Sanoatda elektr energiyasining 60% dan ortig'i asenkron elektr drayvlar tomonidan iste'mol qilinadi - nasos, kompressor, ventilyatsiya va boshqa qurilmalarda. Bu eng oddiy, shuning uchun eng arzon va ishonchli dvigatel turi.
Turli sanoat ishlab chiqarishlarining texnologik jarayoni har qanday aktuatorlarning aylanish tezligida moslashuvchan o'zgarishlarni talab qiladi. Elektron va kompyuter texnologiyalarining jadal rivojlanishi, shuningdek, elektr yo'qotishlarini kamaytirish istagi tufayli har xil turdagi elektr motorlarini tejamkor boshqarish uchun qurilmalar paydo bo'ldi. Ushbu maqolada biz elektr haydovchining eng samarali boshqaruvini qanday ta'minlash haqida gapiramiz. Kompaniyada ishlash (kompaniyalar guruhi ), Men mijozlarimiz energiya samaradorligiga tobora ko'proq e'tibor qaratayotganini ko'raman
Ishlab chiqarish va qayta ishlash korxonalari tomonidan iste'mol qilinadigan elektr energiyasining katta qismi mexanik ishlarni bajarish uchun ishlatiladi. Turli ishlab chiqarish va texnologik mexanizmlarning ishchi qismlarini boshqarish uchun asosan sincap qafasli rotorli asenkron elektr motorlar qo'llaniladi (kelajakda biz ushbu turdagi elektr motorlari haqida gapiramiz). Elektr dvigatelining o'zi, uning boshqaruv tizimi va harakatni vosita milidan ishlab chiqarish mexanizmiga uzatuvchi mexanik qurilma elektr qo'zg'alish tizimini tashkil qiladi.
Dvigatelning aylanish tezligini tartibga solish tufayli sariqlarda minimal elektr yo'qotishlarining mavjudligi, chastota va kuchlanishning bir xil ko'tarilishi tufayli silliq ishga tushirish imkoniyati - bu elektr motorlarini samarali boshqarishning asosiy postulatlari.
Axir, ilgari dvigatelni boshqarishning bunday usullari mavjud edi va hozir ham mavjud:
- kontaktorlar tomonidan ketma-ket qisqa tutashgan vosita o'rash davrlarida qo'shimcha faol qarshiliklarni kiritish orqali reostatik chastotani nazorat qilish;
- stator terminallarida kuchlanishning o'zgarishi, bunday kuchlanishning chastotasi doimiy va sanoat AC tarmog'ining chastotasiga teng bo'lsa;
- stator o'rashining qutb juftlari sonini o'zgartirish orqali qadamni tartibga solish.
Ammo chastotani tartibga solishning ushbu va boshqa usullari o'zlari bilan birga asosiy kamchilikka olib keladi - elektr energiyasining sezilarli yo'qotishlari va bosqichma-bosqich tartibga solish, ta'rifiga ko'ra, etarlicha moslashuvchan usul emas.
Yo'qotishlar muqarrarmi?
Keling, asenkron elektr motorida yuzaga keladigan elektr yo'qotishlari haqida batafsilroq to'xtalib o'tamiz.
Elektr haydovchining ishlashi bir qator elektr va mexanik miqdorlar bilan tavsiflanadi.
Elektr kattaliklariga quyidagilar kiradi:
- tarmoq kuchlanishi,
- vosita oqimi,
- magnit oqim,
- elektromotor kuch (EMF).
Asosiy mexanik miqdorlar:
- aylanish tezligi n (rpm),
- dvigatelning aylanish momenti M (N•m),
- elektr motorining mexanik kuchi P (Vt), moment va aylanish tezligi mahsuloti bilan aniqlanadi: P=(M•n)/(9,55).
