Fl-industrija, aktar minn 60% tal-elettriku jiġi kkunsmat minn drives elettriċi asinkroniċi - f'ippumpjar, kompressur, ventilazzjoni u installazzjonijiet oħra. Dan huwa l-aktar tip ta 'magna sempliċi, u għalhekk irħas u affidabbli.
Il-proċess teknoloġiku ta 'diversi produzzjonijiet industrijali jeħtieġ bidliet flessibbli fil-veloċità ta' rotazzjoni ta 'kwalunkwe attwaturi. Grazzi għall-iżvilupp mgħaġġel tat-teknoloġija elettronika u tal-kompjuter, kif ukoll ix-xewqa li jitnaqqas it-telf tal-elettriku, dehru apparati għall-kontroll ekonomiku ta 'muturi elettriċi ta' diversi tipi. F'dan l-artikolu ser nitkellmu dwar kif niżguraw l-aktar kontroll effiċjenti ta 'drive elettrika. Xogħol f'kumpanija (grupp tal-kumpaniji ), nara li l-klijenti tagħna qed jagħtu aktar u aktar attenzjoni lill-effiċjenza enerġetika
Ħafna mill-enerġija elettrika kkunsmata mill-impjanti tal-manifattura u l-proċess hija użata biex twettaq xi tip ta 'xogħol mekkaniku. Biex issuq il-partijiet tax-xogħol ta 'diversi mekkaniżmi ta' produzzjoni u teknoloġiċi, muturi elettriċi asinkroniċi b'rotor ta 'gaġġa ta' l-iskojjattlu jintużaw b'mod predominanti (fil-futur se nitkellmu dwar dan it-tip ta 'mutur elettriku). Il-mutur elettriku innifsu, is-sistema ta 'kontroll tiegħu u l-apparat mekkaniku li jittrasmetti l-moviment mix-xaft tal-mutur għall-mekkaniżmu tal-produzzjoni jiffurmaw sistema ta' sewqan elettriku.
Il-preżenza ta 'telf minimu ta' elettriku fil-koljaturi minħabba r-regolamentazzjoni tal-veloċità tar-rotazzjoni tal-mutur, il-possibbiltà ta 'bidu bla xkiel minħabba żieda uniformi fil-frekwenza u l-vultaġġ - dawn huma l-postulati ewlenin ta' kontroll effettiv ta 'muturi elettriċi.
Wara kollox, qabel kien hemm u għadhom jeżistu metodi ta 'kontroll tal-magna bħal:
- Kontroll tal-frekwenza rheostatic billi jiġu introdotti reżistenzi attivi addizzjonali fiċ-ċirkwiti tal-istralċ tal-mutur, sekwenzjali f'ċirkwit qasir minn kuntatturi;
- bidla fil-vultaġġ fit-terminali tal-istator, filwaqt li l-frekwenza ta 'tali vultaġġ hija kostanti u ugwali għall-frekwenza tan-netwerk AC industrijali;
- regolazzjoni tal-pass billi tbiddel in-numru ta 'pari ta' arbli tal-istralċ tal-istator.
Iżda dawn u metodi oħra ta 'regolazzjoni tal-frekwenza jġorru magħhom l-iżvantaġġ ewlieni - telf sinifikanti ta' enerġija elettrika, u r-regolamentazzjoni tal-pass, b'definizzjoni, mhix metodu flessibbli biżżejjed.
It-telf huwa inevitabbli?
Ejjew noqogħdu f'aktar dettall fuq it-telf elettriku li jseħħ f'mutur elettriku mhux sinkroniku.
It-tħaddim ta 'sewqan elettriku huwa kkaratterizzat minn numru ta' kwantitajiet elettriċi u mekkaniċi.
Il-kwantitajiet elettriċi jinkludu:
- vultaġġ tal-mejn,
- kurrent tal-mutur,
- fluss manjetiku,
- forza elettromottiva (EMF).
Il-kwantitajiet mekkaniċi ewlenin huma:
- veloċità ta' rotazzjoni n (rpm),
- it-torque li jdur M (N•m) tal-magna,
- qawwa mekkanika tal-mutur elettriku P (W), determinata mill-prodott tat-torque u l-veloċità rotazzjonali: P=(M•n)/(9,55).
