Технічні заходи по економії електроенергії в електроприводі та електрозварювальних установках

 

Структура електропривода в його найбільш розвинутій сучасній версії показана на рисунку 3.1. Вона містить у собі два канали: силовий (електричний, електромеханічний та механічний перетворювач) і інформаційний, що здійснює усі види керування, діагностику стану, інформацію про хід процесу і т.п. Водночас, дотепер таку структуру мають лише 5-10% всіх електроприводів, головним чином в установках із складним технологічним процесом (верстати, роботи, машини обробної промисловості, металургійні, текстильні, кабельні агрегати й ін.). У більшості масових пристроїв загального застосування (насоси, вентилятори, конвеєри, транспортери і т.п.) традиційно використовується найпростіший нерегульований електропривід.

Рисунок 3.1 – Структура електропривода

Основне споживання електроенергії в масовому сучасному електроприводі здійснюється асинхронними електродвигунами з постійною швидкістю обертання.

Якщо двигуни перевантажені, то вони швидко виходять з ладу, якщо вони недовантажені - то двигун працює неефективно, знижується його коефіцієнт корисної дії (ККД) і коефіцієнт потужності .

Капітальні витрати на установку двигуна меншої потужності окупаються за рахунок економії електроенергії. Двигун доцільно заміняти при навантаженні менш 45%, При навантаженні його на 45-70% для заміни вимагаються серйозні економічні оцінки. При навантаженні двигуна більш, ніж на 70%, його заміна недоцільна.

 

Використання систем регульованого привода

 

Ефективність будь-якого енергетичного процесу визначається двома чинниками.

Перший - наскільки добре підведена споживачу потужність відповідає вимогам оптимального технологічного процесу.

Другий - наскільки великі втрати, що супроводжують процес.

Основний шлях енергозбереження - подача кінцевому споживачу необхідної потужності. Це може бути досягнуто за рахунок керування величинами, від яких залежить потужність. Керованими можуть бути одна або декілька величин (так, при обробці металів різанням існують оптимальні режими, що характеризуються найкращим сполученням швидкості і сили різання).

З точки зору енерго- і ресурсозбереження раціональним є використання систем регульованого приводу змінного струму, особливо в металургії і машинобудуванні, а також для насосів, вентиляторів, компресорів. Застосування систем регульованого електропривода в зазначених механізмах може в окремих випадках дозволити заощадити до 25-50 % електроенергії. У багатьох випадках застосування регульованого приводу дозволяє заощаджувати енергію не тільки в самому приводі, але й ту, яка використовуеться по всьому технологічному ланцюжку.

З урахуванням останніх досягнень та вдосконалення регульованого електропривода цілком реально може (принаймні для окремих підприємств) з'явитися можливість стовідсоткового оснащення машин і механізмів регульованим електроприводом. Ціль застосування будь-яких приводів із керованою швидкістю – це підтримка швидкості двигуна якнайближче до оптимальної чи заданої, що диктується вимогами технологічного процесу чи необхідністю зниження питомої витрати електроенергії.

Величина економії електроенергії при заміні нерегульованого електропривода регульованим такі: для вентиляційних систем - 50%, для компресорів - 40-50%, для повітродувок і вентиляторів - 30%, для насосів - 25%. Існують кілька типів приводів з регульованою швидкістю.

Найбільш перспективний спосіб регулювання продуктивності механізму - зміна частоти обертання.

Частіше всього для цього використовуються регульовані електроприводи на основі напівпровідникових перетворювачів.

Найбільше поширення в таких системах одержали перетворювачі частоти на основі автономних інверторів із ланкою постійного струму (Див. рис. 3.2).

 

Рисунок 3.2 - Схема перетворювача частоти з ланкою постійного струму

Для керування швидкістю потрібний сигнал зворотного зв'язку від відповідного датчика (тиску, температури, швидкості, потоку і т.д.). Ідеальний варіант - використання спеціального мікропроцесора, контролера чи комп'ютера для керування швидкістю.

Такі системи можна застосувати для широкого спектра типів двигунів:

а) зі змінним обертовим моментом для насосів, вентиляторів, транспортерів, конвеєрів, відцентрових компресорів, нагнітачів;

б) із постійним обертовим моментом для змішувачів, перемішувачів, дробарок, млинів і т.д.;

в) з  постійною потужністю - для електроінструментів.