean motor elektriko mota honi buruz hitz egingo dugu). Motor elektrikoak berak, bere kontrol-sistemak eta motorraren ardatzetik produkzio-mekanismora mugimendua transmititzen duen gailu mekanikoak eragile elektriko-sistema bat osatzen dute.
Haizeetan elektrizitate-galera minimoak egotea motorren biraketa-abiadura erregulatzeagatik, maiztasunaren eta tentsioaren gehikuntza uniformearen ondorioz abiarazte leunaren aukera - hauek dira motor elektrikoen kontrol eraginkorraren postulatu nagusiak.
Azken finean, lehenago motorrak kontrolatzeko metodoak zeuden eta existitzen dira:
- Maiztasun erreostatikoa kontrolatzea, erresistentzia aktibo osagarriak sartuz motorraren harilkatuetan, sekuentzialki kontaktoreek zirkuitulaburtuta;
- estatoreko terminaletan tentsio-aldaketa, tentsio horren maiztasuna konstantea eta industria-sarearen maiztasunaren berdina den bitartean;
- urratsen erregulazioa estatorearen harilaren polo-pare kopurua aldatuz.
Baina maiztasuna erregulatzeko metodo hauek eta beste batzuek eragozpen nagusia dakar: energia elektrikoaren galera handiak, eta urratsen erregulazioa, definizioz, ez da nahikoa metodo malgua.
Saihestezinak al dira galerak?
Azpimarratu gaitezen motor elektriko asinkrono batean gertatzen diren galera elektrikoetan.
Erabiltzaile elektriko baten funtzionamenduak hainbat kantitate elektriko eta mekaniko ditu.
Kantitate elektrikoak honako hauek dira:
- sareko tentsioa,
- motorraren korrontea,
- fluxu magnetikoa,
- indar elektroeragilea (EMF).
Hauek dira kantitate mekaniko nagusiak:
- biraketa-abiadura n (rpm),
- motorraren M (Nβ’m) biraketa-momentua,
- motor elektrikoaren P (W) potentzia mekanikoa, momentuaren eta biraketa-abiaduraren biderkaduraz zehaztua: P=(Mβ’n)/(9,55).
Errotazio-higiduraren abiadura adierazteko, n biraketa-maiztasunarekin batera, fisikan ezagutzen den beste kantitate bat erabiltzen da: Ο abiadura angeluarra, segundoko radianetan (rad/s) adierazten dena. Ο abiadura angeluaren eta n biraketa-maiztasunaren artean erlazio hau dago:
formulak zein forma hartzen duen kontuan hartuta:
M motorraren pareak bere errotorearen biraketa-abiadurarekin duen menpekotasunari motor elektrikoaren ezaugarri mekaniko deritzo. Kontuan izan makina asinkrono batek funtzionatzen duenean, potentzia elektromagnetikoa deritzona estatoretik errotorera igortzen dela aire-hutsunetik eremu elektromagnetiko baten bidez:
Potentzia horren zati bat errotorearen ardatzari potentzia mekaniko moduan transmititzen da (2) adierazpenaren arabera, eta gainerakoa errotorearen zirkuituaren hiru faseetako erresistentzia aktiboetan galeren moduan askatzen da.
Galera hauek, elektrikoak deitzen direnak, honako hauek dira:
Horrela, galera elektrikoak hariletatik igarotzen den korrontearen karratuaren arabera zehazten dira.
Motor asinkronoaren kargaren arabera zehazten dira neurri handi batean. Gainerako galera mota guztiak, elektrikoak izan ezik, kargaren arabera ez dira nabarmen aldatzen.
Beraz, azter dezagun nola aldatzen diren motor asinkrono baten galera elektrikoak biraketa-abiadura kontrolatzen denean.
Motor elektriko baten errotorearen harilkatuan zuzenean galera elektrikoak makinaren barruan bero moduan askatzen dira eta, beraz, beroketa zehazten dute. Jakina, zenbat eta galera elektriko handiagoak izan errotorearen zirkuituan, orduan eta txikiagoa izango da motorraren eraginkortasuna, orduan eta merkeagoa da bere funtzionamendua.
Estatorearen galerak errotoreen galerekiko gutxi gorabehera proportzionalak direla kontuan hartuta, are ulergarriagoa da errotorean galera elektrikoak murrizteko nahia. Motorraren abiadura erregulatzeko metodo hori ekonomikoa da, errotorean galera elektrikoak nahiko txikiak baitira.
Adierazpenen azterketatik ondorioztatzen da motorrak kontrolatzeko modurik ekonomikoena sinkronotik hurbil dagoen errotorearen abiadura dela.
