Sa industriya, higit sa 60% ng kuryente ang natupok ng mga asynchronous na electric drive - sa pumping, compressor, ventilation at iba pang installation. Ito ang pinakasimpleng, at samakatuwid ay pinakamurang at pinaka maaasahang uri ng makina.
Ang teknolohikal na proseso ng iba't ibang pang-industriya na produksyon ay nangangailangan ng nababaluktot na mga pagbabago sa bilis ng pag-ikot ng anumang mga actuator. Salamat sa mabilis na pag-unlad ng electronic at computer na teknolohiya, pati na rin ang pagnanais na mabawasan ang pagkawala ng kuryente, ang mga aparato ay lumitaw para sa matipid na kontrol ng mga de-koryenteng motor ng iba't ibang uri. Sa artikulong ito ay pag-uusapan natin kung paano masisiguro ang pinakamabisang kontrol ng isang electric drive. Nagtatrabaho sa isang kumpanya (grupo ng kumpanya ), Nakikita ko na ang aming mga customer ay nagbabayad ng higit at higit na pansin sa kahusayan ng enerhiya
Karamihan sa mga de-koryenteng enerhiya na natupok ng pagmamanupaktura at proseso ng mga halaman ay ginagamit upang magsagawa ng ilang uri ng mekanikal na gawain. Upang himukin ang mga gumaganang bahagi ng iba't ibang mga mekanismo ng produksyon at teknolohikal, ang mga asynchronous na de-koryenteng motor na may squirrel-cage rotor ay kadalasang ginagamit (sa hinaharap ay pag-uusapan natin ang ganitong uri ng de-koryenteng motor). Ang de-koryenteng motor mismo, ang sistema ng kontrol nito at ang mekanikal na aparato na nagpapadala ng paggalaw mula sa motor shaft patungo sa mekanismo ng produksyon ay bumubuo ng isang electric drive system.
Ang pagkakaroon ng kaunting pagkawala ng kuryente sa mga windings dahil sa regulasyon ng bilis ng pag-ikot ng motor, ang posibilidad ng isang maayos na pagsisimula dahil sa isang pare-parehong pagtaas sa dalas at boltahe - ito ang mga pangunahing postulates ng epektibong kontrol ng mga de-koryenteng motor.
Pagkatapos ng lahat, dati ay mayroon at umiiral pa rin ang mga pamamaraan ng kontrol ng engine tulad ng:
- rheostatic frequency control sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga karagdagang aktibong resistensya sa mga paikot-ikot na circuit ng motor, na sunud-sunod na pinaikli ng mga contactor;
- pagbabago sa boltahe sa mga terminal ng stator, habang ang dalas ng naturang boltahe ay pare-pareho at katumbas ng dalas ng pang-industriyang AC network;
- hakbang na regulasyon sa pamamagitan ng pagbabago ng bilang ng mga pares ng poste ng stator winding.
Ngunit ang mga ito at iba pang mga pamamaraan ng regulasyon ng dalas ay nagdadala sa kanila ng pangunahing disbentaha - makabuluhang pagkalugi ng elektrikal na enerhiya, at ang regulasyon ng hakbang, sa pamamagitan ng kahulugan, ay hindi isang sapat na kakayahang umangkop na paraan.
Ang mga pagkalugi ba ay hindi maiiwasan?
Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang mga pagkalugi ng kuryente na nangyayari sa isang asynchronous na de-koryenteng motor.
Ang pagpapatakbo ng isang electric drive ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang bilang ng mga elektrikal at mekanikal na dami.
Ang mga dami ng elektrikal ay kinabibilangan ng:
- boltahe ng mains,
- agos ng motor,
- magnetic flux,
- electromotive force (EMF).
Ang pangunahing dami ng mekanikal ay:
- bilis ng pag-ikot n (rpm),
- umiikot na torque M (Nβ’m) ng makina,
- mekanikal na kapangyarihan ng de-koryenteng motor P (W), na tinutukoy ng produkto ng torque at bilis ng pag-ikot: P=(Mβ’n)/(9,55).
