ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ВЫВОДЫ

Приведенные в гл. 2 расчеты мощности и энергии потерь, КПД и энергопотребления для различных типов асинхронных электро­приводов позволяют произвести обоснованное сравнение энерго­эффективности рассмотренных систем. В табл. 2.2 приведена зави­симость суммарной мощности потерь двигателя типа MTF111-6, имеющего Рнш =3,5 кВт, лНом= 895 об/мин от установившейся ско­рости вращения со и момента статической нагрузки Мс = 0,5 Мном. Эта зависимость отображает общие закономерности для всех рас­смотренных ранее классов асинхронных электроприводов.

Расчет ДРдВ производился по формуле (2.9) с использованием уравнений для отдельных составляющих потерь, при расчете ко­торых для систем ТПН—АД и УРР—АДФР учитывались следу­ющие составляющие: потери в меди обмоток статора и ротора (для системы УРР—АДФР суммарные потери в роторной цепи, включая потери в добавочных сопротивлениях) с учетом высших гармоник, а также потери в стали статора.

Для системы ППЧ—АД при реализации базового закона час­тотного управления ujfi = = const принимались во внимание по­тери в меди обмоток статора и ротора, потери в стали статора, дополнительные и механические потери; расчеты производились с учетом насыщения.

В табл. 2.3 приведена зависимость энергии потерь при пуске A Wn двигателя типа MTF111-6 с учетом рассмотренных выше состав­ляющих потерь (для системы ТПЧ—АД рассчитывались только потери в меди обмоток статора и ротора) от продолжительности пуска. Разгон при определении зависимости осуществлялся с постоянным ускорением (равномерно-ускоренное движение) от начальной скорости сонач = 0 до установившейся скорости шу = соном при моменте статической нагрузки Мс = 0,5Мном, суммарном момен-

те инерции / = 2/дв и разной продолжительности пусков (/п = 1 с и /п = 2 с).

Анализ данных, приведенных в табл. 2.2, 2.3, подтверждает вы­вод о том, что при неизменной частоте переменного напряже­ния, питающего статорные цепи, при снижении скорости возра­стает скольжение асинхронной машины и, следовательно, поте­ри в электроприводе. Их рост тем значительнее, а КПД тем мень­ше, чем меньше значение пониженной скорости. Значит, систе­мы реостатного регулирования скорости асинхронного электро­привода и систему ТПН—АД нельзя признать на современном этапе целесообразными для регулирования скорости особенно при продолжительном режиме работы из-за низких энергетических показателей и существенного снижения КПД электропривода.

При реостатном регулировании скорости потери в роторных цепях электропривода линейно связаны со скольжением, что при­водит к низким энергетическим показателям системы. Перерас­пределение потерь между сопротивлениями ротора двигателя и добавочными сопротивлениями происходит таким образом, что при снижении скорости потери в АД не превышают номинально­го значения [18], поэтому, если не учитывать ухудшение теплоотда­чи самовентилируемых двигателей, нет необходимости увеличи­вать установленную мощность двигателя для предотвращения его перегрева. Как следует из табл. 2.2 и 2.3, тип электропривода УРР— АДФР нельзя рассматривать как энергосберегающий, а приведен­ные методики расчета его энергетических показателей позволят в дальнейшем количественно оценить выигрыш в энергопотребле­нии при его замене частотно-регулируемым асинхронным элект­роприводом. Необходимость получения количественных оценок при сравнении таких систем электропривода важна и потому, что в ряде случаев рекламируется применение асинхронного электро­привода с фазовым ротором, как более дешевого по сравнению с системами ППЧ—АД, но при этом особенности его энергетики не анализируются и сравнительные оценки не приводятся [21].

При использовании систем ТПН—АД для регулирования ско­рости асинхронных короткозамкнутых двигателей помимо ухуд­шения энергетических показателей и возрастания потерь негатив­ная ситуация усугубляется тем, что все потери выделяются в ма­шине (часть их, как это имеет место в двигателях с фазовым рото­ром, не выносится на внешние добавочные сопротивления), по­этому для обеспечения нормального теплового режима регулиру­емого АД необходимо повышать его установленную мощность (см. табл. 2.1) и увеличивать капитальные затраты, что не позволяет рекомендовать этот способ управления для регулирования скоро­сти АД при продолжительном режиме работы и постоянном, не зависящим от скорости моменте статической нагрузки, не говоря уже об энергосбережении при регулировании скорости.

Однако системы ТПН—АД находят широкое промышленное применение для осуществления управляемых пускотормозных ре­жимов с ограничением уровня пусковых токов и моментов, что обусловлено технологическими требованиями. При внедрении си­стем плавного пуска оказывается возможным несколько снизить пускотормозные потери, т. е. наряду с обеспечением требований технологии решать задачи энергосбережения.

Еще одна возможность использования систем ТПН—АД для энергосберегающего управления связана с работой недогружен­ного АД в зоне номинальной скорости [8]. Особенности такого управления будут проанализированы в гл. 3.

Таким образом, анализ различных способов регулирования АД позволяет утверждать, что для снижения энергопотребления уни­версальным является частотно-регулируемый асинхронный элек­тропривод. Этот вывод будет конкретизирован далее количествен­ными оценками и сравнительным анализом.