An der Industrie gëtt iwwer 60% vum Stroum duerch asynchronen elektresche Fuert verbraucht - a Pompelen, Kompressoren, Belëftung an aner Installatiounen. Dëst ass déi einfachst, an dofir bëllegst an zouverlässegst Motortyp.
Den technologesche Prozess vu verschiddenen industrielle Produktiounen erfuerdert flexibel Ännerungen an der Rotatiounsgeschwindegkeet vun all Aktuatoren. Dank der rapid Entwécklung vun elektronescher a Computer Technologie, wéi och de Wonsch Elektrizitéit Verloschter ze reduzéieren, sinn Apparater fir wirtschaftlech Kontroll vun elektresch Motore vun verschidden Zorte erschéngen. An dësem Artikel schwätze mir iwwer wéi déi effizient Kontroll vun engem elektresche Fuert ze garantéieren. Schaffen an enger Firma (Gesellschaftsgrupp ), Ech gesinn datt eis Clienten ëmmer méi op Energieeffizienz oppassen
Déi meescht vun der elektrescher Energie, déi vu Fabrikatiouns- a Prozessanlagen verbraucht gëtt, gëtt benotzt fir eng Zort mechanesch Aarbecht ze maachen. Fir d'Aarbechtskierper vu verschiddene Produktiouns- an technologesche Mechanismen ze fueren, ginn haaptsächlech asynchrone Elektromotoren mat engem Kaweechelcher-Cage-Rotor benotzt (an Zukunft wäerte mir iwwer dës Zort Elektromotor schwätzen). Den Elektromotor selwer, säi Kontrollsystem an de mechanesche Gerät, deen d'Bewegung vun der Motorwelle an de Produktiounsmechanismus iwwerdréit, bilden en elektresche Fuersystem.
D'Präsenz vu minimale Stroumverloschter an de Wicklungen wéinst der Regulatioun vun der Motorrotatiounsgeschwindegkeet, d'Méiglechkeet vun engem glaten Start wéinst enger eenheetlecher Erhéijung vun der Frequenz an der Spannung - dat sinn d'Haaptpostulate vun der effektiver Kontroll vun Elektromotoren.
No allem, virdru waren an existéieren nach ëmmer esou Methoden fir Motorkontrolle wéi:
- rheostatic Frequenz Kontroll vun Aféierung vun zousätzlech aktiv Resistenz an de Motor WINDING Kreesleef, sequenziell kuerz-circuited vun contactors;
- Ännerung vun der Spannung op de Statorklemmen, während d'Frequenz vun esou Spannung konstant ass a gläich wéi d'Frequenz vum industrielle AC Netz;
- Schrëtt Regulatioun vun der Zuel vun Pole Puer vun der stator winding änneren.
Awer dës an aner Methode vun der Frequenzreguléierung droen den Haaptnodeel mat hinnen - bedeitend Verloschter vun elektrescher Energie, a Schrëttreguléierung, per Definitioun, ass net eng flexibel genuch Method.
Sinn Verloschter inévitabel?
Loosst eis méi detailléiert iwwer d'elektresch Verloschter wunnen, déi an engem asynchronen Elektromotor geschéien.
D'Operatioun vun engem elektresche Fuert ass duerch eng Rei vun elektreschen a mechanesche Quantitéiten charakteriséiert.
Elektresch Quantitéiten enthalen:
- Netzspannung,
- Motor Stroum,
- magnetesche Flux,
- elektromotoresch Kraaft (EMF).
D'Haaptrei mechanesch Quantitéiten sinn:
- Rotatiounsgeschwindegkeet n (rpm),
- Dréimoment M (N•m) vum Motor,
- mechanesch Kraaft vum Elektromotor P (W), bestëmmt duerch d'Produkt vum Dréimoment a Rotatiounsgeschwindegkeet: P=(M•n)/(9,55).