Upang tukuyin ang bilis ng pag-ikot ng paggalaw, kasama ang dalas ng pag-ikot n, ginagamit ang isa pang dami na kilala mula sa pisika - ang angular na bilis Ο, na ipinahayag sa radians bawat segundo (rad/s). Mayroong sumusunod na kaugnayan sa pagitan ng angular velocity Ο at ang dalas ng pag-ikot n:
isinasaalang-alang kung aling formula ang kumukuha ng form:
Ang dependence ng engine torque M sa rotational speed ng rotor n nito ay tinatawag na mekanikal na katangian ng electric motor. Tandaan na kapag ang isang asynchronous na makina ay nagpapatakbo, ang tinatawag na electromagnetic power ay ipinapadala mula sa stator patungo sa rotor sa pamamagitan ng air gap gamit ang isang electromagnetic field:
Ang bahagi ng kapangyarihang ito ay ipinadala sa rotor shaft sa anyo ng mekanikal na kapangyarihan ayon sa expression (2), at ang natitira ay inilabas sa anyo ng mga pagkalugi sa mga aktibong resistensya ng lahat ng tatlong yugto ng rotor circuit.
Ang mga pagkalugi na ito, na tinatawag na elektrikal, ay katumbas ng:
Kaya, ang mga pagkalugi ng kuryente ay tinutukoy ng parisukat ng kasalukuyang dumadaan sa mga windings.
Ang mga ito ay higit na tinutukoy ng pagkarga ng asynchronous na motor. Ang lahat ng iba pang mga uri ng pagkalugi, maliban sa mga elektrikal, ay hindi gaanong nagbabago sa pagkarga.
Samakatuwid, isaalang-alang natin kung paano nagbabago ang mga pagkalugi ng kuryente ng isang asynchronous na motor kapag kinokontrol ang bilis ng pag-ikot.
Ang mga pagkalugi ng elektrikal nang direkta sa rotor winding ng isang de-koryenteng motor ay inilabas sa anyo ng init sa loob ng makina at samakatuwid ay tinutukoy ang pag-init nito. Malinaw, mas malaki ang mga pagkalugi ng kuryente sa rotor circuit, mas mababa ang kahusayan ng engine, mas mababa ang matipid na operasyon nito.
Isinasaalang-alang na ang mga pagkalugi ng stator ay humigit-kumulang na proporsyonal sa mga pagkalugi ng rotor, ang pagnanais na bawasan ang mga pagkalugi ng kuryente sa rotor ay mas nauunawaan. Ang paraan ng pag-regulate ng bilis ng engine ay matipid, kung saan ang mga pagkalugi ng kuryente sa rotor ay medyo maliit.
Mula sa pagsusuri ng mga expression, sumusunod na ang pinaka-ekonomiko na paraan upang makontrol ang mga motor ay sa bilis ng rotor na malapit sa kasabay.
Mga Variable Frequency Drive
Mga pag-install gaya ng mga variable-frequency drive (VFD), tinatawag ding frequency converter (FC) ). Ang mga setting na ito ay nagpapahintulot sa iyo na baguhin ang dalas at amplitude ng tatlong-phase na boltahe na ibinibigay sa de-koryenteng motor, dahil sa kung saan ang isang nababaluktot na pagbabago sa mga operating mode ng mga mekanismo ng kontrol ay nakamit.
High Voltage Variable Frequency Drive
Disenyo ng VFD
Narito ang isang maikling paglalarawan ng mga kasalukuyang nagko-convert ng dalas.
Sa istruktura, ang converter ay binubuo ng mga functionally related blocks: input transformer block (transformer cabinet); isang multi-level inverter (inverter cabinet) at isang control at protection system na may isang information input at display unit (control and protection cabinet).
Ang kabinet ng input transformer ay naglilipat ng enerhiya mula sa tatlong-phase na supply ng kuryente patungo sa isang multi-winding input transformer, na namamahagi ng pinababang boltahe sa isang multi-level na inverter.