Maiztasun aldakorreko unitateak
Maiztasun aldakorreko unitateak (VFD) bezalako instalazioak, maiztasun-bihurgailuak (FC) ere deitzen direnak). Ezarpen hauek motor elektrikoari ematen zaion tentsio trifasikoaren maiztasuna eta anplitudea aldatzeko aukera ematen du, eta, horren ondorioz, kontrol mekanismoen funtzionamendu moduen aldaketa malgua lortzen da.
Tentsio Handiko Maiztasun Aldakorreko Drive
VFD diseinua
Hona hemen lehendik dauden maiztasun-bihurgailuen deskribapen laburra.
Egitura aldetik, bihurgailua funtzionalki erlazionatutako blokeek osatzen dute: sarrerako transformadorearen blokea (transformadoreen armairua); maila anitzeko inbertsore bat (inbertsore armairua) eta kontrol- eta babes-sistema bat, informazio sarrera eta bistaratzeko unitate batekin (kontrol eta babes-armairua).
Sarrerako transformadorearen armairuak energia hornidura trifasikotik haize anitzeko sarrerako transformadore batera transferitzen du, eta horrek tentsio murriztua maila anitzeko inbertsore batera banatzen du.
Maila anitzeko inbertsore batek zelula bateratuek osatzen dute - bihurgailuak. Zelula kopurua diseinu eta fabrikatzaile zehatzak zehazten du. Zelula bakoitza zuzengailu bat eta DC link iragazkia zubi-tentsio inbertsore batekin hornituta dago IGBT transistore modernoak (isolated gate bipolar transistore) erabiliz. Sarrerako korronte korrontea zuzentzen da hasieran eta gero korronte alternoan bihurtzen da maiztasun eta tentsio erregulagarriarekin egoera solidoko inbertsore baten bidez.
Sortzen diren tentsio alterno kontrolatuaren iturriak seriean konektatzen dira loturetan, tentsio fase bat osatuz. Motor asinkrono baterako irteerako potentzia sistema trifasiko baten eraikuntza loturak "STAR" zirkuituaren arabera konektatuz egiten da.
Babes-kontrol-sistema kontrol- eta babes-armairuan dago eta mikroprozesadore-unitate multifuntzional batek ordezkatzen du, bihurgailuaren elikatze-iturri propiotik elikadura-sistema batekin, informazio sarrera/irteera gailu bat eta bihurgailuaren funtzionamendu-modu elektrikoen sentsore nagusiak.
Potentziala aurreztea: elkarrekin zenbatzea
Mitsubishi Electric-ek emandako datuetan oinarrituta, maiztasun-bihurgailuak sartzerakoan energia aurrezteko ahalmena ebaluatuko dugu.
Lehenik eta behin, ikus dezagun nola aldatzen den potentzia motorraren kontrol modu desberdinetan:
Orain eman dezagun kalkulu baten adibide bat.
Motor elektrikoaren eraginkortasuna: 96,5%;
Maiztasun aldakorreko unitatearen eraginkortasuna: 97%;
Haizagailuaren ardatzaren potentzia bolumen nominalean: 1100 kW;
Fan ezaugarriak: H=1,4 p.u. at Q=0;
Urteko lanaldi osoa: 8000 h.
Fan funtzionamendu moduak ordutegiaren arabera:
Grafikotik datu hauek ateratzen ditugu:
% 100 aire-kontsumoa - urteko funtzionamendu denboraren % 20;
% 70 aire-kontsumoa - urteko funtzionamendu denboraren % 50;
%50eko aire-kontsumoa - %30eko funtzionamendu-denbora urtean.
Karga nominalarekin funtzionatzearen eta motorraren abiadura kontrolatzeko gaitasuna duen funtzionamenduaren arteko aurrezpena (funtzionamendua VFD batekin batera) honako hau da:
7 kWh/urte - 446 kWh/urte= 400 kWh/urte
Kontuan izan dezagun elektrizitatearen tarifa 1 kWh / 5,5 errublo. Azpimarratzekoa da kostua lehen prezio-kategoriaren eta 2019rako Primorsky Lurraldeko industria-enpresetako baten batez besteko balioaren arabera hartzen dela.
Lor ditzagun aurrezkiak diru terminoetan:
3 kWh/urte*600 igurtzi/kWh= 000 igurtzi/urte
Horrelako proiektuak ezartzeko praktikak, funtzionamenduaren eta konponketen kostuak kontuan hartuta, baita maiztasun-bihurgailuen kostua ere, 3 urteko amortizazio-epea lortzea ahalbidetzen du.
Zifrek erakusten dutenez, ez dago zalantzarik VFDak ezartzearen bideragarritasun ekonomikoaz. Hala ere, haien ezarpenaren eragina ez da ekonomiara soilik mugatzen. VFD-ek leunki abiarazten dute motorra, higadura nabarmen murriztuz, baina hurrengoan honetaz hitz egingo dut.
Iturria: www.habr.com