Fir d'Vitesse vun der Rotatiounsbewegung ze bezeechnen, gëtt zesumme mat der Rotatiounsfrequenz n eng aner aus der Physik bekannt Quantitéit benotzt - d'Wénkelvitesse ω, déi a Radianen pro Sekonn (rad/s) ausgedréckt gëtt. Et gëtt déi folgend Relatioun tëscht der Wénkelgeschwindegkeet ω an der Rotatiounsfrequenz n:
berücksichtegt wéi d'Formel d'Form hëlt:
D'Ofhängegkeet vum Motormoment M op der Rotatiounsgeschwindegkeet vu sengem Rotor n gëtt déi mechanesch Charakteristik vum Elektromotor genannt. Notéiert datt wann eng asynchron Maschinn funktionnéiert, sougenannte elektromagnetesch Kraaft vum Stator op den Rotor duerch d'Loftspalt iwwerdroen gëtt mat engem elektromagnéitesche Feld:
En Deel vun dëser Kraaft gëtt op d'Rotorwelle a Form vu mechanescher Kraaft no Ausdrock (2) iwwerdroen, an de Rescht gëtt a Form vu Verloschter an den aktive Widderstänn vun allen dräi Phasen vum Rotorkrees verëffentlecht.
Dës Verloschter, elektresch genannt, si gläich wéi:
Also, elektresch Verloschter ginn duerch de Quadrat vum Stroum bestëmmt, deen duerch d'Wicklungen passéiert.
Si gi gréisstendeels vun der Belaaschtung vum asynchrone Motor bestëmmt. All aner Zorte vu Verloschter, ausser elektresch, änneren manner wesentlech mat der Belaaschtung.
Dofir, loosst eis kucken wéi d'elektresch Verloschter vun engem asynchrone Motor änneren wann d'Rotatiounsgeschwindegkeet kontrolléiert gëtt.
Elektresch Verloschter direkt an der Rotor Wicklung vun engem Elektromotor ginn a Form vun Hëtzt an der Maschinn verëffentlecht an dofir bestëmmen hir Heizung. Natierlech, wat méi grouss d'elektresch Verloschter am Rotorkreeslaf sinn, wat manner d'Effizienz vum Motor ass, wat manner wirtschaftlech seng Operatioun ass.
Bedenkt datt Stator Verloschter ongeféier proportional zu Rotor Verloschter sinn, de Wonsch elektresch Verloschter am Rotor ze reduzéieren ass nach méi verständlech. Dës Method fir d'Motorgeschwindegkeet ze regléieren ass wirtschaftlech, an deem d'elektresch Verloschter am Rotor relativ kleng sinn.
Aus der Analyse vun den Ausdrock folgt datt de wirtschaftlechste Wee fir Motoren ze kontrolléieren bei enger Rotorgeschwindegkeet no bei Synchron ass.
Variabel Frequenz Driver
Installatiounen wéi Variabel-Frequenz Drive (VFDs), och Frequenzkonverter (FCs) genannt. Dës Astellunge erlaben Iech d'Frequenz an d'Amplitude vun der Dräi-Phase Spannung, déi dem Elektromotor geliwwert gëtt, z'änneren, duerch déi eng flexibel Ännerung vun de Betribsmodus vun de Kontrollmechanismen erreecht gëtt.
Héich Volt Variabel Frequenz Drive
VFD Design
Hei ass eng kuerz Beschreiwung vun existéierende Frequenzkonverter.
Strukturell besteet de Konverter aus funktionell verwandte Blocken: Input Transformatorblock (Transformatorkabinett); e Multi-Level Inverter (Inverter Cabinet) an e Kontroll- a Schutzsystem mat enger Informatiounsinput an Display Eenheet (Kontroll- a Schutzkabinett).
Den Input Transformator Cabinet transferéiert Energie vun der Dräi-Phase Stroumversuergung op e Multi-Winding Input Transformator, deen déi reduzéiert Spannung op e Multi-Level Inverter verdeelt.