Ang multilevel inverter ay binubuo ng pinag-isang mga cell - mga converter. Ang bilang ng mga cell ay tinutukoy ng partikular na disenyo at tagagawa. Ang bawat cell ay nilagyan ng rectifier at isang DC link filter na may bridge voltage inverter gamit ang modernong IGBT transistors (insulated gate bipolar transistor). Ang input AC current ay una nang itinutuwid at pagkatapos ay na-convert sa alternating current na may adjustable frequency at boltahe gamit ang solid-state inverter.
Ang mga nagresultang mapagkukunan ng kinokontrol na alternating boltahe ay konektado sa serye sa mga link, na bumubuo ng isang boltahe phase. Ang pagtatayo ng isang three-phase output power system para sa isang asynchronous na motor ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga link ayon sa "STAR" circuit.
Ang sistema ng kontrol sa proteksyon ay matatagpuan sa control at protection cabinet at kinakatawan ng isang multifunctional microprocessor unit na may power supply system mula sa sariling power source ng converter, isang input/output device ng impormasyon at mga pangunahing sensor ng mga electrical operating mode ng converter.
Potensyal sa pag-save: pagbibilang nang sama-sama
Batay sa data na ibinigay ng Mitsubishi Electric, susuriin namin ang potensyal na makatipid ng enerhiya kapag nagpapakilala ng mga frequency converter.
Una, tingnan natin kung paano nagbabago ang kapangyarihan sa ilalim ng iba't ibang mga mode ng kontrol ng engine:
Ngayon magbigay tayo ng isang halimbawa ng isang pagkalkula.
Episyente ng de-koryenteng motor: 96,5%;
Variable frequency drive na kahusayan: 97%;
Power shaft ng fan sa nominal na volume: 1100 kW;
Mga katangian ng fan: H=1,4 p.u. sa Q = 0;
Buong oras ng pagtatrabaho bawat taon: 8000 h.
Mga mode ng pagpapatakbo ng fan ayon sa iskedyul:
Mula sa graph ay nakukuha namin ang sumusunod na data:
100% pagkonsumo ng hangin - 20% ng oras ng pagpapatakbo bawat taon;
70% pagkonsumo ng hangin - 50% ng oras ng pagpapatakbo bawat taon;
50% pagkonsumo ng hangin - 30% oras ng pagpapatakbo bawat taon.
Ang pagtitipid sa pagitan ng operasyon sa rated load at operasyon na may kakayahang kontrolin ang bilis ng motor (operasyon kasabay ng isang VFD) ay katumbas ng:
7 kWh/taon - 446 kWh/taon= 400 kWh/taon
Isaalang-alang natin ang taripa ng kuryente na katumbas ng 1 kWh / 5,5 rubles. Kapansin-pansin na ang gastos ay kinuha ayon sa unang kategorya ng presyo at ang average na halaga para sa isa sa mga pang-industriya na negosyo ng Primorsky Territory para sa 2019.
Kunin natin ang pagtitipid sa mga tuntunin sa pananalapi:
3 kWh/taon*600 rub/kWh= 000 rub/taon
Ang pagsasanay ng pagpapatupad ng mga naturang proyekto ay nagbibigay-daan, isinasaalang-alang ang mga gastos sa pagpapatakbo at pag-aayos, pati na rin ang gastos ng mga frequency converter mismo, upang makamit ang isang payback period na 3 taon.
Tulad ng ipinapakita ng mga numero, walang duda tungkol sa pagiging posible sa ekonomiya ng pagpapakilala ng mga VFD. Gayunpaman, ang epekto ng kanilang pagpapatupad ay hindi limitado sa ekonomiya lamang. Ang mga VFD ay maayos na pinasisimulan ang makina, na makabuluhang binabawasan ang pagkasira nito, ngunit pag-uusapan ko ito sa susunod.
Pinagmulan: www.habr.com