Aylanma harakat tezligini belgilash uchun aylanish chastotasi n bilan bir qatorda fizikadan ma'lum bo'lgan boshqa kattalik - sekundiga radyanlarda (rad/s) ifodalangan burchak tezligi ō ishlatiladi. Burchak tezligi ō va aylanish chastotasi n o'rtasida quyidagi bog'liqlik mavjud:
formula qaysi shaklni olishini hisobga olgan holda:
Dvigatel momentining M ning uning rotorining n aylanish tezligiga bog'liqligi elektr motorining mexanik xarakteristikasi deb ataladi. E'tibor bering, asenkron mashina ishlaganda elektromagnit quvvat deb ataladigan narsa elektromagnit maydon yordamida statordan rotorga havo bo'shlig'i orqali uzatiladi:
Ushbu quvvatning bir qismi (2) ifodaga muvofiq mexanik quvvat shaklida rotor miliga uzatiladi, qolgan qismi esa rotor pallasining barcha uch fazasining faol qarshiliklarida yo'qotishlar shaklida chiqariladi.
Elektr deb ataladigan bu yo'qotishlar quyidagilarga teng:
Shunday qilib, elektr yo'qotishlar sariqlardan o'tadigan oqimning kvadrati bilan aniqlanadi.
Ular asosan asenkron motorning yuki bilan belgilanadi. Boshqa barcha turdagi yo'qotishlar, elektrdan tashqari, yuk bilan kamroq o'zgaradi.
Shuning uchun, aylanish tezligi nazorat qilinganda asenkron motorning elektr yo'qotishlari qanday o'zgarishini ko'rib chiqaylik.
Elektr dvigatelining rotorli o'rashida to'g'ridan-to'g'ri elektr yo'qotishlari mashina ichidagi issiqlik shaklida chiqariladi va shuning uchun uning isishi aniqlanadi. Shubhasiz, rotor pallasida elektr yo'qotishlari qanchalik ko'p bo'lsa, dvigatelning samaradorligi qanchalik past bo'lsa, uning ishlashi shunchalik kam tejamkor bo'ladi.
Stator yo'qotishlari rotor yo'qotishlariga taxminan mutanosib ekanligini hisobga olsak, rotordagi elektr yo'qotishlarni kamaytirish istagi yanada tushunarli. Dvigatel tezligini tartibga solishning bu usuli tejamkor bo'lib, unda rotordagi elektr yo'qotishlar nisbatan kichikdir.
Ifodalarni tahlil qilishdan ma'lum bo'lishicha, motorlarni boshqarishning eng tejamli usuli sinxronga yaqin rotor tezligida.
O'zgaruvchan chastotali drayverlar
O'zgaruvchan chastotali drayverlar (VFD) kabi o'rnatishlar, shuningdek, chastota konvertorlari (FC) deb ham ataladi. Ushbu sozlamalar elektr motoriga beriladigan uch fazali kuchlanishning chastotasi va amplitudasini o'zgartirishga imkon beradi, buning natijasida boshqaruv mexanizmlarining ish rejimlarida moslashuvchan o'zgarishlarga erishiladi.
Yuqori kuchlanishli o'zgaruvchan chastotali haydovchi
VFD dizayni
Bu erda mavjud chastota konvertorlarining qisqacha tavsifi.
Strukturaviy ravishda konvertor funktsional jihatdan bog'liq bo'lgan bloklardan iborat: kirish transformator bloki (transformator shkafi); ko'p darajali inverter (inverter shkafi) va axborot kiritish va ko'rsatish bloki (boshqaruv va himoya shkafi) bilan nazorat qilish va himoya qilish tizimi.
Kirish transformatori shkafi energiyani uch fazali quvvat manbaidan ko'p o'rashli kirish transformatoriga o'tkazadi, bu esa pasaytirilgan kuchlanishni ko'p darajali inverterga taqsimlaydi.
