Ing industri, luwih saka 60% listrik dikonsumsi dening drive listrik asinkron - ing pompa, kompresor, ventilasi lan instalasi liyane. Iki minangka jinis mesin sing paling gampang, mula paling murah lan paling dipercaya.
Proses teknologi saka macem-macem prodhuk industri mbutuhake owah-owahan fleksibel ing kacepetan rotasi saka sembarang aktuator. Thanks kanggo pangembangan teknologi elektronik lan komputer kanthi cepet, uga kepinginan kanggo nyuda kerugian listrik, piranti wis muncul kanggo kontrol ekonomi motor listrik saka macem-macem jinis. Ing artikel iki, kita bakal pirembagan babagan carane njamin kontrol drive listrik sing paling efisien. Makarya ing perusahaan (grup perusahaan ), Aku weruh sing pelanggan kita mbayar manungsa waé liyane lan liyane kanggo efisiensi energi
Umume energi listrik sing dikonsumsi dening pabrik manufaktur lan proses digunakake kanggo nindakake sawetara jinis kerja mekanik. Kanggo nyopir bagean kerja saka macem-macem mekanisme produksi lan teknologi, motor listrik asinkron kanthi rotor kandang bajing umume digunakake (ing mangsa ngarep kita bakal ngomong babagan jinis motor listrik iki). Motor listrik dhewe, sistem kontrol lan piranti mekanik sing ngirim gerakan saka poros motor menyang mekanisme produksi mbentuk sistem penggerak listrik.
Ing ngarsane mundhut listrik minimal ing windings amarga angger-angger kacepetan rotasi motor, kamungkinan saka wiwitan Gamelan amarga Tambah seragam ing frekuensi lan voltase - iki postulates utama kontrol efektif saka motor listrik.
Sawise kabeh, sadurunge ana lan isih ana cara kontrol engine kayata:
- kontrol frekuensi rheostatic dening ngenalke resistance aktif tambahan ing sirkuit nduwurke tumpukan motor, sequentially short-circuited dening contactors;
- owah-owahan voltase ing terminal stator, dene frekuensi voltase kasebut tetep lan padha karo frekuensi jaringan AC industri;
- regulasi langkah kanthi ngganti jumlah pasangan kutub nduwurke tumpukan stator.
Nanging iki lan cara regulasi frekuensi liyane nggawa kekurangan utama - kerugian energi listrik sing signifikan, lan aturan langkah, miturut definisi, dudu cara sing cukup fleksibel.
Apa kerugian ora bisa dihindari?
Ayo kita nimbang luwih rinci babagan kerugian listrik sing kedadeyan ing motor listrik asinkron.
Operasi drive listrik ditondoi dening sawetara jumlah listrik lan mekanik.
Jumlah listrik kalebu:
- tegangan listrik,
- arus motor,
- fluks magnetik,
- gaya gerak listrik (EMF).
Jumlah mekanik utama yaiku:
- kacepetan rotasi n (rpm),
- torsi rotasi M (N•m) mesin,
- daya mekanik saka motor listrik P (W), ditemtokake dening produk torsi lan kacepetan rotasi: P = (M • n) / (9,55).
Kanggo nunjukake kacepetan gerakan rotasi, bebarengan karo frekuensi rotasi n, jumlah liyane sing dikenal saka fisika digunakake - kecepatan sudut ω, sing ditulis ing radian per detik (rad/s). Ana hubungan ing ngisor iki antarane kecepatan sudut ω lan frekuensi rotasi n:
njupuk menyang akun kang rumus njupuk wangun:
Ketergantungan torsi mesin M ing kecepatan rotasi rotor n diarani karakteristik mekanik motor listrik. Elinga yen mesin asinkron beroperasi, sing diarani daya elektromagnetik dikirim saka stator menyang rotor liwat celah udara kanthi nggunakake medan elektromagnetik:
Bagéyan saka daya iki ditularaké menyang poros rotor ing wangun daya mechanical miturut expression (2), lan liyane dirilis ing wangun losses ing resistances aktif kabeh telung fase sirkuit rotor.
Kerugian kasebut, sing diarani listrik, padha karo:
Mangkono, losses listrik ditemtokake dening kuadrat saka saiki liwat windings.
Umume ditemtokake dening beban motor asinkron. Kabeh jinis liyane saka losses, kajaba electrical, owah-owahan kurang Ngartekno karo mbukak.
Mulane, ayo nimbang carane mundhut listrik saka motor asinkron nalika kecepatan rotasi dikontrol.
Losses listrik langsung ing rotor nduwurke tumpukan saka motor listrik dirilis ing wangun panas nang mesin lan mulane nemtokake sawijining dadi panas. Temenan, sing luwih losses listrik ing sirkuit rotor, ing ngisor efficiency engine, kurang ekonomi sawijining operasi.
