Влияние увеличения cos фи на снижение реактивных потерь

 ———————————————————————————————————————————————————————————————————————

|Прежний cos фи | 0.5 | 0.5 | 0.6 | 0.6 | 0.7 | 0.7 | 0.8 |

|——————————————————|———————|——————|———————|——————|———————|——————|———————|

|Новый cos фи | 0.8 | 0.9 | 0.8 | 0.9 | 0.8 | 0.9 | 0.9 |

|——————————————————|———————|——————|———————|——————|———————|——————|———————|

|Снижение тока, % | 37.5 | 44.5 | 25 | 33 | 12.5 | 22 | 11 |

|——————————————————|———————|——————|———————|——————|———————|——————|———————|

|Снижение потерь по| 61 | 69 | 43.5 | 55.5 | 23 | 39.5 | 21 |

|сопротивлению, % |  | |  | |  |      |  |

 ———————————————————————————————————————————————————————————————————————

 

Таблица 11

Рекомендуемая емкость статических конденсаторов
для корректировки единичных асинхронных двигателей

 ———————————————————————————————————————————————————————————————————————

| Мощность двигателя | Статический конденсатор (кВАр в % мощности |

| (кВт), приблизи-|               двигателя)               |

|тельно 380 В х 3 |                                             |

|————————————————————|——————————————————————————————————————————————————|

|   1-3    |                   50                   |

|————————————————————|——————————————————————————————————————————————————|

|   4-10   |                   45                        |

|————————————————————|——————————————————————————————————————————————————|

|  11-29   |                   40                   |

|————————————————————|——————————————————————————————————————————————————|

|   30 -   |                   35                   |

 ———————————————————————————————————————————————————————————————————————

В примере без использования конденсатора нагрузка на трансформатор и электрическую сеть увеличивается из-за реактивной мощности (пунктирная стрелка). Этого можно избежать, как в примере справа, когда только активная мощность (жирная стрелка) влияет на нагрузку.

Перечень мероприятий, позволяющих повысить cos фи:

- увеличение загрузки асинхронных двигателей;

- при снижении до 40% мощности, потребляемой асинхронным двигателем, переключать обмотки с треугольника на звезду. Мощность двигателя при этом снижается в 3 раза;

- применение ограничителей времени работы асинхронных двигателей и сварочных трансформаторов в режиме, холостого хода (XX);

- замена асинхронных двигателей синхронными;

- применение технических средств регулирования режимов работы электродвигателей;

- нагрузка трансформаторов должна быть более 30% номинальной мощности;

технические средства компенсации реактивной мощности:

- синхронные электродвигатели в режиме перевозбуждения;

- комплектные конденсаторные батареи;

- статические компенсаторы (управляемые тиристорами реакторы или конденсаторы);

- общие требования - компенсаторы должны быть приближены к генераторам реактивной мощности.

Электродвигатели являются наиболее распространенными электропотребителями коммунальных предприятий. На них приходится около 80% потребления электроэнергии. Большую долю установленной мощности составляют асинхронные электродвигатели.

При проведении энергоаудита необходимо проверять соответствие мощности привода (электродвигателя) потребляемой мощности нагрузки, т.к. завышение мощности электродвигателя приводит к снижению КПД и cos фи. С уменьшением степени загрузки двигателя возрастает доля потребляемой реактивной мощности на создание магнитного поля системы по сравнению с активной мощностью и снижается величина cos фи. Капитальные затраты на замену одного двигателя другим двигателем с соответствующей номинальной мощностью целесообразны при его загрузке менее 45%, при загрузке 45-75% для замены требуется проводить экономическую оценку мероприятия, при загрузке более 70% замена нецелесообразна.

Эффективность зависит от типа, скорости, времени нагрузки двигателя, а также от его мощности: Для двигателей мощностью 5 кВт при 100% нагрузке КПД = 80%, для двигателей 150 кВт КПД = 90%. Для двигателей мощностью 5 кВт при 50% нагрузке КПД = 55%, для двигателей мощностью 150 кВт КПД равен 65%.

При снижении нагрузки двигателя до 50% и менее его эффективность начинает быстро падать по причине того, что потери в железе начинают преобладать.

