Энергосовет - энергосбережение и энергоэффективность
в Яndex
Главная >> Библиотека технических статей >> Экономия электрической энергии >> >>

Анонсы

17.11.17 Заседание Рабочей группы по синхронизации отраслевого и коммунального законодательства по вопросам начислений за ресурсы и коммунальные услуги подробнее >>>

13.11.17 Шорт-лист Премии WinAwards Russia/«Оконная компания года-2017»! подробнее >>>

13.11.17 Инновационные технологии обсудят на панельной дискуссии конгресса в Санкт-Петербурге подробнее >>>

Все анонсы портала

Новое на портале

13.11.17 Юбилейный 50-й выпуск журнала "ЭНЕРГОСОВЕТ" посвящен конференции "Теплоснабжение-2017. Функционирование в новых условиях" подробнее >>>

07.11.17 Страна поставлена "на счётчик" // видео подробнее >>>

02.11.17 Энергоэффективный капремонт: миф или реальность? // интервью подробнее >>>

20.10.17 На заседании в Правительстве РФ обсудили энергосбережение и повышение энергетической эффективности подробнее >>>

Все новости портала

Еще по теме Экономия электрической энергии

Cтраницы: 1 | 2 | следующая >>

УДК 658.567.1:621.311.031.004.18

Автоматизированный частотноуправляемый электропривод – основа энерго- и ресурсосбережения

 

П. Д.  Гаврилов, к. т. н., доц. каф. электропривода

и автоматизации КузГТУ

 

О проблеме энерго- и ресурсосбережения говорят уже давно и довольно много. И тем не менее эта проблема и по сей день остается одной из наиболее актуальных. Достаточно указать, что в настоящее время эффективность использования энергоресурсов у России не превышает 30% [1, 2], и это при том, что, по оценкам Международного энергетического агентства, подтвержденных мировых запасов хватит:

-        нефти – на 40-60 лет,

-        газа – на 60-80 лет,

-        угля – на 200-250 лет,

-        урана U235 – на 50-100 лет.

Так как две трети электроэнергии, выработаной на электростанциях, преобразуется различными электроприводами в механическую энергию [3], и учитывая, что в народном хозяйстве России, по данным Главгосэнергонадзора, почти 60% излишнего энергопотребления приходится на асинхронные электродвигатели, у которых требуется регулирование частоты вращения [4], то, наконец, и в России с чрезмерно большим опозданием (в середине 90-х гг.) осознали опасность большой энергоемкости ВВП. На западе это осознали в середине 70-х гг. XX века.

Дело в том, что лишнее необоснованное энергопотребление электроприводов должно компенсироваться электростанциями (преимущественно тепловыми). Следовательно, возникают дополнительные потери, пропорциональные лишней энергии, в ЛЭП, трансформаторах, котлах, турбинах, электрогенераторах, тягодутьевом, топливо- и водоснабжающем оборудовании. Это вынуждает расходовать на каждый полезно используемый киловатт в электроприводе дополнительно чрезмерно большое количество топлива. Например, в Кузбассе КПД (hву) вентиляторных и дымососных установок hву £ 0,6 у 70% от их общего количества, при этом у дымососов hву ниже; КПД (hну) большинства насосных установок hну£ 0,4..0,6; КПД скребковых золоудаляющих конвейеров 0,1..0,2.

В [4] написано: «Недооценка энергосбережения уменьшила до критического уровня надежность энергоснабжения России, а продолжающийся рост энергоемкости ВВП, без принятия экстренных мер по энергосбережению вызовет серьезные негативные последствия для всей экономики страны в целом.

… В качестве первоочередных приоритетных и быстроокупаемых проектов «Программой энергосбережения России» предусматривалось широкое внедрение частотнорегулируемого электропривода на прогрессивной базе, обеспечивающее экономию электроэнергии на 30% и более.

… В целях энергосбережения ФЭК РФ предлагает: всем поименованным в рассылке организациям при разработке проектов реконструкции и нового строительства … считать обязательным применение частотнорегулируемого электропривода. Отсутствие в проектах частотнорегулируемого электропривода должно быть обосновано и защищено перед региональной энергетической комиссией. … Главгосэнергонадзору России взять под постоянный контроль обязательное применение частотнорегулируемого электропривода и определение упрощенной выгоды у потребителей».

Эта директива во исполнение Указа Президента Российской Федерации, Федерального Закона Государственной Думы и Постановления Правительства весьма полезна, но, к сожалению, выполняется недопустимо медленно.

Специалистам в области автоматизированного электропривода и преобразовательной техники известны свойства частотноуправляемых электроприводов различных типов ещё с 70-х гг., изучены возможности их влияния на статику и динамику, на надежность, электро-, пожаро- и взрывобезопасность электромеханических систем (ЭМС) в различных отраслях, оценена их техническая и экономическая эффективность [5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16].

Появление современных, более надежных, менее громоздких, с большими возможностями формирования различных законов частотного управления, с лучшей защитой электропривода от аварийных режимов преобразователей частоты системы «нерегулируемый выпрямитель – фильтр – автономный инвертор с ШИМ» (В-Ф-АИН с ШИМ) создало более благоприятную перспективу (по сравнению с предыдущими ТПЧ) для быстрого снижения энергоемкости и ресурсоемкости ВВП. Причем в понятие минимизации ресурсоемкости мы вкладываем, кроме минимизации энергоемкости (расход тепла, топлива, электроэнергии), ещё и минимизацию потерь воды и износа конструктивных материалов, (электродвигателей, рештаков, цепей, канатов, конвейерных лент, редукторов, насосов, вентиляторов и др.), обеспечивая с помощью ПЧ-АД минимальное исчерпание технических ресурсов ЭМС горных машин, мощных ленточных и скребковых конвейеров, большегрузных автосамосвалов с электромеханической трансмиссией, рудничных электровозов, трамваев и троллейбусов, шахтных подъемных машин, насосных и вентиляторных (в т.ч. дымососных) установок и других установок в различных отраслях.

