Файл: Реферат по дисциплине Творческий проект Исполнитель.docx

С помощью переключения вентилей V1-V6 постоянное входное напряжение U_в переходит в переменное прямоугольно-импульсное выходное напряжение. Активная составляющая тока асинхронного электродвигателя протекает через управляемые ключи V1-V6, а через диоды D1-D6 – реактивная составляющая тока [3].

Рисунок 4 – трёхфазная мостовая схема

OoooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooOoooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooOoooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooOoooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooOoooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooOoooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooOooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo

4 Энергосберегающие эффекты от использования ЧРП

Основными потребителями электроэнергии в промышленности являются электроприводы, поэтому основной экономический эффект следует ожидать при осуществлении мероприятий в этой сфере.

В основном используются электроприводы с АД, для которых основным направлением для энергосбережения является переход от нерегулируемого к регулируемому управлению.

ЧП должны обеспечить:

1) экономию электрической энергии СН от 20 до 60 процентов за счет построения управления электродвигателем исходя из требуемой нагрузки;

2) увеличение срока службы оборудования;

3) снижение аварийных случаев в работе оборудования.

Отличем от нерегулируемого электропривода является, то что к двигателю подводится столько мощности сколько требуется в даннй момент для регулирования параметров технологического процесса.

ПЧ позволяет плавно регулировать скорость в больших диапазонах, получая при этом высокий и стабильный коэффициент мощности, что также позволяет уменьшать потребление полной мощности (рисунок 5) [5].

Рисунок 5 – Потери энергии при прямом (а) и частотном пуске (б)

Определение экономической эффективности применения ЧРП для насосов [2]:

1. Регистрируют паспортные данные насоса

2. На работающем оборудовании снимают мощность Р, кВт в определенный момент времени и регистрируют производительность, например, расход Q, м³/час, при полностью открытой задвижке (Р_макс и Q_макс) и в промежуточных точках, производят построение мощности от расхода (рисунок 6):

Рисунок 6 – График зависимости мощност/расход
3. Мощность ЧП выбирается по выражению Р_пч, кВт:

4. Строят зависимость потребляемой мощности от расхода. Разница ΔР между построенными кривыми 1 и 2 - экономия потребляемой мощности из сети;

5. По величине

с помощью кривой 2 оценивают допустимый расход Q*доп при номинальном режиме двигателя и проверяют условие 1
6. Строят график зависимости расхода от времени – рисунок 7.

Рисунок 7 –График зависимости расход/время

Рисунок 8 – График сэкономленного расхода электроэнергии
7. Перестраивают график расхода Q*(t) в график экономии мощности ΔP(t) (рисунок 8).

8. Годовой экономический эффект в кВт*ч ΔЭ

_ц:

где m - число участков цикла с разными ΔP_i;

9. По тарифу Ц_эл.эн. (руб/кВт×ч) годовой экономический эффект в денежном выражении:

10. Срококупаемости установленного оборудования

где Ц_пч – затраты на оборудование, руб;

Ц_эл.эн. - тариф 1 кВт×ч электроэнергии, руб.

5 Выбор и условие проверки ЧРП(ПЧ)

Подбор частотного преобразователя (ЧП) для управления электродвигателем исполнительного механизма — сложная и ответственная задача. В связи со спецификой требований, предъявляемых к частотно управляемым приводам, выбор частотного преобразователя зачастую является индивидуальным для каждого конкретного случая. Поэтому основным критерием подбора всегда должен являться тип исполнительного механизма или технологический процесс. Тем не менее, существует возможность определить круг допустимых частотных преобразователей под конкретную задачу, ограничив его известными техническими характеристиками сети и электродвигателя.

Выбор преобразователя частоты может производиться следующими способами:

1. Паспортная мощность ПЧ выбирается большей или равной паспортной мощности электродвигателя [кВт].

2. Номинальный длительный ток ПЧ должен быть больше (или равен) фактического длительного тока, потребляемого двигателем.

3. Более точные критерии выбора ПЧ для различных условий использования привода:

а) работа двигателя на установившейся скорости.

Если ПЧ работает с одним двигателем, требуемая полная пусковая мощность ПЧ (кВА) рассчитывается следующим образом:

По ниже приведенной формуле рассчитывается ток Iпотр [А], который потребляет двигатель при работе от преобразователя частоты при напряжении V сети 220/380В. Данная формула позволяет рассчитать ток через механические характеристики двигателя n и М:

где: k - коэффициент искажения тока, связанный с алгоритмом формирования синусоиды тока с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции напряжения на двигателе). Этот коэффициент может принимать значения от 0,95 до 1,05 и не имеет размерности. В первом приближении можно принять его равным 1;

n - частота вращения вала двигателя, об/мин;

M - момент нагрузки на валу двигателя, Н*м, чаще всего это номинальный момент двигателя, взятый из спецификации на двигатель;

9,55 - коэффициент приведения внесистемных (по отношению к принятым в системе СИ) единиц; η - коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, чаще всего это паспортный КПД; cosϕ - косинус или коэффициент мощности из спецификации на двигатель, примерно, 0,8…0,85. Можно взять номинальный ток двигателя из его спецификации.

