Í iðnaði er meira en 60% af raforku neytt af ósamstilltum rafdrifum - í dælu, þjöppu, loftræstingu og öðrum mannvirkjum. Þetta er einfaldasta og þar af leiðandi ódýrasta og áreiðanlegasta gerð vélarinnar.
Tækniferli ýmissa iðnaðarframleiðslu krefst sveigjanlegra breytinga á snúningshraða hvers kyns stýribúnaðar. Þökk sé hraðri þróun rafeinda- og tölvutækni, sem og löngun til að draga úr rafmagnstapi, hafa komið fram tæki til hagkvæmrar stjórnunar á rafmótorum af ýmsum gerðum. Í þessari grein munum við tala um hvernig á að tryggja skilvirkasta stjórn rafdrifs. Að vinna í fyrirtæki (fyrirtækjahópur ), Ég sé að viðskiptavinir okkar leggja meiri og meiri athygli á orkunýtingu
Megnið af raforku sem neytt er af framleiðslu- og vinnslustöðvum er notuð til að framkvæma einhvers konar vélræna vinnu. Til að knýja vinnuhluta ýmissa framleiðslu- og tæknibúnaðar eru ósamstilltir rafmótorar með íkornabúrsnúningi aðallega notaðir (í framtíðinni munum við tala um þessa tegund rafmótora). Rafmótorinn sjálfur, stjórnkerfi hans og vélræni búnaðurinn sem sendir hreyfingu frá mótorskaftinu til framleiðslubúnaðarins mynda rafdrifskerfi.
Tilvist lágmarks rafmagnstaps í vafningum vegna stjórnun á snúningshraða mótorsins, möguleiki á sléttri byrjun vegna samræmdrar aukningar á tíðni og spennu - þetta eru helstu forsendur skilvirkrar stjórnunar rafmótora.
Þegar öllu er á botninn hvolft voru og eru enn til slíkar aðferðir við vélstýringu eins og:
- rheostatic tíðni stjórna með því að kynna fleiri virka viðnám í mótor vinda hringrás, í röð skammhlaups með tengiliðum;
- breyting á spennu á stator skautunum, en tíðni slíkrar spennu er stöðug og jöfn tíðni iðnaðar AC netkerfisins;
- skrefastjórnun með því að breyta fjölda pólapöra statorvindunnar.
En þessar og aðrar aðferðir við tíðnistjórnun bera með sér helsta gallann - verulegt tap á raforku og skrefastjórnun, samkvæmt skilgreiningu, er ekki nógu sveigjanleg aðferð.
Er tap óumflýjanlegt?
Leyfðu okkur að dvelja nánar á raftapinu sem verður í ósamstilltum rafmótor.
Rekstur rafdrifs einkennist af fjölda raf- og vélrænna stærða.
Rafmagn felur í sér:
- netspenna,
- mótorstraumur,
- segulflæði,
- rafkraftur (EMF).
Helstu vélrænu stærðirnar eru:
- snúningshraði n (rpm),
- snúningsátak M (N•m) hreyfilsins,
- vélrænt afl rafmótors P (W), ákvarðað af afurð togs og snúningshraða: P=(M•n)/(9,55).
Til að tákna hraða snúningshreyfingar, ásamt snúningstíðni n, er notuð önnur stærð sem þekkt er úr eðlisfræði - hornhraðinn ω, sem er gefinn upp í radíönum á sekúndu (rad/s). Það er eftirfarandi samband á milli hornhraðans ω og snúningstíðnarinnar n:
að teknu tilliti til þess hvaða formúla er í formi:
Háð snúningsvægis M á snúningshraða snúningsins n er kallað vélrænni eiginleiki rafmótorsins. Athugaðu að þegar ósamstilltur vél er í gangi er svokallað rafsegulafl sent frá statornum til snúningsins í gegnum loftgapið með því að nota rafsegulsvið:
Hluti af þessu afli er sendur til snúningsássins í formi vélræns afls samkvæmt orðatiltæki (2), og restin losnar í formi taps í virkum viðnámum allra þriggja fasa snúningsrásarinnar.
Þetta tap, kallað rafmagn, er jafnt og:
Þannig ákvarðast rafmagnstap af veldi straumsins sem fer í gegnum vafningana.
Þau eru að miklu leyti ákvörðuð af álagi ósamstillta mótorsins. Allar aðrar tegundir taps, nema rafmagns, breytast minna með álagi.
Þess vegna skulum við íhuga hvernig raftap ósamstilltur mótor breytist þegar snúningshraða er stjórnað.
Rafmagnstap beint í snúningsvindingu rafmótors losnar í formi hita inni í vélinni og ræður því hitun hennar. Augljóslega, því meira sem rafmagnstapið er í snúningsrásinni, því minni skilvirkni hreyfilsins, því minna hagkvæmt í rekstri hennar.
