Выбор электрооборудования для энергосбережения
Одним из самых важных, но недостаточно используемых резервов энергосбережения является правильный выбор основного электрооборудования в нерегулируемом электроприводе. Это касается самых простых и массовых систем, потребляющих большое количество энергии.
Коэффициент использования двигателей
Европейские эксперты определяют средний коэффициент использования электродвигателей (соотношение средней мощности к номинальной) на уровне 0,6. В отечественных условиях этот коэффициент часто оказывается еще ниже. Нередко доля энергозатрат на изготовление продукции возрастает до непомерных размеров, что приводит к нерентабельности производства.
Эффективность замены оборудования
Наблюдения свидетельствуют, что значительный эффект может быть получен простым путем замены старых двигателей или внедрения систем автоматизации. Однако правильное решение таких задач требует высокой квалификации персонала, чтобы принимать рациональные решения. Реализация таких программ, несмотря на значительные затраты, может приносить результат: квалифицированные специалисты имеют мощный и удобный инструмент для быстрого решения сложных задач.
Снижение энергетических потерь в двигателях
С середины 1970-х годов в мировой практике популяризируется использование энергосберегающих электродвигателей. Идея заключается в том, чтобы в асинхронные двигатели вложить на 25-30% больше активных материалов (алюминия, железа, меди), что ведет к снижению энергозатрат на 30% и повышению КПД до 5% в малых двигателях и до 1% в мощных (70-100 кВт).
Существует много публикаций, подтверждающих преимущества энергосберегающих двигателей, в частности считается, что если все двигатели в Европе заменить на энергосберегающие, это сэкономит электрическую энергию, эквивалентную закрытию шести электростанций мощностью 500 МВт. Однако этот подход имеет свои нюансы.
Проблемы энергосбережения
- Большие потери на агрегатах. Сэкономив небольшое количество процентов на потерях в двигателе, невозможно уменьшить значительные потери в других элементах оборудования.
- Расчетная экономия. Эффект будет заметен только при устойчивом загрузке, тогда как при значительных колебаниях нагрузки (например, при большом проценте холостого хода) экономия будет меньшей.
- Правильный выбор оборудования. Экономия возможна при корректном подборе и настройке всех элементов системы. Например, потери в ременных передачах могут варьироваться от 5% до 12% из-за неправильного выбора параметров.
Снижение потерь в сетях питания
Потери мощности также связаны с низким коэффициентом мощности. Проблема компенсации реактивной мощности является важной в отечественной практике, где используются различные технические решения для повышения эффективности систем.
Дополнительные способы энергосбережения в нерегулируемом электроприводе:
- Снижение времени холостого хода.
- Переключение обмоток для малых нагрузок.
- Изменение типа торможения в системах с частыми пусками и торможениями.
Переход к регулируемому электроприводу
Этот переход является ключевым направлением энергосбережения, который обеспечивает наибольшую экономию электроэнергии и улучшает технологические процессы. Таким образом, регулируемое напряжение и частота в асинхронных двигателях позволяют оптимизировать потребляемую мощность, уменьшая потери на засовках.
Во многих технологиях существует возможность управления обоими выходными величинами, что обеспечивает оптимальные режимы работы, снижая технологические потери.
Современные тренды в электроприводах
К середине 1980-х годов основным решением для регулируемых электроприводов были двигатели постоянного тока, которые имели низкую надежность и высокую стоимость. Сегодня ситуация изменилась: на рынке появились новейшие электронные преобразователи частоты, которые радикально трансформируют технологии регулирования электроприводов.
Эти устройства, включая ШИМ-инверторы, обеспечивают новые возможности, включая надежную защиту и возможности управления, что делает их основным средством реализации высококачественных регулируемых асинхронных электроприводов.
Ситуация с тиристорными регуляторами подчеркивает их ограниченное использование для длительного регулирования, в то время как эффективные электронные решения набирают популярность и активно внедряются в промышленность.
Таким образом, электронный преобразователь частоты в комбинации с асинхронными двигателями обеспечивает потенциал для значительной экономии активных материалов и снижения затрат благодаря новым технологиям, которые обеспечат дальнейшее развитие регулируемого электропривода в ближайшие годы.