RÅ«pniecÄ«bÄ vairÄk nekÄ 60% elektroenerÄ£ijas patÄrÄ asinhronÄs elektriskÄs piedziÅas - sÅ«kÅu, kompresoru, ventilÄcijas un citÄs iekÄrtÄs. Å is ir vienkÄrÅ”Äkais un lÄ«dz ar to lÄtÄkais un uzticamÄkais dzinÄja veids.
DažÄdu rÅ«pniecisko ražojumu tehnoloÄ£iskais process prasa elastÄ«gas jebkura izpildmehÄnisma rotÄcijas Ätruma izmaiÅas. Pateicoties straujajai elektronisko un datortehnoloÄ£iju attÄ«stÄ«bai, kÄ arÄ« vÄlmei samazinÄt elektroenerÄ£ijas zudumus, ir parÄdÄ«juÅ”Äs ierÄ«ces dažÄda veida elektromotoru ekonomiskai vadÄ«bai. Å ajÄ rakstÄ mÄs runÄsim par to, kÄ nodroÅ”inÄt visefektÄ«vÄko elektriskÄs piedziÅas vadÄ«bu. Darbs uzÅÄmumÄ (uzÅÄmumu grupa ), redzu, ka mÅ«su klienti arvien lielÄku uzmanÄ«bu pievÄrÅ” energoefektivitÄtei
LielÄko daļu elektroenerÄ£ijas, ko patÄrÄ ražoÅ”anas un apstrÄdes rÅ«pnÄ«cas, izmanto kÄdu mehÄnisku darbu veikÅ”anai. DažÄdu ražoÅ”anas un tehnoloÄ£isko mehÄnismu darba daļu darbinÄÅ”anai pÄrsvarÄ tiek izmantoti asinhronie elektromotori ar vÄverveida rotoru (par Å”Äda veida elektromotoriem turpmÄk runÄsim). Pats elektromotors, tÄ vadÄ«bas sistÄma un mehÄniskÄ ierÄ«ce, kas pÄrraida kustÄ«bu no motora vÄrpstas uz ražoÅ”anas mehÄnismu, veido elektriskÄs piedziÅas sistÄmu.
MinimÄlu elektrÄ«bas zudumu klÄtbÅ«tne tinumos motora grieÅ”anÄs Ätruma regulÄÅ”anas dÄļ, vienmÄrÄ«ga starta iespÄja vienmÄrÄ«ga frekvences un sprieguma pieauguma dÄļ - tie ir galvenie elektromotoru efektÄ«vas vadÄ«bas postulÄti.
Galu galÄ agrÄk bija un joprojÄm pastÄv tÄdas dzinÄja vadÄ«bas metodes kÄ:
- reostatiskÄ frekvences kontrole, ievieÅ”ot papildu aktÄ«vÄs pretestÄ«bas motora tinumu Ä·ÄdÄs, ko secÄ«gi Ä«ssavieno kontaktori;
- sprieguma izmaiÅas statora spailÄs, kamÄr Å”Äda sprieguma frekvence ir nemainÄ«ga un vienÄda ar rÅ«pnieciskÄ maiÅstrÄvas tÄ«kla frekvenci;
- soļu regulÄÅ”ana, mainot statora tinuma polu pÄru skaitu.
TaÄu Ŕīm un citÄm frekvences regulÄÅ”anas metodÄm ir lÄ«dzi galvenais trÅ«kums ā ievÄrojami elektroenerÄ£ijas zudumi, un soļu regulÄÅ”ana pÄc definÄ«cijas nav pietiekami elastÄ«ga metode.
Vai zaudÄjumi ir neizbÄgami?
PakavÄsimies sÄ«kÄk pie elektriskajiem zudumiem, kas rodas asinhronajÄ elektromotorÄ.
ElektriskÄs piedziÅas darbÄ«bu raksturo vairÄki elektriski un mehÄniski lielumi.
Elektrības daudzumos ietilpst:
- tīkla spriegums,
- motora strÄva,
- magnÄtiskÄ plÅ«sma,
- elektromotora spÄks (EMF).
Galvenie mehÄniskie daudzumi ir:
- grieÅ”anÄs Ätrums n (apgr./min),
- dzinÄja griezes moments M (Nā¢m),
- elektromotora mehÄniskÄ jauda P (W), ko nosaka griezes momenta un grieÅ”anÄs Ätruma reizinÄjums: P=(Mā¢n)/(9,55).
