Аж үйлдвэрт цахилгаан эрчим хүчний 60 гаруй хувийг асинхрон цахилгаан хөтөч - шахуурга, компрессор, агааржуулалт болон бусад суурилуулалтанд зарцуулдаг. Энэ бол хамгийн энгийн, тиймээс хамгийн хямд, найдвартай хөдөлгүүр юм.
Төрөл бүрийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлийн технологийн процесс нь аливаа идэвхжүүлэгчийн эргэлтийн хурдыг уян хатан өөрчлөхийг шаарддаг. Цахим болон компьютерийн технологийн хурдацтай хөгжил, мөн цахилгаан эрчим хүчний алдагдлыг бууруулах хүсэл эрмэлзэлийн ачаар янз бүрийн төрлийн цахилгаан моторыг хэмнэлттэй хянах төхөөрөмж гарч ирэв. Энэ нийтлэлд бид цахилгаан хөтөчийг хэрхэн хамгийн үр дүнтэй удирдах талаар ярих болно. Компанид ажилладаг (компанийн бүлэг ), Манай хэрэглэгчид эрчим хүчний хэмнэлтэд улам их анхаарал хандуулж байгааг би харж байна
Үйлдвэрлэлийн болон боловсруулах үйлдвэрүүдийн цахилгаан эрчим хүчний ихэнх хэсгийг ямар нэгэн механик ажил гүйцэтгэхэд зарцуулдаг. Төрөл бүрийн үйлдвэрлэл, технологийн механизмын ажлын хэсгүүдийг жолоодохын тулд хэрэм тортой ротор бүхий асинхрон цахилгаан моторыг ихэвчлэн ашигладаг (цаашид бид энэ төрлийн цахилгаан моторын талаар ярих болно). Цахилгаан мотор өөрөө, түүний удирдлагын систем, хөдөлгүүрийн босоо амнаас үйлдвэрлэлийн механизм руу хөдөлгөөнийг дамжуулдаг механик төхөөрөмж нь цахилгаан хөтөчийн системийг бүрдүүлдэг.
Хөдөлгүүрийн эргэлтийн хурдыг зохицуулахаас шалтгаалан ороомог дахь цахилгааны хамгийн бага алдагдал, давтамж, хүчдэлийн жигд өсөлтөөс болж жигд эхлэх боломж - эдгээр нь цахилгаан моторыг үр дүнтэй удирдах үндсэн зарчим юм.
Эцсийн эцэст, өмнө нь хөдөлгүүрийг хянах ийм аргууд байсан бөгөөд одоо ч байсаар байна.
- моторын ороомгийн хэлхээнд нэмэлт идэвхтэй эсэргүүцлийг нэвтрүүлэх замаар реостатик давтамжийг хянах, контакторуудаар дараалан богино холболт хийх;
- статорын терминал дахь хүчдэлийн өөрчлөлт, ийм хүчдэлийн давтамж нь тогтмол бөгөөд үйлдвэрлэлийн АС сүлжээний давтамжтай тэнцүү байх;
- статорын ороомгийн хос туйлын тоог өөрчлөх замаар алхамын зохицуулалт.
Гэхдээ эдгээр болон давтамжийг зохицуулах бусад аргууд нь гол дутагдалтай талтай - цахилгаан эрчим хүчний ихээхэн алдагдал, алхамын зохицуулалт нь тодорхойлолтоор бол хангалттай уян хатан арга биш юм.
Алдагдал зайлшгүй байх уу?
Асинхрон цахилгаан моторт тохиолддог цахилгаан алдагдлын талаар илүү дэлгэрэнгүй авч үзье.
Цахилгаан хөтөчийн ажиллагаа нь хэд хэдэн цахилгаан ба механик хэмжигдэхүүнээр тодорхойлогддог.
Цахилгаан хэмжигдэхүүнд дараахь зүйлс орно.
- сүлжээний хүчдэл,
- моторын гүйдэл,
- соронзон урсгал,
- цахилгаан хөдөлгөгч хүч (EMF).
Үндсэн механик хэмжигдэхүүнүүд нь:
- эргэлтийн хурд n (rpm),
- хөдөлгүүрийн эргэлтийн момент M (N•m),
- эргүүлэх момент ба эргэлтийн хурдны үржвэрээр тодорхойлогддог цахилгаан хөдөлгүүрийн механик хүч P (W): P=(M•n)/(9,55).
