Замена на застарени електромотори со модерни енергетски ефикасни. Индукција мотор со комбинирани намотки Подобрување на енергетската ефикасност и заштеда на енергија на синхроните мотори

Екскурзија во историјата. Потеклото на проблемот со заштеда на енергија

Проблемот со заштеда на енергетските ресурси на планетата беше идентификуван во втората половина на 20 век. Така, во 70-тите години на минатиот век, низ целиот свет избувна енергетска криза. Цените на нафтата се зголемија за 14,5 пати од 1972 до 1981 година. И иако повеќето од тогашните тешки моменти беа надминати, проблемот со заштеда на глобалниот комплекс на гориво и енергија доби статус на глобален особено значаен проблем и секоја година се посветува се повеќе внимание на ова прашање.

Заштеда на енергија денес

Поради технолошкиот развој, има брз пораст на потрошувачката на енергија ширум светот. За да се осигураат дека ресурсите на планетата се доволни за човештвото во иднина, луѓето бараат различни начини и решенија: се користат алтернативни природни извори на енергија (ветер, вода, соларни панели), измислени се еколошки технологии за генерирање енергија со преработка на ѓубре и разни отпадоци од домаќинствата, технолошката опрема се модернизира од година во година со цел да се намали енергијата што ја троши оваа опрема.

Енергетската ефикасност на опремата е приватна грижа за секој од нас. Впрочем, износот во месечната сметка за електрична енергија директно зависи од тоа. Во Европа струјата е многу поскапа отколку во Русија, па секој Европеец се труди да избере високотехнолошка опрема што троши што помалку енергија. Кај нас за ова размислуваат многу помал број луѓе, но кај нас употребата на технологии за заштеда на енергија може поволно да влијае и на „дебелината на вашиот паричник“. Плаќајќи ги месечните сметки за струја, не мислиме дека годишните оперативни трошоци се импресивна сума што би можела да се потроши за други намени.

Енергетска ефикасност во вентилацијата

Главниот извор на потрошувачка на електрична енергија во вентилационите инсталации, како што може да претпоставите, е вентилаторот, а поконкретно електромоторот (или моторот), поради што се ротира работното коло на вентилаторот.

Класа на енергетска ефикасност IE

Европските стандарди за мотори DIN се засноваат на стандардот за класификација за енергетска ефикасност на опремата IEC (Меѓународна електротехничка комисија).

Според меѓународните стандарди, до денес се развиени четири класи на енергетска ефикасност на мотори IE1, IE2, IE3 и IE4. IE значи „Меѓународна класа на енергетска ефикасност“ - меѓународна класа за енергетска ефикасност

IE1 стандардна класа на енергетска ефикасност.
IE2 класа на висока енергетска ефикасност.
IE3 ултра-висока класа на енергетска ефикасност.
IE4 е највисоката класа на енергетска ефикасност.

Подолу се прикажани кривите на ефикасност на моторот што одговараат на класата на енергетска ефикасност наспроти номиналната моќност.

Почнувајќи од 1 јануари 2017 година, сите европски производители на мотори, во согласност со усвоената директива, ќе произведуваат електромотори со класа на енергетска ефикасност од најмалку IE3

Избор на енергетска ефикасност на моторите при избор на инсталации во програмата QC Ventilazione

TM QuattroClima нуди вентилациони единици со асинхрони мотори од класите IE2 и IE3, како и премиум EC мотори IE4.

Типот на вентилаторот се избира со притискање на левото копче на глувчето на табулаторот „Фан“.

Центрифугален вентилатор со директно возење - асинхрон мотор (IE2 стандард).

Центрифугалниот вентилатор со директен погон со EC мотор е во согласност со класата IE4.

Можете да ја изберете саканата класа на енергетска ефикасност на асинхрон мотор овде, веднаш подолу.

Од теорија до пракса

За јасност, да погледнеме на пример. Пресметуваме стандардна единица за ракување со воздух со проток од 20.000 m3/h и слободен притисок од 500 Pa во три опции:

1) Со асинхрон мотор класа IE2

2) Со асинхрон мотор IE3

3) Со EC моторна класа IE4

И тогаш ги споредуваме резултатите.