Með hliðsjón af því að tap á stator er um það bil í réttu hlutfalli við snúningstap er löngunin til að draga úr rafmagnstapi í snúningnum enn skiljanlegri. Sú aðferð til að stilla snúningshraða hreyfilsins er hagkvæm, þar sem rafmagnstapið í snúningnum er tiltölulega lítið.
Af greiningu orðanna leiðir að hagkvæmasta leiðin til að stjórna mótorum er á snúningshraða nálægt samstilltum.
Drif með breytilegum tíðni
Uppsetningar eins og drif með breytilegum tíðni (VFD), einnig kallaðir tíðnibreytir (FCs) ). Þessar stillingar gera þér kleift að breyta tíðni og amplitude þriggja fasa spennunnar sem rafmótorinn fylgir, vegna þess að sveigjanleg breyting á rekstrarhamum stjórnbúnaðarins næst.
Háspennu breytilegt tíðni drif
VFD hönnun
Hér er stutt lýsing á núverandi tíðnibreytum.
Byggingarlega séð samanstendur breytirinn af virknitengdum blokkum: inntaksspenniblokk (spenniskápur); fjölþrepa inverter (inverter skápur) og stjórn- og verndarkerfi með upplýsingainntak og skjáeiningu (stýri- og varnarskápur).
Inntaksspenniskápurinn flytur orku frá þriggja fasa aflgjafanum yfir í fjölvinda inntaksspenni, sem dreifir minni spennu yfir á fjölþrepa inverter.
Fjölþrepa inverter samanstendur af sameinuðum frumum - breytum. Fjöldi frumna er ákvarðaður af tiltekinni hönnun og framleiðanda. Hver klefi er búinn afriðli og DC tengisíu með brúarspennubreytir sem notar nútíma IGBT smára (einangraður hlið tvískauta smári). Inntaksstraumurinn er upphaflega leiðréttur og síðan breytt í riðstraum með stillanlegri tíðni og spennu með því að nota solid-state inverter.
Uppsprettur stýrðrar riðspennu sem myndast eru tengdar í röð í hlekki og mynda spennufasa. Smíði þriggja fasa úttaksaflskerfis fyrir ósamstilltan mótor fer fram með því að tengja tengla í samræmi við „STAR“ hringrásina.
Varnarstýringarkerfið er staðsett í stjórn- og verndarskápnum og er táknað með fjölvirkri örgjörvaeiningu með aflgjafakerfi frá eigin aflgjafa breytisins, upplýsingainntaks-/úttaksbúnaði og aðalskynjurum fyrir rafvirkjastillingar breytisins.
Sparnaðarmöguleikar: að telja saman
Byggt á gögnum frá Mitsubishi Electric munum við meta orkusparnaðarmöguleikana þegar við kynnum tíðnibreyta.
Fyrst skulum við sjá hvernig afl breytist við mismunandi vélstýringarstillingar:
Nú skulum við gefa dæmi um útreikning.
Skilvirkni rafmótors: 96,5%;
Skilvirkni með breytilegri tíðni drif: 97%;
Afl viftuás við nafnrúmmál: 1100 kW;
Viftueiginleikar: H=1,4 p.u. á Q=0;
Fullur vinnutími á ári: 8000 h.
Viftustillingar samkvæmt áætlun:
Af línuritinu fáum við eftirfarandi gögn:
100% loftnotkun - 20% af rekstrartíma á ári;
70% loftnotkun - 50% af rekstrartíma á ári;
50% loftnotkun – 30% rekstrartími á ári.
Sparnaðurinn milli notkunar við nafnálag og notkunar með getu til að stjórna hraða hreyfilsins (aðgerð í tengslum við VFD) er jafn:
7 kWh/ári - 446 kWh/ári= 400 kWh/ári
Við skulum taka tillit til raforkugjalds sem jafngildir 1 kWh / 5,5 rúblur. Það er athyglisvert að kostnaðurinn er tekinn í samræmi við fyrsta verðflokk og meðalverð fyrir eitt af iðnaðarfyrirtækjum Primorsky-svæðisins fyrir árið 2019.
Við skulum fá sparnaðinn í peningalegu tilliti:
3 kWh/ári*600 nudda/kWh= 000 nudda/ári
Framkvæmd slíkra verkefna gerir kleift, að teknu tilliti til kostnaðar við rekstur og viðgerðir, svo og kostnaði við sjálfa tíðnibreytana, að ná 3 ára endurgreiðslutíma.
Eins og tölurnar sýna er enginn vafi á hagkvæmni þess að innleiða VFD. Áhrifin af framkvæmd þeirra eru þó ekki bundin við hagkerfið eitt og sér. VFD ræsir vélina mjúklega og dregur verulega úr sliti hennar, en ég mun tala um þetta næst.
Heimild: www.habr.com