Эргэлтийн хөдөлгөөний хурдыг илэрхийлэхийн тулд эргэлтийн давтамж n-ийн хамт физикээс мэдэгдэж буй өөр хэмжигдэхүүнийг ашигладаг - өнцгийн хурдыг ω секундэд радианаар илэрхийлдэг (рад/с). Өнцгийн хурд ω ба эргэлтийн давтамж n хооронд дараах хамаарал байна.
томъёо нь ямар хэлбэртэй байгааг харгалзан үзвэл:
Хөдөлгүүрийн эргэлтийн момент M-ийн роторын n-ийн эргэлтийн хурдаас хамаарах хамаарлыг цахилгаан хөдөлгүүрийн механик шинж чанар гэж нэрлэдэг. Асинхрон машин ажиллаж байх үед цахилгаан соронзон хүч гэж нэрлэгддэг цахилгаан соронзон орон ашиглан статороос ротор руу агаарын цоорхойгоор дамждаг болохыг анхаарна уу.
Энэ чадлын нэг хэсэг нь илэрхийлэл (2)-ын дагуу механик хүч хэлбэрээр роторын босоо ам руу дамждаг бөгөөд үлдсэн хэсэг нь роторын хэлхээний бүх гурван фазын идэвхтэй эсэргүүцэл дэх алдагдал хэлбэрээр суллагдана.
Цахилгаан гэж нэрлэгддэг эдгээр алдагдал нь дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна.
Тиймээс цахилгааны алдагдлыг ороомогоор дамжин өнгөрөх гүйдлийн квадратаар тодорхойлно.
Тэдгээр нь ихэвчлэн асинхрон моторын ачааллаар тодорхойлогддог. Цахилгаанаас бусад бүх төрлийн алдагдал нь ачааллын үед мэдэгдэхүйц бага өөрчлөгддөг.
Тиймээс эргэлтийн хурдыг хянах үед асинхрон моторын цахилгаан алдагдал хэрхэн өөрчлөгдөхийг авч үзье.
Цахилгаан хөдөлгүүрийн роторын ороомог дахь шууд цахилгаан алдагдлыг машин доторх дулаан хэлбэрээр ялгаруулдаг тул түүний халаалтыг тодорхойлдог. Мэдээжийн хэрэг, роторын хэлхээнд цахилгаан алдагдал их байх тусам хөдөлгүүрийн үр ашиг бага байх тусам түүний ажиллагаа бага хэмнэлттэй байдаг.
Статорын алдагдал нь роторын алдагдалтай ойролцоогоор пропорциональ гэдгийг харгалзан үзвэл ротор дахь цахилгаан алдагдлыг бууруулах хүсэл нь бүр ч ойлгомжтой юм. Хөдөлгүүрийн хурдыг зохицуулах энэ арга нь хэмнэлттэй бөгөөд ротор дахь цахилгаан алдагдал харьцангуй бага байдаг.
Илэрхийллийн дүн шинжилгээнээс харахад моторыг хянах хамгийн хэмнэлттэй арга бол синхронтой ойролцоо роторын хурд юм.
Хувьсах давтамжийн хөтчүүд
Хувьсах давтамжийн хөтчүүд (VFDs) гэх мэт суурилуулалтыг давтамж хувиргагч (FCs) гэж нэрлэдэг). Эдгээр тохиргоонууд нь цахилгаан моторт нийлүүлсэн гурван фазын хүчдэлийн давтамж, далайцыг өөрчлөх боломжийг олгодог бөгөөд үүний үр дүнд хяналтын механизмын ажиллах горимд уян хатан өөрчлөлт гардаг.
Өндөр хүчдэлийн хувьсах давтамжийн хөтөч
VFD дизайн
Одоо байгаа давтамж хувиргагчийн товч тайлбарыг энд оруулав.
Бүтцийн хувьд хувиргагч нь функциональ хамааралтай блокуудаас бүрдэнэ: оролтын трансформаторын блок (трансформаторын кабинет); олон түвшний инвертер (инвертер кабинет) ба мэдээлэл оруулах, харуулах нэгж (хяналт ба хамгаалалтын кабинет) бүхий удирдлага, хамгаалалтын систем.
Оролтын трансформаторын кабинет нь гурван фазын тэжээлийн эх үүсвэрээс энергийг олон ороомгийн оролтын трансформатор руу шилжүүлдэг бөгөөд энэ нь буурсан хүчдэлийг олон түвшний инвертерт хуваарилдаг.