Biex tindika l-veloċità tal-moviment rotazzjonali, flimkien mal-frekwenza tar-rotazzjoni n, tintuża kwantità oħra magħrufa mill-fiżika - il-veloċità angolari ω, li hija espressa f'radians kull sekonda (rad/s). Hemm ir-relazzjoni li ġejja bejn il-veloċità angolari ω u l-frekwenza ta 'rotazzjoni n:
meta wieħed iqis liema l-formula tieħu l-forma:
Id-dipendenza tat-torque tal-magna M fuq il-veloċità rotazzjonali tar-rotor tagħha n tissejjaħ il-karatteristika mekkanika tal-mutur elettriku. Innota li meta topera magna asinkronika, l-hekk imsejħa qawwa elettromanjetika tiġi trażmessa mill-istator għar-rotor permezz tal-vojt tal-arja bl-użu ta 'kamp elettromanjetiku:
Parti minn din il-qawwa hija trażmessa lix-xaft tar-rotor fil-forma ta 'qawwa mekkanika skond l-espressjoni (2), u l-bqija hija rilaxxata fil-forma ta' telf fir-reżistenzi attivi tat-tliet fażijiet taċ-ċirkwit tar-rotor.
Dan it-telf, imsejjaħ elettriku, huwa ugwali għal:
Għalhekk, it-telf elettriku huwa ddeterminat mill-kwadru tal-kurrent li jgħaddi mill-koljaturi.
Huma fil-biċċa l-kbira ddeterminati mit-tagħbija tal-mutur mhux sinkroniku. It-tipi l-oħra kollha ta 'telf, ħlief dawk elettriċi, jinbidlu b'mod inqas sinifikanti mat-tagħbija.
Għalhekk, ejja nikkunsidraw kif it-telf elettriku ta 'mutur mhux sinkroniku jinbidel meta l-veloċità tar-rotazzjoni tkun ikkontrollata.
Telf elettriku direttament fl-istralċ tar-rotor ta 'mutur elettriku jiġi rilaxxat fil-forma ta' sħana ġewwa l-magna u għalhekk jiddetermina t-tisħin tagħha. Ovvjament, iktar ma jkun kbir it-telf elettriku fiċ-ċirkwit tar-rotor, inqas tkun l-effiċjenza tal-magna, inqas ikun ekonomiku l-operat tagħha.
Meta wieħed iqis li t-telf tal-istator huwa bejn wieħed u ieħor proporzjonali għat-telf tar-rotor, ix-xewqa li jitnaqqas it-telf elettriku fir-rotor tinftiehem saħansitra aktar. Dak il-metodu ta 'regolazzjoni tal-veloċità tal-magna huwa ekonomiku, li fih it-telf elettriku fir-rotor huwa relattivament żgħir.
Mill-analiżi tal-espressjonijiet jirriżulta li l-aktar mod ekonomiku biex jikkontrollaw il-muturi huwa b'veloċità tar-rotor qrib sinkronika.
Drives ta' Frekwenza Varjabbli
Installazzjonijiet bħal drives ta' frekwenza varjabbli (VFDs), imsejħa wkoll konvertituri tal-frekwenza (FCs) ). Dawn is-settings jippermettulek tibdel il-frekwenza u l-amplitudni tal-vultaġġ ta 'tliet fażijiet fornut lill-mutur elettriku, li minħabba fih tinkiseb bidla flessibbli fil-modi operattivi tal-mekkaniżmi ta' kontroll.
Drive ta 'Frekwenza Varjabbli ta' Vultaġġ Għoli
Disinn VFD
Hawnhekk hawn deskrizzjoni qasira tal-konvertituri tal-frekwenza eżistenti.
Strutturalment, il-konvertitur jikkonsisti fi blokki relatati funzjonalment: blokk tat-transformer tad-dħul (kabinett tat-transformer); inverter b'ħafna livelli (kabinett inverter) u sistema ta 'kontroll u protezzjoni b'unità ta' input u wiri ta 'informazzjoni (kabinett ta' kontroll u protezzjoni).
Il-kabinett tat-transformer tal-input jittrasferixxi l-enerġija mill-provvista tal-enerġija bi tliet fażijiet għal transformer tad-dħul b'ħafna stralċ, li jqassam il-vultaġġ imnaqqas għal inverter b'ħafna livelli.