E Multilevel Inverter besteet aus vereenegt Zellen - Konverter. D'Zuel vun den Zellen gëtt vum spezifeschen Design an dem Hiersteller bestëmmt. All Zell ass mat engem Gläichretter an engem DC Link Filter mat engem Bréck Spannung inverter equipéiert mat modernen IGBT Transistoren (isoléiert Gate bipolare Transistor). Den Input AC Stroum gëtt ufanks gerechtfäerdegt an dann an Alternéierstroum mat justierbarer Frequenz a Spannung ëmgewandelt mat engem Solid-State Inverter.
Déi resultéierend Quelle vu kontrolléierter Ofwiesselungsspannung sinn a Serie a Linken ugeschloss, a bilden eng Spannungsphase. D'Konstruktioun vun engem Dräi-Phase Output Power System fir en asynchrone Motor gëtt duerch d'Verbindung vu Linken no dem Circuit "STAR" duerchgefouert.
De Schutzkontrollsystem läit am Kontroll- a Schutzkabinett a gëtt duerch eng multifunktionell Mikroprozessor-Eenheet mat engem Stroumversuergungssystem vun der eegener Energiequelle vum Konverter, en Informatiounsinput-/Output-Apparat a primäre Sensoren vun den elektresche Betriebsmodi vum Konverter vertrueden.
Spuerpotenzial: Zesumme zielen
Baséierend op Daten, déi vu Mitsubishi Electric geliwwert ginn, wäerte mir d'Energiespuerpotenzial evaluéieren wann Dir Frequenzkonverteren agefouert.
Als éischt kucke mer wéi d'Kraaft ënner verschiddene Motorkontrollmodi ännert:
Loosst eis elo e Beispill vun enger Berechnung ginn.
Elektresch Motor Effizienz: 96,5%;
Variabel Frequenz Drive Effizienz: 97%;
Fan Aarsch Muecht bei nominale Volume: 1100 kW;
Fan Charakteristiken: H = 1,4 p.u. at Q = 0;
Voll Aarbechtszäit pro Joer: 8000 h.
Ventilatorbetriebsmodi geméiss dem Zäitplang:
Aus der Grafik kréie mir déi folgend Donnéeën:
100% Loftverbrauch - 20% vun der Operatiounszäit pro Joer;
70% Loftverbrauch - 50% vun der Operatiounszäit pro Joer;
50% Loftverbrauch - 30% Operatiounszäit pro Joer.
D'Erspuernisser tëscht Operatioun bei bewäertter Last an Operatioun mat der Fäegkeet fir d'Motorgeschwindegkeet ze kontrolléieren (Operatioun a Verbindung mat engem VFD) sinn gläich wéi:
7 kWh / Joer - 446 kWh / Joer = 400 kWh / Joer
Loosst eis de Stroumtarif gläich 1 kWh / 5,5 Rubel berücksichtegen. Et ass derwäert ze bemierken datt d'Käschte no der éischter Präiskategorie an dem Duerchschnëttswäert fir eng vun den industriellen Entreprisen vum Primorsky Territory fir 2019 geholl ginn.
Loosst eis d'Erspuernisser a monetäre Begrëffer kréien:
3 kWh/Joer*600 Rub/kWh= 000 Rubel/Joer
D'Praxis vun der Ëmsetzung vun esou Projeten erlaabt, Rechnung huelen d'Käschte vun Operatioun a Reparatur, wéi och d'Käschte vun der Frequenz converters selwer, eng payback Period vun 3 Joer ze erreechen.
Wéi d'Zuelen weisen, ass et keen Zweiwel iwwer d'wirtschaftlech Machbarkeet fir VFDs aféieren. Allerdéngs ass den Effekt vun hirer Ëmsetzung net nëmmen op d'Wirtschaft limitéiert. VFDs fléissendem de Motor starten, reduzéiert seng Verschleiung wesentlech, awer ech wäert d'nächst Kéier iwwer dëst schwätzen.
Source: will.com