Патентное исследование частотно-регулируемого асинхронного электропривода

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Патентное исследование частотно-регулируемого асинхронного электропривода

Мурашко Д.А., к.т.н.

Гаврилов Е.Н., к.т.н.

Сагдеева Г.С., к.п.н.

Аннотация

В настоящее время внедрение энергосберегающего оборудования и технологий является приоритетной задачей в РФ. Эффективность использования энергоресурсов в России не превышает 30%, т.е. около 2/3 подведенной энергии теряется в процессе ее конечного использования. Современный уровень развития техники позволяет иметь коэффициент полезного использования энергоресурсов не менее 50-60%, что позволяет создавать благоприятные условия для решения важных ресурсосберегающих задач любого производства. Одним из приоритетных направлений энергосбережения в промышленности является внедрение частотно-регулируемого электропривода. В мировой практике регулируемый электропривод признан одной из наиболее эффективных энергосберегающих и ресурсосберегающих экологически чистых технологий.

Ключевые слова: энергосбережение, частотный преобразователь, частотно регулируемый электропривод.

Abstract

Patent investigation of a frequency-controlled asynchronous electric drive

Murashko D.; Gavrilov E., Ph.D.; Sagdeeva G., Ph.D.: Kazan National Research Technological University, Nizhnekamsk, Russia,

Currently, the introduction of energy-saving equipment and technologies is a priority task in the Russian Federation. The efficiency of energy resources utilization in our country does not exceed 30%, i. e. about 2/3 of the supplied energy is lost in the process of its final use. The modern level of technology development allows to have a coefficient of useful use of energy resources not less than 50-60%, which allows to create favorable conditions for solving important resource-saving tasks of any production. One of the priority directions of energy saving in industry is the introduction of variable frequency drive. In the world practice regulated electric drive is recognized as one of the most effective energy-saving and resource-saving environmentally friendly technologies.

Keywords: energy saving, frequency converter, frequency-controlled electric drive.

На сегодняшний день в развитых странах основными потребителями всей вырабатываемой электроэнергии являются электроприводы. При огромном расходе электричества, темпы которого постоянно возрастают ввиду роста производственной и иной деятельности человека, становится актуальной задача минимизации их энергопотребления. Энергосбережение представляет собой в первую очередь снижение непроизводительных потерь энергии. Применение энергосберегающих методов в рабочих циклах приводов не только способствует эффективному использованию энергетических ресурсов страны и их значительной экономии, но и является одним из возможных направлений решения экологических проблем, связанных с производством электроэнергии [1].

В существующей технической практике широкое распространение получила система электронный преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Единственным рациональным способом плавно регулировать скорость такого двигателя является изменение частоты приложенного к его обмоткам напряжения [2].

Важные свойства частотного регулирования: практическое постоянство потерь при изменении скорости и одинаковой нагрузке; управление динамическими режимами с нужной мерой сокращения потерь при пусках и торможениях. Потери энергии при пуске - площадь фигуры, заключенной между кривыми электромагнитной мощности, Рэм = Мто и мощности на валу Р2 = Мт (Рисунок 1).

Рисунок 1. Потери энергии при прямом (а) и частотном (б) пуске

При прямом пуске (торможении) электромагнитная мощность возникает практически мгновенно, а мощность на валу, пропорциональная скорости, нарастает в неуправляемом темпе переходного процесса. Потери энергии определяются площадью треугольника. Потери энергии при частотном пуске (торможении) - заштрихованная область -- будут зависеть от управляемого времени переходного процесса П [3].

На Рисунке 2 представлен сравнительный график мощности, потребляемой насосом, в зависимости от расхода при регулировании дросселированием и частотном регулировании. Разность между значениями этими кривыми при заданном расходе позволяет определить экономию энергии при частотном регулировании по сравнению с регулированием дроссельной заслонкой. Значительное снижение момента нагрузки при снижении скорости вращения приводного двигателя, характерное для рассматриваемых механизмов, обеспечивает существенную экономию электроэнергии при использовании регулируемого электропривода и позволяет создать принципиально новую технологию транспортировки воды, воздуха и т.д., обеспечивающую эффективное регулирование производительности агрегата.

Рисунок 2. Зависимость потребляемой мощности от расхода

ресурсосберегающий частотный регулируемый электропривод

Таблица

Патентный анализ

Рисунок 3. Патентная активность частотно-регулируемого асинхронного электропривода

В целом, применение частотно-регулируемого асинхронного электропривода в насосных и вентиляторных установках дает следующие преимущества: экономия транспортируемого продукта за счет снижения непроизводительных расходов до 25%; снижение аварийности сети и снижение аварийности электрооборудования за счет устранения ударных пусковых токов; снижение уровня шума, создаваемого технологическим оборудованием; удобство автоматизации; удобство и простота внедрения.

Частотно-регулируемый асинхронный электропривод со звеном постоянного тока позволяет регулировать скорость вниз и вверх от основной, соответствующей частоте 50 Гц, при минимальных возможных потерях, управлять временем переходных процессов и снижать до желаемого уровня потери энергии, сопровождающие переходный процесс.

Список литературы

1. Зайцев Д.Ю., Пикалов А.А., Прибылова Н.В. Энергосберегающие режимы работы асинхронных электродвигателей // Инновационные технологии и технические средства для АПК. 2017. С. 222-225. EDN: YURMHP

2. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. СПб.: Энергия, 1973. 648 с.

3. Ильинский Н.Ф., Москаленко В.В. Электропривод: энерго- и ресурсосбережение. М.: Академия, 2008. 208 с.

References

1. Zaitsev, D.Yu., Pikalov, A.A., & Pribylova, N.V (2017). Energosberegayushchie rezhimy raboty asinkhronnykh elektrodvigatelei. In Innovatsionnye tekhnologii i tekhnicheskie sredstva dlya APK (pp. 222-225). (in Russian).

2. Kostenko, M.P., & Piotrovskii, L.M. (1973). Elektricheskie mashiny. St. Petersburg. (in Russian).

3. Il'inskii, N.F., & Moskalenko, V.V (2008). Elektroprivod: energo- i resursosberezhenie. Moscow. (in Russian).

Размещено на Allbest.Ru