Олон түвшний инвертер нь нэгдмэл эсүүд - хөрвүүлэгчээс бүрдэнэ. Нүдний тоог тодорхой загвар, үйлдвэрлэгчээр тодорхойлно. Эс бүр нь орчин үеийн IGBT транзистор (тусгаарлагдмал хаалганы биполяр транзистор) ашиглан гүүрний хүчдэлийн хувиргагч бүхий Шулуутгагч ба DC холбоос шүүлтүүрээр тоноглогдсон. Оролтын хувьсах гүйдлийг эхлээд засч, дараа нь хатуу төлөвт инвертер ашиглан тохируулж давтамж, хүчдэлтэй хувьсах гүйдэл болгон хувиргадаг.
Үүссэн хяналттай хувьсах хүчдэлийн эх үүсвэрүүд нь цуваа холболтоор холбогдож хүчдэлийн үе шат үүсгэдэг. Асинхрон моторын гурван фазын гаралтын цахилгаан системийг барих ажлыг "STAR" хэлхээний дагуу холбох холбоосоор гүйцэтгэдэг.
Хамгаалалтын хяналтын систем нь удирдлага, хамгаалалтын шүүгээнд байрладаг бөгөөд хөрвүүлэгчийн өөрийн тэжээлийн эх үүсвэрээс цахилгаан хангамжийн систем бүхий олон үйлдэлт микропроцессорын нэгж, мэдээлэл оруулах гаралтын төхөөрөмж, хөрвүүлэгчийн цахилгаан ажиллагааны горимуудын анхдагч мэдрэгчээр төлөөлдөг.
Хадгалах боломж: хамтдаа тоолох
Mitsubishi Electric-ийн өгсөн мэдээлэлд үндэслэн бид давтамж хувиргагчийг нэвтрүүлэхдээ эрчим хүч хэмнэх боломжийг үнэлэх болно.
Эхлээд янз бүрийн хөдөлгүүрийн удирдлагын горимд хүч хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг харцгаая.
Одоо тооцооллын жишээг өгье.
Цахилгаан моторын үр ашиг: 96,5%;
Хувьсах давтамжийн хөтөчийн үр ашиг: 97%;
Нэрлэсэн эзэлхүүн дэх сэнсний босоо амны хүч: 1100 кВ;
Фен шинж чанарууд: H=1,4 p.u. at Q = 0;
Жилд бүтэн ажиллах цаг: 8000 h.
Хуваарийн дагуу сэнсний ажиллах горимууд:
Графикаас бид дараах өгөгдлийг олж авна.
100% агаарын хэрэглээ - жилийн ашиглалтын хугацааны 20%;
70% агаарын хэрэглээ - жилийн ашиглалтын хугацааны 50%;
Агаарын хэрэглээ 50% - жилийн 30% ашиглалтын хугацаа.
Хөдөлгүүрийн хурдыг хянах чадвартай (VFD-тэй хамт ажиллах) нэрлэсэн ачаалалтай ажиллах үеийн хэмнэлт нь дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна.
7 кВт.ц/жил - 446 кВт.ц/жил= 400 кВт.ц/жил
1 кВт.ц / 5,5 рубльтэй тэнцэх цахилгаан эрчим хүчний тарифыг авч үзье. Зардлыг 2019 оны Приморскийн хязгаарын аж үйлдвэрийн нэг аж ахуйн нэгжийн үнийн эхний ангилал, дундаж утгын дагуу тооцож байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй.
Хадгаламжийг мөнгөн дүнгээр авч үзье:
3 кВт.ц/жил*600 руб/кВт.ц= 000 рубль/жил
Ийм төслүүдийг хэрэгжүүлэх практик нь ашиглалт, засварын зардал, түүнчлэн давтамж хувиргагчийн өртөгийг харгалзан 3 жилийн хугацаанд нөхөн төлбөр авах боломжийг олгодог.
Тоо баримтаас харахад VFD-ийг нэвтрүүлэх нь эдийн засгийн үндэслэлтэй гэдэгт эргэлзэх зүйл алга. Гэхдээ тэдгээрийг хэрэгжүүлсний үр нөлөө зөвхөн эдийн засагт хязгаарлагдахгүй. VFD нь хөдөлгүүрийг жигд ажиллуулж, элэгдлийг нь эрс багасгадаг, гэхдээ би энэ тухай дараагийн удаа ярих болно.
Эх сурвалж: www.habr.com