Ko'p darajali invertor birlashtirilgan hujayralar - konvertorlardan iborat. Hujayralar soni maxsus dizayn va ishlab chiqaruvchi tomonidan belgilanadi. Har bir hujayra rektifikator va zamonaviy IGBT tranzistorlari (izolyatsiya qilingan eshik bipolyar tranzistor) yordamida ko'prik kuchlanish inverteri bo'lgan shahar havolasi filtri bilan jihozlangan. Kirish AC oqimi dastlab to'g'rilanadi va keyin qattiq holat inverteri yordamida sozlanishi chastota va kuchlanish bilan o'zgaruvchan tokga aylanadi.
Olingan boshqariladigan o'zgaruvchan kuchlanish manbalari ketma-ket bog'langan bo'lib, kuchlanish fazasini hosil qiladi. Asenkron motor uchun uch fazali chiqish quvvat tizimini qurish "STAR" sxemasiga muvofiq ulanishlarni ulash orqali amalga oshiriladi.
Himoyani boshqarish tizimi boshqaruv va himoya kabinetida joylashgan bo'lib, konvertorning o'z quvvat manbaidan energiya ta'minoti tizimiga ega bo'lgan ko'p funktsiyali mikroprotsessor bloki, axborotni kiritish / chiqarish qurilmasi va konvertorning elektr ish rejimlarining asosiy sensorlari bilan ifodalanadi.
Saqlash potentsiali: birgalikda hisoblash
Mitsubishi Electric tomonidan taqdim etilgan ma'lumotlarga asoslanib, biz chastota konvertorlarini joriy qilishda energiya tejash potentsialini baholaymiz.
Birinchidan, keling, dvigatelni boshqarishning turli rejimlarida quvvat qanday o'zgarishini ko'rib chiqaylik:
Endi hisob-kitobga misol keltiramiz.
Elektr dvigatelining samaradorligi: 96,5%;
O'zgaruvchan chastotali haydovchi samaradorligi: 97%;
Nominal hajmdagi fan mili quvvati: 1100 kVt;
Fan xususiyatlari: H=1,4 p.u. da Q=0;
Yiliga to'liq ish vaqti: 8000 soat.
Fanning ish rejimlari jadvalga muvofiq:
Grafikdan biz quyidagi ma'lumotlarni olamiz:
100% havo iste'moli - yiliga ish vaqtining 20%;
70% havo iste'moli - yiliga ish vaqtining 50%;
50% havo iste'moli - yiliga 30% ish vaqti.
Nominal yukda ishlash va vosita tezligini boshqarish qobiliyati bilan ishlash (VFD bilan birgalikda ishlash) o'rtasidagi tejamkorlik quyidagilarga teng:
7 446 400 kVt / yil - 3 846 400 kVt / yil = 3 600 000 kVt / yil
1 kVt / 5,5 rublga teng elektr energiyasi tarifini hisobga olaylik. Ta'kidlash joizki, narx birinchi narx toifasiga va 2019 yil uchun Primorsk o'lkasining sanoat korxonalaridan biri uchun o'rtacha qiymatga muvofiq olinadi.
Keling, tejamkorlikni pul shaklida olaylik:
3 600 000 kVt/soat*5,5 rub/kVt= 19 800 000 rub/yil
Bunday loyihalarni amalga oshirish amaliyoti ekspluatatsiya va ta'mirlash xarajatlarini, shuningdek, chastota konvertorlarining o'z xarajatlarini hisobga olgan holda 3 yil davomida o'zini oqlash muddatiga erishishga imkon beradi.
Raqamlardan ko'rinib turibdiki, VFDlarni joriy etishning iqtisodiy maqsadga muvofiqligiga shubha yo'q. Biroq, ularni amalga oshirish samarasi faqat iqtisodiyot bilan chegaralanib qolmaydi. VFDlar dvigatelni muammosiz ishga tushirib, uning aşınmasını sezilarli darajada kamaytiradi, ammo men bu haqda keyingi safar gaplashaman.
Manba: www.habr.com