Однако для наиболее эффективного использования автоматизированных электроприводов (АЭП) с частотным регулированием их координат, надо не увлекаться модными решениями, а технически и экономически грамотно обосновывать выбор того или иного типа АЭП с необходимыми для данного объекта характеристиками и свойствами, т.е. АЭП должен быть объектно-ориентированным.

В настоящее время существуют различные частотноуправляемые АЭП: непосредственный преобразователь частоты (НПЧ) – асинхронный двигатель (АД) с естественной и искусственной коммутацией, ПЧ с регулируемым тиристорным выпрямителем (ТП) и автономным инвертором напряжения (АИН) на однооперационных тиристорах (ТПЧ с АИН) – АД; ПЧ с ТП и автономным инвертором тока (АИТ) на однооперационных тиристорах – АД; ПЧ с диодным выпрямителем (В) и АИН с широтно-импульсной модуляцией (АИН с ШИМ) на силовых транзисторах IGBT, или двухоперационных тиристорах (GTO), или на новых высоковольтных приборах типа IGCT (Integrated Gate Commutated Thyristor), состоящих из запираемого тиристора со встроенным блоком коммутации – АД; ПЧ с диодным выпрямителем (В) и зависимым инвертором (ведомым сетью), включенными в роторную цепь АД с контактными кольцами, именуемый асинхронным вентильным каскадом (АВК); ПЧ с В в цепи ротора и питающейся от него машиной постоянного тока, присоединенной к валу АД, называемый асинхронным машинно-вентильным каскадом (АМВК), асинхронизированный синхронный двигатель (АСД) или машина двойного питания (МДП), представляющий АД с контактными кольцами, в роторную цепь которого включен НПЧ; ПЧ с ТП и АИН – синхронный двигатель (СД); ПЧ с ТП и инвертором тока, ведомым ЭДС синхронного двигателя, называемый вентильным двигателем (ВД) или бесколлекторной машиной постоянного тока (из-за аналогичных свойств).

Каждый из них проявляет определенные достоинства и недостатки на конкретных машинах и установках и в конкретных технологических процессах. Поэтому выбирать тип АЭП необходимо для выполнения подробно сформулированных требований на основании тщательного изучения объекта управления (ОУ).

Для этого надо обратиться к специалистам, которые после исследования ОУ и на основе знания свойств ПЧ сформулируют их, выполнят необходимый проект и реализуют его.

Весьма распространенной ошибкой в отраслях промышленности, транспорта, сельском хозяйстве и ЖКХ является выбор оборудования с большими превышениями по производительности и мощности. Так в ЖКХ, как правило, завышены производительности и напоры вентиляторов, дымососов, насосов и мощности их электродвигателей. Из-за недогрузки до номинального значения, кроме лишней оплаты за них, в АД и в электросети возрастают потери (DW) электроэнергии:

где Рн, Кз, Uф, Rэ, Т – соответственно номинальные мощность, коэффициент загрузки, фазное напряжение АД, эквивалентное электрическое сопротивление линии, соединяющей АД и источник электрической энергии, время работы установки;

hэ = cosjдhд - энергетический КПД двигателя.

Так как cosjд и hд при недогрузке резко снижаются, то при реальном, например, Кз = 0,7 hэ £ 0,45…0,6 и, следовательно, из формулы видно, что DW обратно пропорциональные квадрату hэ, быстро растут.

Конечно, с помощью ПЧ можно уменьшить DW, но т.к. мощность ПЧ должна немного превышать номинальную мощность АД, то и цена его будет больше требуемой для реальной нагрузки.

Критерием выбора АЭП должен быть минимум отношения цена/качество выполнения требований (ц/к). Стремление приобрести дешевую систему неизбежно приводит к серьезным потерям качества: из-за невыполнения ряда требуемых функций растут ресурсо- и энергоемкость, снижаются производительность, безопасность, надежность, срок службы и, следовательно, эффективность ЭМС.

В каждом АЭП предусмотрена возможность реализации определенных законов частотного управления координатами технологического процесса, и выбирать их также надо для выполнения требований конкретного технологического процесса.

К сожалению, из-за недостаточного знания свойств и возможностей частотноуправляемых АЭП производственники часто боятся их применять, а вследствие некачественного (иногда никакого) формулирования требований к АЭП из-за неглубокого изучения объекта управления допускают грубые ошибки при выборе типа АЭП и его комплектации и недоиспользуют его возможности. Нередко считают достаточным сам факт изменения частоты вращения, не анализируя качество регулирования ее и электромагнитного момента АД или тока.

Cтраницы: 1 | 2 | следующая >>

печатьраспечатать | скачать бесплатно Автоматизированный частотноуправляемый электропривод – основа энерго- и ресурсосбережения, Гаврилов П. Д., Источник: Кузбасский Центр Энергосбережения,
www.cesako.ru

скачать архив архив.zip(23 кБт)


Rambler's Top100

Авторские права на размещенные материалы принадлежат авторам
Тел.(495) 360-66-26 E-mail:
© Портал ЭнергоСовет.ru - энергосбережение, энергоэффективность, энергосберегающие технологии 2006-2017
Возрастная категория Интернет-сайта 18 +
реклама | карта сайта | о проекте | контакты | правила использования статей

Регулятор отопления для зданий для устранения перетопов подробнее