Основні засади енергозбереження

Вибір електрообладнання Важливим і ще дуже мало використаним резервом енергозбереження є правильний вибір основного електрообладнання в найпростішому, наймасовішому та енергоємному нерегульованому електроприводі (системах електроприводу)

Європейські експерти вважають, що середній коефіцієнт використання двигунів (ставлення середньої потужності за цикл до номінальної) становить 0,6

Як показує досвід, у вітчизняних умовах цей коефіцієнт іноді істотно нижчий Нерідко частка енергетичних витрат на продукцію, що виробляється, непомірно зростає, що робить виробництво нерентабельним

Суттєвий ефект у подібних випадках може дати проста заміна обладнання (двигунів) або впровадження систем автоматизації, проте коректне вирішення подібного завдання передбачає досить високу кваліфікацію персоналу. прийняття раціональних рішень Досвід створення таких програм показав, що незважаючи на великі витрати, ефективність такого підходу: в руках фахівців виявляється потужний, зручний, легко освоюваний інструмент, що дозволяє швидко вирішувати дуже непрості завдання Зменшення втрат у двигунах У світовій практиці з середини 1970-х років активно пропагується використання енергозберігаючих двигунів Ідея дуже проста: в асинхронний двигун проектують так що закладають у них на 2530% більше активних матеріалів (алюмінію, заліза, міді), при цьому на 30% знижуються енерго-втрати і зростає ККД - д про 5 % у невеликих двигунах (одиниці кВт) і до 1 % у двигунах потужностями близько 70 100 кВт   Існує безліч захоплених публікацій, які стосуються ЄЕМ Зокрема, вважається, що якби всі двигуни в Європі були замінені на ЄЕМ, то економія електроенергії була б еквівалентна закриттю шести електростанцій по 500 МВт. Однак цей напрям енергозбереження містить низку спірних і неочевидних обставин >

По-перше, йдеться про нерегульований електропривод, ті заощадивши кілька відсотків на втратах у двигуні, у наймасовіших та енергоємних застосуваннях (насоси, вентилятори тощо) можна продовжувати втрачати в десятки разів більше в агрегатах, що обслуговуються електроприводом

>

По-друге, розрахункова економія буде досягатися лише при мало мінливому і близькому до номінального навантаження При різко змінному навантаженні, наприклад при значній частці холостого ходу в циклі, економія буде істотно меншою за розрахункову

По-третє, економія може бути помітною (рекламовані 45%), якщо всі елементи силового каналу правильно обрані та налаштовані Так, втрати в ремінній передачі, що часто використовується, наприклад, в електроприводі вентиляторів, можуть змінюватись від 5 до 10 12 % тільки за рахунок нераціонального вибору параметрів передачі і можуть різко зростати при неправильно вибраному натягу ременів

Зменшення втрат в мережах живлення Проблема втрат потужності виникає за рахунок низького коефіцієнта потужності Проблема компенсації реактивної потужності традиційно користується великою (іноді надмірно великою) увагою у вітчизняній практиці Знайдені і застосовуються різні технічні рішення, що перемикаються конденсаторні батареї пристрої та тд)

Як ми бачимо більшість цих прийомів орієнтовані на нерегульований електропривод, а іноді й сильно недовантажений електропривод з асинхронними двигунами з короткозамкненим ротором

До інших способів енергозбереження в нерегульованому електроприводі можна віднести:

1. зниження часу холостого ходу;
2. перемикання обмоток за схемами  на час холостого ходу або малих навантажень;
3. зміна типу гальмування в електроприводах з частими пусками та гальмуваннями

Перехід від нерегульованого електроприводу до регульованого Цей перехід є генеральним напрямом енергозбереження, прийнятим у всьому світі і дає найбільший ефект як в частині економії електроенергії, так і в інших показниках технологічного процесу. до асинхронного двигуна напруга з регульованими амплітудою і частотою (використання частотних перетворювачів) В результаті забезпечується подача кінцевому споживачеві необхідної (або оптимальної) потужності і виключаються великі втрати в засувці Одна з величин - витрата води - змінюється некеровано, оскільки вона визначається відкритими в даний момент кранами , а друга задається насосом і, отже, може керуватися

В інших технологічних процесах вільні для управління обидві утворюючі потужність величини Так, при пилянні колод, обробці металів різанням існують оптимальні режими, що визначаються найкращим у окремих випадках поєднанням швидкості та сили різання: Слід підкреслити, що в даному випадку поряд з головним ефектом суттєвим зниженням втрат в технологічній машині, що обслуговується електроприводом, і в інших елементах силового каналу досягається ряд додаткових, часто не менш важливих ефектів: раціоналізується весь технологічний процес, економляться інші ресурси, збільшується термін служби основного обладнання, знижується шум і т.д. істотний вибір раціонального з технічної та економічної точок зору способу управління величиною (величинами), що утворює споживану технологічними машинами потужність

До середини 1980-х років єдиним доступним рішенням був електропривод постійного струму. Його загальновідомі недоліки - дорога машина та необхідність в обслуговуванні - обмежували використання випадками, коли без регульованого електроприводу обійтися було не можна (верстати, металургійні агрегати, потужні екскаватори тощо)д), там абсолютно переважав нерегульований електропривод з асинхронними двигунами з короткозамкненим ротором. Зараз ситуація радикально змінилася: на широкому ринку з'явилися досконалі та доступні електронні перетворювачі частоти. амплітудний модуля­тор (ШИМ-інвертор)) і розвинену систему мікропроцесорного управління, що забезпечує широкі функціональні можливості, надійний захист приводу та інші важливі функції користувача Саме ці пристрої зробили переворот у сучасному електроприводі: різко (до 15 %) знизили частку електроприводів постійного току загальному парку регульованих електроприводів, стали основним (і поки що практично єдиним) засобом, що реалізує високоякісний регульований асинхронний електропривод у масових застосуваннях

Водночас робилися спроби використовувати для регулювання швидкості асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором у тривалому режимі (насоси та ін.) простіші тиристорні регулятори напруги Ці пристрої, що широко і успішно застосовуються для плавного пуску та зупинки електроприводу («м'які» , за рідкісними винятками не можуть ефективно використовуватися для безперервного тривалого регулювання швидкості

Вони вимагають, навіть при найсприятливішому вентиляторному навантаженні, збільшення потужності двигуна в 2-3 рази, спеціального виконання ротора (підвищене ковзання), інтенсивного незалежного охолодження і при цьому мають низьку надійність і низькі енергетичні показники. швидкості асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, засновані на зміні напруги при незмінній часто-ті (спеціальні «хитрі» асинхронні двигуни, муфти ковзання та ін)

Стають малоефективними і багатошвидкісні асинхронні двигуни Вони важкі, дорогі, вимагають багато контактної апаратури, вартість приводу можна порівняти з вартістю системи перетворювач частоти — серійний двигун Вихід на широкий ринок електронних перетворювачів частоти ставить нове завдання — створення асинхронних двигунів із короткозамкненим ротором

Тут, мабуть, вдасться істотно заощадити активні матеріали, знизити собівартість і т.д. Отже, система електронний перетворювач частоти асинхронний двигун з короткозамкненим ротором стає головним на найближчі роки технічним рішенням масового регульованого електроприводу зберігається все існуюче обладнання, але між мережею та двигуном вмикається новий елемент — перетворювач частоти, що радикально змінює весь технічний та економічний вигляд системи