Inverter f'diversi livelli jikkonsisti f'ċelloli unifikati - konvertituri. In-numru ta 'ċelluli huwa determinat mid-disinn speċifiku u l-manifattur. Kull ċellula hija mgħammra b'rettifikatur u filtru DC link b'inverter tal-vultaġġ tal-pont li juża transisters IGBT moderni (transistor bipolari tal-bieb iżolat). Il-kurrent AC tad-dħul huwa inizjalment rettifikat u mbagħad ikkonvertit f'kurrent alternanti bi frekwenza u vultaġġ aġġustabbli bl-użu ta 'inverter ta' stat solidu.
Is-sorsi li jirriżultaw ta 'vultaġġ alternanti kkontrollat huma konnessi f'serje f'rabtiet, li jiffurmaw fażi ta' vultaġġ. Il-kostruzzjoni ta 'sistema ta' enerġija tal-ħruġ bi tliet fażijiet għal mutur asinkronu titwettaq billi tgħaqqad links skont iċ-ċirkwit "STAR".
Is-sistema ta 'kontroll tal-protezzjoni tinsab fil-kabinett ta' kontroll u protezzjoni u hija rappreżentata minn unità mikroproċessur multifunzjonali b'sistema ta 'provvista ta' enerġija mis-sors ta 'enerġija tal-konvertitur stess, apparat ta' input/output ta 'informazzjoni u sensuri primarji tal-modi operattivi elettriċi tal-konvertitur.
Iffrankar potenzjali: għadd flimkien
Ibbażat fuq dejta pprovduta minn Mitsubishi Electric, aħna se nevalwaw il-potenzjal tal-iffrankar tal-enerġija meta nintroduċu konvertituri tal-frekwenza.
L-ewwel, ejja naraw kif l-enerġija tinbidel taħt modi differenti ta 'kontroll tal-magna:
Issa ejja nagħtu eżempju ta 'kalkolu.
Effiċjenza tal-mutur elettriku: 96,5%;
Effiċjenza tas-sewqan tal-frekwenza varjabbli: 97%;
Qawwa tax-xaft tal-fann fil-volum nominali: 1100 kW;
Karatteristiċi tal-fann: H=1,4 p.u. fil Q=0;
Ħin tax-xogħol sħiħ fis-sena: 8000 h.
Modi operattivi tal-fann skont l-iskeda:
Mill-grafika nġibu d-dejta li ġejja:
100% konsum ta 'arja - 20% tal-ħin operattiv fis-sena;
70% konsum ta 'arja - 50% tal-ħin operattiv fis-sena;
50% konsum ta 'arja - 30% ħin operattiv fis-sena.
L-iffrankar bejn it-tħaddim b'tagħbija nominali u t-tħaddim bil-kapaċità li tikkontrolla l-veloċità tal-mutur (tħaddim flimkien ma' VFD) huwa ugwali għal:
7 kWh/sena - 446 kWh/sena= 400 kWh/sena
Ejja nqisu t-tariffa tal-elettriku ugwali għal 1 kWh / 5,5 rubles. Ta 'min jinnota li l-ispiża hija meħuda skont l-ewwel kategorija tal-prezz u l-valur medju għal waħda mill-intrapriżi industrijali tat-Territorju Primorsky għall-2019.
Ejja nġibu l-iffrankar f'termini monetarji:
3 kWh/sena*600 togħrok/kWh= 000 togħrok/sena
Il-prattika tal-implimentazzjoni ta 'proġetti bħal dawn tippermetti, b'kont meħud tal-ispejjeż tal-operat u t-tiswijiet, kif ukoll l-ispiża tal-konvertituri tal-frekwenza nfushom, li jinkiseb perjodu ta' ħlas lura ta '3 snin.
Kif juru ċ-ċifri, m'hemm l-ebda dubju dwar il-fattibilità ekonomika tal-introduzzjoni tal-VFDs. Madankollu, l-effett tal-implimentazzjoni tagħhom mhuwiex limitat għall-ekonomija biss. Il-VFDs jibdew il-magna bla xkiel, u jnaqqsu b'mod sinifikanti l-ilbies tagħha, imma jien ser nitkellem dwar dan id-darba li jmiss.
Sors: www.habr.com