Рис. 2. Сложение составляющих потерь мощности в электродвигателях

 

Суммарные потери в электродвигателе имеют четыре основных составляющих (см. рис. 2):

- потери в стали (потери намагничивания), связанные с напряжением питания, постоянны для каждого двигателя и не зависят от нагрузки;

- активные потери в меди I²R, пропорциональные квадрату тока нагрузки;

- потери на трение, постоянные для данной частоты вращения и не зависящие от нагрузки;

- добавочные потери от рассеивания - зависят от нагрузки.

Снижение с помощью регулятора напряжения питания электродвигателя позволяет уменьшить магнитное поле в стали, которое избыточно для рассматриваемого режима нагрузки, снизить потери в стали и уменьшить их долю в общей потребляемой мощности, т.е. повысить КПД двигателя. Сам регулятор напряжения (обычно в тиристорном исполнении) потребляет мало энергии. Его собственное потребление становится заметным, когда двигатель работает на полной нагрузке. Часто в режиме холостого хода потребляется почти столько же энергии, сколько необходимо для работы при низкой загрузке. Переключение обмоток двигателя мощностью 7,5 кВт, работающего в номинальном режиме (линейное напряжение равно 380 В) по схеме "треугольник", на схему звезды при работе на пониженной нагрузке 1 кВт (режим холостого хода) позволяет уменьшить потери с 0,5 кВт до 0,25 кВт (рис.3).

 

Рис. 3. Влияние на потери переключения из "треугольника" в "звезду"
стандартного двигателя мощностью 7,5 кBт

 

Автоматическое переключение обмоток со схемы "треугольник дельта" на схему соединения "звезда" в зависимости от нагрузки является простейшей схемой регулирования двигателя, длительное время работающего на малой нагрузке. Необходимо избегать работы двигателя в режиме холостого хода.

В установках с регулируемым числом оборотов (насосы, вентиляторы и др.) широко применяются регулируемые электроприводы. Оценочные значения экономии электроэнергии при применении регулируемого электропривода в вентиляционных системах, работающих в переменных режимах - 50%, в компрессорных системах - 40-50%, в воздуходувках и вентиляторах - 30%, в насосных системах - 25%.

Тиристорные регуляторы напряжения дешевле, диапазон регулирования скорости вращения меньше (снижение на 10-15% ниже номинальных); частотные регуляторы (наиболее часто в транзисторном исполнении) дороже, диапазон регулирования шире. Стоимость частотного регулятора оборотов электродвигателя примерно равна стоимости электродвигателя.

Для электроприводов, работающих большую часть рабочего времени на нагрузку, достигающую 30% и менее от номинальной мощности и в которой регулирование можно осуществлять изменением оборотов электропривода (насосы, вентиляторы, мешалки и др.), эффективно применение частотных регуляторов оборотов электродвигателя. Для 15-киловатного двигателя в 1996 г. стоимость электронной частотной системы управления составляла около 200$ USA/кВт. В настоящее время она снизилась до 85-100$ USA/кВт. Удельная стоимость снижается при увеличении единичной мощности привода (см. Рис. 4).

Перечень общих мероприятий по энергосбережению в установках, использующих электродвигатели:

- мощность двигателя должна соответствовать нагрузке;

- при часто повторяющейся работе в режиме холостого хода двигатель должен легко выключаться;

- необходимо эффективно защищать крыльчатку системы обдува двигателя для устранения его возможного перегрева и увеличения доли потерь;

- проверять качество эксплуатации трансмиссии;

- на эффективность работы системы влияет смазка подшипников и узлов трения; применять правильно тип трансмиссии;

- рассмотреть возможность применения электронных регуляторов скорости вращения в двигателях, которые часть времени работают на неполной нагрузке;

- оценить возможность применения энергоэффективных (ЭЭ) двигателей, т.к. суммарная экономия электроэнергии может превысить в 15 раз стоимость электродвигателя;

- качественно проводить ремонт двигателя, отказаться от применения неисправных или плохо отремонтированных двигателей.

Примерно 3-5% общего электропотребления ЗАО «ФМС» расходуется на обеспечение функционирования систем освещения.

В ходе энергоаудита необходимо проверить степень использования естественного освещения и оснащенности эффективными источниками искусственного освещения, применение новых технологий его регулирования.

Новые энергоэффективные источники света (табл. 12) позволяют значительно снизить затраты электроэнергии на освещение.

При замене ламп накаливания на люминесцентные источники света в 6 раз снижается электропотребление.

Таблица 12