Ngelingi losses stator kira-kira sebanding karo losses rotor, kepinginan kanggo ngurangi losses electrical ing rotor malah luwih dingerteni. Cara ngatur kacepetan engine iku ekonomi, kang losses electrical ing rotor relatif cilik.
Saka analisis ekspresi kasebut, cara sing paling ekonomis kanggo ngontrol motor yaiku kanthi kecepatan rotor sing cedhak karo sinkron.
Variabel Frekuensi Drives
Instalasi kayata drive frekuensi variabel (VFD), uga disebut konverter frekuensi (FC) ). Setelan kasebut ngidini sampeyan ngganti frekuensi lan amplitudo voltase telung fase sing diwenehake menyang motor listrik, amarga owah-owahan fleksibel ing mode operasi mekanisme kontrol wis entuk.
Dhuwur Voltase Variabel Frekuensi Drive
desain VFD
Mangkene katrangan ringkes babagan konverter frekuensi sing ana.
Sacara struktural, konverter kasusun saka blok sing gegandhengan karo fungsi: blok transformator input (kabinèt transformator); inverter multi-level (kabinèt inverter) lan sistem kontrol lan pangayoman karo input informasi lan unit tampilan (kabinèt kontrol lan pangayoman).
Kabinet trafo input mindhah energi saka sumber daya telung fase menyang trafo input multi-gulungan, sing nyebarake voltase suda menyang inverter multi-level.
Inverter multilevel kasusun saka sel terpadu - konverter. Jumlah sel ditemtokake dening desain lan pabrikan tartamtu. Saben sel dilengkapi rectifier lan saringan link DC kanthi inverter tegangan jembatan nggunakake transistor IGBT modern (transistor bipolar gerbang terisolasi). Arus AC input wiwitane dibenerake lan banjur diowahi dadi arus bolak-balik kanthi frekuensi lan voltase sing bisa diatur kanthi nggunakake inverter solid-state.
Sumber tegangan bolak-balik sing dikontrol disambungake kanthi seri menyang tautan, mbentuk fase voltase. Pambangunan sistem daya output telung fase kanggo motor asinkron ditindakake kanthi nyambungake pranala miturut sirkuit "STAR".
Sistem kontrol proteksi dumunung ing kabinèt kontrol lan pangayoman lan diwakili dening unit mikroprosesor multifungsi kanthi sistem sumber daya saka sumber daya konverter dhewe, piranti input / output informasi lan sensor utama mode operasi listrik konverter.
Potensi nyimpen: ngetang bebarengan
Adhedhasar data sing diwenehake dening Mitsubishi Electric, kita bakal ngevaluasi potensial irit energi nalika ngenalake konverter frekuensi.
Pisanan, ayo ndeleng kepiye owah-owahan daya ing mode kontrol mesin sing beda:
Saiki ayo menehi conto pitungan.
Efisiensi motor listrik: 96,5%;
Efisiensi drive frekuensi variabel: 97%;
Daya poros kipas ing volume nominal: 1100 kWt;
Karakteristik penggemar: H=1,4 p.u. ing Q=0;
Wektu kerja lengkap saben taun: 8000 h.
Mode operasi penggemar miturut jadwal:
Saka grafik kita entuk data ing ngisor iki:
100% konsumsi udara - 20% wektu operasi saben taun;
70% konsumsi udara - 50% wektu operasi saben taun;
Konsumsi udara 50% - 30% wektu operasi saben taun.
Penghematan antarane operasi ing beban sing dirating lan operasi kanthi kemampuan kanggo ngontrol kacepetan motor (operasi bebarengan karo VFD) padha karo:
7 kWh/taun - 446 kWh/taun= 400 kWh/taun
Ayo dipikirake tarif listrik sing padha karo 1 kWh / 5,5 rubel. Wigati dicathet yen biaya kasebut dijupuk miturut kategori rega pisanan lan nilai rata-rata kanggo salah sawijining perusahaan industri ing Wilayah Primorsky kanggo 2019.
Ayo entuk tabungan kanthi istilah moneter:
3 kWh / taun * 600 rub / kWh = 000 rub / taun
Praktek ngleksanakake proyek kasebut ngidini, kanthi nganggep biaya operasi lan perbaikan, uga biaya konverter frekuensi dhewe, entuk wektu mbayar maneh 3 taun.
Minangka tokoh nuduhake, ora ana sangsi babagan kelayakan ekonomi kanggo ngenalake VFD. Nanging, efek saka implementasine ora mung ing ekonomi. VFDs lancar miwiti engine, Ngartekno nyuda nyandhang, nanging aku bakal pirembagan bab iki sabanjuré.
Source: www.habr.com