RotÄcijas kustÄ«bas Ätruma apzÄ«mÄÅ”anai lÄ«dzÄs rotÄcijas frekvencei n tiek izmantots cits no fizikas zinÄms lielums - leÅÄ·iskais Ätrums Ļ, kas izteikts radiÄnos sekundÄ (rad/s). PastÄv Å”Äda sakarÄ«ba starp leÅÄ·isko Ätrumu Ļ un rotÄcijas frekvenci n:
Åemot vÄrÄ to, kura formula iegÅ«st Å”Ädu formu:
DzinÄja griezes momenta M atkarÄ«bu no tÄ rotora n rotÄcijas Ätruma sauc par elektromotora mehÄnisko raksturlielumu. Å emiet vÄrÄ, ka, darbojoties asinhronai maŔīnai, no statora uz rotoru caur gaisa spraugu, izmantojot elektromagnÄtisko lauku, tiek pÄrraidÄ«ta tÄ sauktÄ elektromagnÄtiskÄ jauda:
Daļa no Ŕīs jaudas tiek pÄrnesta uz rotora vÄrpstu mehÄniskÄs jaudas veidÄ saskaÅÄ ar izteiksmi (2), bet pÄrÄjÄ daļa tiek atbrÄ«vota zudumu veidÄ visu trÄ«s rotora Ä·Ädes fÄžu aktÄ«vajÄs pretestÄ«bÄs.
Å ie zudumi, ko sauc par elektriskiem, ir vienÄdi ar:
TÄdÄjÄdi elektriskos zudumus nosaka caur tinumiem plÅ«stoÅ”Äs strÄvas kvadrÄts.
Tos lielÄ mÄrÄ nosaka asinhronÄ motora slodze. Visi pÄrÄjie zudumu veidi, izÅemot elektriskos, ar slodzi mainÄs mazÄk.
TÄpÄc apskatÄ«sim, kÄ mainÄs asinhronÄ motora elektriskie zudumi, kad tiek kontrolÄts rotÄcijas Ätrums.
Elektriskie zudumi tieÅ”i elektromotora rotora tinumÄ tiek atbrÄ«voti siltuma veidÄ maŔīnas iekÅ”pusÄ un tÄdÄjÄdi nosaka tÄs sildÄ«Å”anu. AcÄ«mredzot, jo lielÄki ir elektriskie zudumi rotora Ä·ÄdÄ, jo zemÄka ir dzinÄja efektivitÄte, jo mazÄk ekonomiska ir tÄ darbÄ«ba.
Å emot vÄrÄ, ka statora zudumi ir aptuveni proporcionÄli rotora zudumiem, vÄlme samazinÄt elektriskos zudumus rotorÄ ir vÄl saprotamÄka. Ekonomiska ir tÄ dzinÄja apgriezienu regulÄÅ”anas metode, kurÄ elektriskie zudumi rotorÄ ir salÄ«dzinoÅ”i nelieli.
No izteiksmju analÄ«zes izriet, ka visekonomiskÄkais veids, kÄ vadÄ«t motorus, ir ar rotora Ätrumu, kas ir tuvu sinhronajam.
MainÄ«gas frekvences diskdziÅi
InstalÄcijas, piemÄram, mainÄ«gas frekvences piedziÅas (VFD), ko sauc arÄ« par frekvences pÄrveidotÄjiem (FC) ). Å ie iestatÄ«jumi ļauj mainÄ«t elektromotoram pievadÄ«tÄ trÄ«sfÄzu sprieguma frekvenci un amplitÅ«du, kÄ rezultÄtÄ tiek panÄkta elastÄ«ga vadÄ«bas mehÄnismu darbÄ«bas režīmu maiÅa.
Augstsprieguma mainÄ«gas frekvences piedziÅa
VFD dizains
Å eit ir Ä«ss esoÅ”o frekvences pÄrveidotÄju apraksts.
StrukturÄli pÄrveidotÄjs sastÄv no funkcionÄli saistÄ«tiem blokiem: ievades transformatora bloks (transformatora skapis); daudzlÄ«meÅu invertors (invertora skapis) un vadÄ«bas un aizsardzÄ«bas sistÄma ar informÄcijas ievades un displeja bloku (vadÄ«bas un aizsardzÄ«bas skapis).
Ievades transformatora skapis pÄrsÅ«ta enerÄ£iju no trÄ«sfÄzu baroÅ”anas avota uz vairÄku tinumu ievades transformatoru, kas sadala samazinÄto spriegumu uz daudzlÄ«meÅu invertoru.