б) возможность разгона двигателя преобразователем от меньшей скорости до большей за заданное время t.

По этому критерию проверяется возможность пуска/разгона двигателя преобразователем до заданной скорости вращения вала за требуемое время без превышения перегрузочной способности преобразователя. По ниже приведенной формуле рассчитывается ток Iпотр.р. [А], который потребляет двигатель при линейном разгоне (в этом случае, производную угловой скорости можно заменить на отношение приращения частоты вращения

с приведением внесистемных единиц об/мин к рад/сек с помощью коэффициента 9,55) от преобразователя частоты:

где Мст - статический момент нагрузки на валу двигателя, Н*м, чаще всего это номинальный момент двигателя, взятый из спецификации на двигатель;

Мдин - динамический момент нагрузки, возникающий при разгоне инерционной нагрузки, Н*м;

J - приведенный к валу двигателя момент инерции нагрузки, кг*м2. Если вал двигателя не связан с инерционными механизмами или двигатель работает на холостом ходу, то приведенный момент инерции равен моменту инерции ротора двигателя, приводимый в спецификации на двигатель;

n - частота вращения, об/мин, до которой нужно разогнать двигатель за время t;

t - время, сек, в течение которого требуется разогнать двигатель до частоты вращения

V - линейное напряжение (действующее значение) на обмотках двигателя, В;

Для расчета полной потребляемой двигателем мощности в номинальном установившемся режиме используйте формулу:

где P – номинальная мощность двигателя, кВт.

6 Пример выбора и проверки ЧРП для конкретных условий

Из представленных замеров мощности максимальная потребляемая мощность двигателем составила 458,27 кВт в период с 9 до 10 часов 18.10.2006 г.

Предположим, что паспортная мощность двигателя 500 кВт, к примеру асинхронный двигатель 5АМХ450-2(500кВт х 3000 об/мин) [6].

Произведем выбор ЧП для данного двигателя. Выбираем частотный преобразователь Danfoss VLT AutomationDrive FC 302 (500 кВт, 3 Ф, 380 В, IP 54) 131H3931 [7] и проверяем его по параметрам:

1. Паспортная мощность преобразователя частоты

условие выполняется.

2. Номинальный ток преобразователя частоты должен быть больше или равен номинальному току электродвигателя.

По паспортным данным преобразователя частоты [6] определяем номинальный ток ПЧ, который равен 880 А.

Определим номинальный ток электродвигателя:

Проводим проверку

условие выполняется.

7 Расчет экономического эффекта от использования ЧРП

Построим ступенчатую диаграмму потребляемой мощности электродвигателем. Исходные данные для построения приведены в столбцах 1, 2, 3 в таблице 1. Также произведём расчет экономии в кВт*ч за каждый промежуток времени (1 час). Для этого мы вычислим разницу между потребляемой мощностью и расходом, следовательно, это и будет экономия мощности. Результаты расчета приведены в столбце 4 таблицы 1.

Таблица 1 – Данные для построения диаграммы и ΔP

Дата	Время	P_i, кВт		ΔP=P_ном-P_ш, кВт
1	2	3		4
16.10.2006	11:00:00	366,308		133,692
	12:00:00	342,583		157,417
	13:00:00	333,167		166,833
	14:00:00	349,250		150,750
	15:00:00	332,833		167,167
	16:00:00	241,500		258,500
	17:00:00	118,167		381,833
	18:00:00	106,833		393,167
	19:00:00	104,417		395,583
	20:00:00	99,000		401,000
	21:00:00	95,417		404,583
	22:00:00	96,083		403,917
	23:00:00	96,417		403,583
17.10.2006	0:00:00	96,667		403,333
	1:00:00	96,917		403,083
	2:00:00	96,667		403,333
	3:00:00	96,667		403,333
	4:00:00	100,583		399,417
	5:00:00	105,167		394,833
	6:00:00	106,333		393,667
	7:00:00	129,167		370,833
	8:00:00	430,917		69,083
	9:00:00	413,333		86,667
	10:00:00	402,667		97,333
	11:00:00	377,583		122,417
	12:00:00	314,583		185,417
	13:00:00	333,750		166,250
	14:00:00	343,417		156,583
	15:00:00	326,250		173,750
	16:00:00	276,417		223,583
	17:00:00	123,167		376,833
	18:00:00	110,417		389,583
	19:00:00	112,250		387,750
	20:00:00	110,917		389,083
	21:00:00	105,750		394,250
	22:00:00	105,167		394,833
	23:00:00	108,000		392,000
18.10.2006	0:00:00	110,750		389,250
	1:00:00	115,500		384,500
	2:00:00	109,667		390,333
	3:00:00	107,917		392,083
	4:00:00	116,917		383,083
	5:00:00	117,833		382,167
	6:00:00	121,833		378,167
	7:00:00	131,500		368,500
	8:00:00	375,667		124,333
	9:00:00	458,273		41,727
Итого, кВт			14229,420