Лекции для магистрантов специальности 6M0718 Электроэнергетика Алматы 2010

 
Лекция №4. Регулируемый электропривод, как средство 
энергосбережения 
Содержание лекции:

---

- вопросы экономии энергопотребления при регулировании 
частоты вращения электроприводов технологических 
объектов;
- экономичные режимы работы конвейеров;
- режимы работы лопастных машин..
 
Цель лекции:
- 
ознакомить 
студентов 
с 
возможностями 
энергосбережения на объектах с регулированием частоты 
вращения электроприводов;
- изучить вопросы энергосбережения на конкретных 
механизмах.
 
Как правило, необходимость регулирования скорости или 
момента 
электроприводов 
производственных 
механизмов 
диктуется требованиями технологического процесса. Например, 
скорость подачи резца определяет чистоту обработки детали на 
токарном станке, понижение скорости лифта необходимо для 
точного позиционирования кабины перед остановкой, не-
обходимость регулирования момента на валу наматывающего 
устройства диктуется условиями поддержания постоянства усилия 
натяжения наматываемого материала и т. д. 
Однако существует ряд механизмов, для которых изменение 
скорости по условиям технологии не требуется либо для 
регулирования используются другие (не электрические) способы 
влияния на параметры технологического процесса. В первую 
очередь к ним относятся механизмы непрерывного транспорта для 
перемещения твердых, жидких и газообразных продуктов: 
конвейеры, вентиляторы, нагнетатели, насосные установки. Для 
этих механизмов в настоящее время используются, как правило, 
нерегулируемые асинхронные электроприводы, которые приводят 
в движение рабочие органы с постоянной скоростью независимо 
от загрузки механизмов. При неполной их загрузке как было 
отмечено ранее, режимы работы с постоянной скоростью 
характеризуются 
повышенным 
удельным 
расходом 
электроэнергии по сравнению с номинальным режимом.

---

Снижение скорости механизмов непрерывного транспорта 
при недогрузке позволяет выполнить необходимый объем работы 
с меньшим удельным расходом электроэнергии, т.е. решить чисто 
экономическую задачу по снижению энергоемкости техно-
логического процесса перемещения продуктов. Обычно при сни-
жении скорости таких механизмов экономический эффект появ-
ляется также за счет улучшения эксплуатационных характеристик 
технологического оборудования. Так, при снижении скорости 
уменьшается износ тянущего органа транспортера, увеличивается 
срок службы трубопроводов и арматуры за счет снижения 
давления, развиваемого машинами для подачи жидкостей и газов, 
а также устраняется избыточный расход этих продуктов.
Эффект, в сфере технологии часто оказывается существенно 
выше, чем за счет экономии электроэнергии в самом 
электроприводе, поэтому принимать решение о целесообразности 
применения 
регулируемого 
электропривода 
для 
таких 
механизмов, 
оценивая 
лишь 
энергетический 
аспект, 
принципиально неверно. Оценка эффекта в сфере технологии 
выходит за рамки данного пособия, поэтому ниже рассмотрены 
лишь пути снижения расхода электроэнергии механизмами 
непрерывного действия за счет регулирования скорости их 
электроприводов и приведено несколько конкретных примеров 
для сравнения эффектов за счет снижения электропотребления и 
совершенствования технологического процесса.
Экономия электроэнергии в электроприводе возможна при 
использовании специфических схемных решений в его силовом 
канале или применении специальных энергосберегающих законов 
управления традиционных систем.
Рассмотрены 
наиболее 
характерные 
примеры 
энергосберегающих технических решений на уровне структурных 
и принципиальных схем электропривода при его работе в 
установившихся режимах. 
В реальных системах электропривода задача энергетической 
оптимизации решается, как правило, совместно с другими, 
традиционными задачами: регулированием скорости, момента, 
положения и т. п. 
В приведенных ниже примерах, как правило, выделены лишь 
те элементы структуры и принципиальных схем, которые 
используются для повышения энергетической эффективности 
электроприводов.

---

Регулирование скорости конвейеров. Движение ленте 
конвейера со скоростью 

, передается от двигателя через редуктор 
и барабан. Момент на валу приводного двигателя конвейера


(1) 
где F - усилие на приводном барабане; 
R - радиус барабана;
i
p
- 
передаточное отношение редуктора; 

p
- 
КПД редуктора. 
Усилие F на барабане имеет две составляющие:

, (2) 
где F
x
- усилие, затрачиваемое на перемещение ленты 
конвейера; F
r
 - 
усилие, необходимое для перемещения груза.
Составляющая F
r
 
тянущего усилия и скорость перемещения 
V конвейера определяют его производительность:


(3)
где Q

= Q
/
Q
н;
Q
н