Рекомендації щодо виконання. Розрахунок економії енергії за рахунок обмеження часу

Розрахунок економії енергії за рахунок обмеження часу

неробочого ходу двигуна

За відсутності корисного механічного навантаження асинхронний двигун споживає з мережі реактивну потужність і в двигуні, і в елементах системи електроспоживання мають місце втрати енергії. В зв’язку з цим з метою енергозбереження можливе відключення двигуна від мережі на час неробочого ходу.

Головним для прийняття такого рішення є співставлення втрат енергії за час роботи двигуна на неробочому ході з втратами енергії, що матимуть місце при новому включенні двигуна в роботу. Якщо втрати енергії під час пуску менші за втрати енергії за час неробочого ходу, то відключення забезпечить енергозбереження в електроприводі, і навпаки. Отримаємо вираз для визначення граничного часу неробочого ходу, при підвищенні якого відключення двигуна буде доцільним з точки зору енергозбереження.

Рівність втрат енергії при роботі на неробочому ході (НХ) і під час пуску може бути записана у наступному вигляді:

, (5.1)

де – постійні втрати потужності в двигуні; – граничний час роботи двигуна на неробочому ході; – час пуску двигуна на неробочому ході; – приведений до валу двигуна сумарний момент інерції електропривода, – коефіцієнт, що враховує навантаження двигуна при розрахунку втрат енергії під час пуску.

Час пуску двигуна на неробочому ході визначається за формулою:

, (5.2)

де – середній момент двигуна під час пуску; – момент навантаження на неробочому ході двигуна.

Середній момент двигуна під час пуску визначається за формулою:

, (5.3)

де – відповідно пусковий та критичний моменти двигуна.

З виразу отримуємо формулу для визначення граничного часу роботи двигуна на неробочому ході:

. (5.4)

При нехтуванні моментом навантаження через його малість порівняно з формула спрощується та приймає вигляд:

. (5.5)

Для номінального режиму повні, змінні та постійні втрати потужності:

; (5.6)

; (5.7)

. (5.8)

Оптимальне навантаження двигуна визначається:

. (5.9)

ККД двигуна при даному коефіцієнті навантаження буде складати:

. (5.10)

Енергозбереження в режимі частих пусків

Багато робочих машин та механізмів працюють в повторно-короткочасному режимі S3 або його різновидах. Для ЕП таких машин і механізмів важливим елементом аналізу їх роботи є визначення припустимої частоти включення, що лімітується, головним чином, нагріванням двигуна. Знижуючи різними способами втрати енергії в двигуні в сталому або перехідному режимах, можливо вирішити задачу як енергозбереження, так і підвищення допустимої частоти включення двигуна.

В електроприводах значної кількості виробничих механізмів виникає, з огляду на потреби технологічного процесу, необхідність у великій частоті ввімкнень двигунів, що досягає 600–800 та більше протягом години.

Допустимим числом ввімкнень на годину вважають таке, при якому середнє перевищення температури після великої кількості робочих циклів буде дорівнювати припустимому, а двигун повністю використовується за умов нагрівання.

Якщо прийняти з діаграми навантаження t_п, t_с, t_г, t₀ відповідно як час пуску, сталого режиму, гальмування та паузи, то припустима частота ввімкнень двигуна визначається як:

, (5.11)

де , – втрати потужності під час пуску та гальмуванні; – коефіцієнт погіршення тепловіддачі, який приймається: для двигунів з незалежним охолодженням; для двигунів з охолодженням від власного вентилятора із зовнішнім обдувом; для двигунів з самовентиляцією.

Для асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором рівняння (5.11) може бути спрощено за умови, де

, (5.12)

тоді:

. (5.13)

За умови роботи АД в сталому режимі з номінальним навантаженням (∆ Р=∆ Р_н) вираз (5.11) спрощується та має вигляд:

. (5.14)

Для повторно-короткочасного режиму роботи АД з частими пусками при частотному керуванні АД припустима частота ввімкнень визначається, як

. (5.15)

Приклади виконання самостійної роботи

Приклад 1. Розрахувати економію енергії за рахунок обмеження часу неробочого ходу для двигуна 4A180S4, що має наступні номінальні дані: , , , , , , , , , , , . Моментом навантаження двигуна на неробочому ході знехтувати.