DaudzlÄ«meÅu invertors sastÄv no vienotÄm ŔūnÄm - pÄrveidotÄjiem. Å Å«nu skaitu nosaka konkrÄtais dizains un ražotÄjs. Katra Ŕūna ir aprÄ«kota ar taisngriezi un lÄ«dzstrÄvas posma filtru ar tilta sprieguma invertoru, izmantojot modernus IGBT tranzistorus (izolÄtu vÄrtu bipolÄru tranzistoru). Ievades maiÅstrÄva sÄkotnÄji tiek iztaisnota un pÄc tam pÄrveidota maiÅstrÄvÄ ar regulÄjamu frekvenci un spriegumu, izmantojot cietvielu invertoru.
IegÅ«tie kontrolÄtÄ maiÅstrÄvas avoti ir virknÄ savienoti saitÄs, veidojot sprieguma fÄzi. AsinhronÄ motora trÄ«sfÄzu izejas jaudas sistÄmas uzbÅ«ve tiek veikta, savienojot saites saskaÅÄ ar āSTARā Ä·Ädi.
AizsardzÄ«bas vadÄ«bas sistÄma atrodas vadÄ«bas un aizsardzÄ«bas skapÄ«, un to attÄlo daudzfunkcionÄls mikroprocesoru bloks ar baroÅ”anas sistÄmu no paÅ”a pÄrveidotÄja baroÅ”anas avota, informÄcijas ievades/izvades ierÄ«ce un pÄrveidotÄja elektrisko darba režīmu primÄrie sensori.
IetaupÄ«Å”anas potenciÄls: skaitÄ«Å”ana kopÄ
Pamatojoties uz Mitsubishi Electric sniegtajiem datiem, mÄs novÄrtÄsim enerÄ£ijas taupÄ«Å”anas potenciÄlu, ievieÅ”ot frekvences pÄrveidotÄjus.
Vispirms apskatÄ«sim, kÄ mainÄs jauda dažÄdos dzinÄja vadÄ«bas režīmos:
Tagad sniegsim aprÄÄ·ina piemÄru.
Elektromotora efektivitÄte: 96,5%;
MainÄ«gas frekvences piedziÅas efektivitÄte: 97%;
Ventilatora vÄrpstas jauda pie nominÄlÄ tilpuma: 1100 kW;
Ventilatora īpaŔības: H=1,4 p.u. pie Q=0;
Pilns darba laiks gadÄ: 8000.
Ventilatora darbÄ«bas režīmi saskaÅÄ ar grafiku:
No diagrammas mÄs iegÅ«stam Å”Ädus datus:
100% gaisa patÄriÅÅ” ā 20% no darbÄ«bas laika gadÄ;
70% gaisa patÄriÅÅ” ā 50% no darbÄ«bas laika gadÄ;
50% gaisa patÄriÅÅ” ā 30% darbÄ«bas laiks gadÄ.
IetaupÄ«jumi starp darbÄ«bu ar nominÄlo slodzi un darbÄ«bu ar iespÄju kontrolÄt motora Ätrumu (darbs kopÄ ar VFD) ir vienÄds ar:
7 446 400 kWh/gadÄ - 3 846 400 kWh/gadÄ = 3 600 000 kWh/gadÄ
Å emsim vÄrÄ elektroenerÄ£ijas tarifu, kas vienÄds ar 1 kWh / 5,5 rubļiem. Ir vÄrts atzÄ«mÄt, ka izmaksas tiek Åemtas saskaÅÄ ar pirmo cenu kategoriju un vidÄjo vÄrtÄ«bu vienam no Primorskas teritorijas rÅ«pniecÄ«bas uzÅÄmumiem 2019.
IegÅ«sim ietaupÄ«jumus naudas izteiksmÄ:
3 600 000 kWh/gadÄ* 5,5 rubļi/kWh = 19 800 000 rubļi/gadÄ
Å Ädu projektu Ä«stenoÅ”anas prakse ļauj, Åemot vÄrÄ ekspluatÄcijas un remonta izmaksas, kÄ arÄ« paÅ”u frekvences pÄrveidotÄju izmaksas, sasniegt 3 gadu atmaksÄÅ”anÄs laiku.
KÄ liecina skaitļi, nav Å”aubu par VFD ievieÅ”anas ekonomisko iespÄjamÄ«bu. TomÄr to Ä«stenoÅ”anas ietekme neaprobežojas tikai ar ekonomiku. VFD vienmÄrÄ«gi iedarbina dzinÄju, ievÄrojami samazinot tÄ nodilumu, bet par to es runÄÅ”u nÄkamreiz.
Avots: www.habr.com