 |
На долю электропривода приходится около 70 % всей вырабатываемой электроэнергии. Поэтому эффективность использования этой электроэнергии имеет огромное техническое и экономическое значение. Питание на электрические приводы (за исключением приводов транспортных или мобильных машин) поступает от промышленной сети переменного тока частотой 50 Гц. Электроприводы потребляют (а при работе в рекуперативном тормозном режиме и отдают) из сети активную мощность. Активная мощность расходуется на полезную работу и покрытие потерь во всей электромеханической системе рабочей машины. Анализируя эффективность использования электрической энергии, следует различать энергетическую эффективность самого технологического процесса, который осуществляется рабочей машиной с электроприводом, и эффективность собственно электропривода, характеризуемую его КПД, который представляет собой отношение выходной мощности Рвых данного устройства к входной мощности Р вх, или отношение полезной мощности Рпол (или энергии) к затраченной Р затр:
Поскольку силовая часть электропривода состоит из электродвигательного, передаточного и преобразовательного устройств, то КПД электропривода
КПД электродвигателя — это отношение механической мощности на валу двигателя Рмех к потребляемой мощности Рпотр со стороны обмоток статора (для машин постоянного тока — со стороны якоря):
У асинхронных двигателей мощностью выше 0,1 кВт номинальный КПД составляет 0,85...0,9. Сростом мощности номинальный КПД повышается и у крупных высокоскоростных двигателей переменного тока мощностью свыше 1000 кВт может достигать 0,97. КПД электродвигателей существенно зависит от нагрузки на валу двигателя. Для анализа этой зависимости пользуются методом разделения потерь АР на постоянные К и переменные V:
Для нерегулируемых по скорости двигателей постоянные потери включают в себя:
• потери в стали;
• механические потери, в том числе на самовентиляцию;
• добавочные потери.
Переменные потери V вычисляют по следующим формулам:
Ориентировочно можно считать, что потери в обмотках статора относятся к потерям в обмотках ротора пропорционально r1/r2. Тогда переменные потери для асинхронных двигателей
Очевидно, что при работе с неполной нагрузкой КПД двигателя снижается. Типичная кривая зависимости КПД асинхронного двигателя от нагрузки показана на рис. 10.1. Из рис. 10.1 видно, что завышение установленной мощности двигателя ведет к снижению его эксплуатационного КПД, т.е. к непроизводительному расходу электроэнергии. КПД преобразовательного устройства, выполненного на базе силовых полупроводниковых приборов, довольно велико. Потери в преобразователе определяются главным образом прямым падением напряжения в полупроводниковом приборе. В среднем можно считать, что U=2 В, для мостовых схем U=4,0 В. Таким образом
номинальные потери для преобразователей напряжением 440 В составляют 1%, а для преобразователей напряжением 220 В — 2 %. С учетом потерь в реактивных элементах полупроводниковых преобразователей можно принимать их КПД равным 0,95...0,98. Потери в механических передаточных устройствах (редукторе, трансмиссии и др.) определяются главным образом силами трения. Эти потери, а следовательно, КПД механической передачи зависят от типа используемых подшипников, класса обработки зубчатых колес, систем смазки и др. КПД механической передачи существенно зависит от передаваемого момента. Под КПД рабочей машины (РМ) понимают произведение КПД электропривода nэп на КПД рабочей машины. Так, для вентиляторной установки
Если рабочая машина работает в энергетически постоянном режиме, то ее энергоемкость, выражаемая через КПД, определяется по формуле (10.4). Если рабочая машина работает циклически (например, грузоподъемные механизмы, продольно-строгальные станки и др.), то более правильно КПД рабочей машины определять по затратам энергии за цикл работы:
соответственно полезная работа за цикл, затраченная энергия за цикл.
В сети переменного тока, из которой поступает питание на электропривод, циркулирует реактивная мощность, вследствие чего происходит загрузка сети питания реактивным током, не создающим работы. Реактивная мощность оценивается величиной cosф, где угол ф — фаза сдвига первой гармоники тока относительно первой гармоники напряжения. У асинхронных короткозамкнутых двигателей номинальный coscp = 0,7...0,8. Недогрузка асинхронного двигателя ведет к дальнейшему снижению cosф. В приводах по системе ТП—Д cosф = cos а, что определяется запаздыванием, устанавливаемым системой импульсно-фазового управления, открывания тиристоров. Поэтому в приводах ТП —Д при высокой скорости cosф в сети питания переменного тока будет высоким (0,8...0,9), по мере снижения скорости, когда угол а растет, cos ф будет уменьшаться. При включении привода ТП —Д происходят «броски» реактивной мощности. В современных системах регулируемого электропривода стремятся использовать неуправляемые выпрямители, осуществляя регулирование величины напряжения, подаваемого к обмоткам двигателя, широтно-импульсными методами. В этом случае cos ф в сети питания будет не ниже 0,95. С точки зрения компенсации реактивной мощности многих потребителей электроэнергии эффективно использование для нерегулируемых электроприводов синхронных двигателей большой мощности, которые при перевозб. способны генерировать реактивную мощность для ее компенсации в энергосистеме предприятия.
Частотный преобразователь
Мы всегда рады видеть у себя наших старых партнеров и ждем новых.
Доставка во все регионы России!
|
|
