Урало-Сибирская научно-практическая конференция

Энергосбережение на основе частотного регулируемого асинхронного электропривода

 И.Я. Браславский, З.Ш. Ишматов, Ю.В. Плотников

Уральский государственный технический университет – УПИ
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19; 
Е-mail: braslav@ep.etf.ustu.ru 

Современный уровень развития силовой электроники, микропроцессорных средств управления и контроля, средств автоматического регулирования позволяет широко использовать эти технические достижения для решения задач энерго- и ресурсосбережения в электроприводе. Применение современных способов регулирования скорости технологических механизмов в сочетании с широкими возможностями автоматизации может обеспечить оптимальное использование энергетических и других природных ресурсов. Из множества областей, в которых имеется потенциальная возможность энергосбережения, можно выделить наиболее важные и эффективные направления:

·        широкое внедрение частотно-регулируемых асинхронных электроприводов в системах водоснабжения, отопления и вентиляции для регулирования скорости вращения насосов, вентиляторов, нагнетателей, воздуходувок, компрессоров и т.п.;   

·        модернизация подъемно-транспортных механизмов (кранов, подъемников, лифтов) путем установки частотно-регулируемых электроприводов;   

·        объекты жилищно-коммунального хозяйства и промышленного комплекса, в задачу которых входит поддержание заданного уровня жидкости в резервуарах (водоразборные и очистные сооружения и др.)

Применение частотно-регулируемого электропривода в системах водоснабжения, отопления и вентиляции

Высокую эффективность внедрения частотно-регулируемого электропривода можно получить при использовании его в насосных, вентиляторных, нагнетательных установках за счет следующих его преимуществ:

·         экономия электроэнергии (до 50%);

·         экономия транспортируемого продукта за счет снижения непроизводительных расходов (до 25%);

·         снижение аварийности гидравлической или пневматической сети путем поддержания минимально необходимого давления;

·         снижение аварийности сети и самого агрегата за счет применения плавного пуска;

·         повышение надежности и снижение аварийности электрооборудования за счет устранения ударных пусковых токов;

·         снижение уровня шума, создаваемого установкой;

·         удобство автоматизации;

·         удобство и простота внедрения.

Модернизация подъемно-транспортных механизмов

В большинстве существующих подъемно-транспортных механизмов используются асинхронные двигатели с фазным ротором и релейно-контакторной схемой управления при регулировании скорости путем переключения ступеней сопротивления в цепи ротора. Перевод на частотно-регулируемый привод связан со следующими преимуществами:

·         преобразователи частоты повышают энергетические характеристики электроприводов по сравнению с параметрическими преобразователями и реостатным регулированием; 

·         существенно повышается точность и качество регулирования скорости;   

·         плавность пуска и торможения, отсутствие резких толчков увеличивают срок службы всех механических элементов крана, повышают комфортность управления и сохранность груза;

·         асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором дешевле и надежнее двигателей с фазным ротором.

Отдельным классом подъемно-транспортных механизмов являются лифты, для которых используются двухскоростные асинхронные двигатели с контакторным управлением. Переход к частотно-регулируемому электроприводу позволяет значительно (на 50-60%) снизить расход электроэнергии, увеличить надежность работы благодаря ограничению ударных моментов в переходных режимах, обеспечить эргономические требования по ограничению рывков и ускорений, применять более дешевые односкоростные асинхронные двигатели.   

Применение регулируемого электропривода для задач поддержания уровня в резервуарах

В системах поддержания заданного уровня жидкости в резервуаре при использовании нерегулируемого электропривода задача обычно решается при работе двигателя в так называемом "старт-стопном режиме", когда происходит периодическое включение (отключение) двигателя при достижении минимальных (максимальных) значений уровня жидкости. Использование частотно-регулируемых асинхронных электроприводов позволяет поддержать практически постоянный уровень жидкости независимо от ее расхода (притока), исключить удары в системе, связанные с частыми пусками двигателя, и снизить расход электроэнергии.   

Перечисленные сферы применения частотно-регулируемых электроприводов, являясь наиболее простыми по технической реализации, тем не менее дают значительный экономический эффект и характеризуются небольшим (от 0,5 до 5 лет) сроком окупаемости.