Инсталација со асинхрон мотор IE2

Инсталација со асинхрон мотор IE3

Монтажа со EC мотор од класа IE4

Во овој случај, програмата избра дел од двајца вентилатори на ЕК.

Сега да ги споредиме резултатите.

Технички спецификации	Асинхрон мотор Класа на енергетска ефикасност IE2	Асинхрон мотор Класа на енергетска ефикасност IE3	EC мотор Класа на енергетска ефикасност IE4
Ефикасност на вентилаторот, %
Номинална моќност, kW
Потрошувачка на енергија, kW

Потрошувачката на енергија на моторот IE3 е 0,18 kW помала од онаа на моторот IE2. И разликата во моќноста помеѓу два EC мотори и IE2 мотор е веќе 1,16 kW.

Во случај на слични пресметки за напојување и издувна вентилација на единиците за вентилација со висок проток, разликата во потрошувачката на енергија на моторите IE2 и IE3 може да достигне 25-30%. И ако се користат десетици инсталации во објектот, тогаш потрошувачката на енергија за вентилација може да се намали за ред на големина и, благодарение на ова, да заштеди стотици илјади, па дури и милиони рубли.

Во следните написи, ќе зборуваме за други начини за намалување на потрошувачката на енергија на електричните мотори при изборот на вентилациони единици во програмата QC Ventilazione. Претходно, разговаравме за подобрување на енергетската ефикасност на вентилационите единици со низок проток со ротирачки разменувачи на топлина. Можете да ја прочитате статијата.

Електричните мотори се меѓу главните потрошувачи на енергетски ресурси. Еден од начините за зголемување на ефикасноста на електричните мотори е да се замени старата флота на електрични машини со нови модификации со подобрени карактеристики за заштеда на енергија. Тоа се таканаречени мотори со високи перформанси или енергетски ефикасни.

Енергетски ефикасен мотор е оној во кој ефикасноста, факторот на моќност и доверливоста се зголемуваат со користење на систематски пристап во дизајнот, производството и работењето.

Енергетски ефикасните IE2 мотори се мотори кои се поефикасни од стандардните IE1 мотори, што значи помала потрошувачка на енергија на исто ниво на моќност на оптоварување.

Заедно со заштедата на енергија, префрлањето на мотори IE2 овозможува:

зголемување на животниот век на моторот и поврзаната опрема;
зголемување на ефикасноста на моторот за 2-5%;
подобрување на факторот на моќност;
подобрување на капацитетот за преоптоварување;
намалување на трошоците за одржување и намалување на времето на застој;
зголемување на отпорноста на моторот на топлински оптоварувања и на прекршување на работните услови;
да се намали обемот на работа за персоналот за одржување поради речиси тивкото работење.

Асинхроните електрични мотори со ротор со кафез со верверица во моментов се значаен дел од сите електрични машини, повеќе од 50% од потрошената електрична енергија паѓа на нив. Речиси е невозможно да се најде сфера каде што се користат: електрични погони на индустриска опрема, пумпи, опрема за вентилација и многу повеќе. Покрај тоа, и обемот на технолошкиот парк и моќноста на моторот постојано растат.

Енергетски ефикасните мотори ENERAL од серијата AIR…E се дизајнирани како трифазни асинхрони еднобрзински мотори со ротор со кафез од верверица и се во согласност со ГОСТ R51689-2000.

Енергетски ефикасниот мотор од серијата AIR…E има зголемена ефикасност поради следните подобрувања на системот:

1. Зголемена е масата на активните материјали (бакарна намотка на статорот и ладно валани челик во статорските и роторските пакувања);
2. Се користат електрични челици со подобрени магнетни својства и намалени магнетни загуби;
3. Зоната на заб-жлебот на магнетното коло и дизајнот на намотките се оптимизирани;
4. Користена изолација со висока топлинска спроводливост и електрична јачина;
5. Намален воздушен јаз помеѓу роторот и статорот со високотехнолошка опрема;
6. Се користи специјален дизајн на вентилатор за да се намалат загубите во вентилацијата;
7. Се користат поквалитетни лежишта и лубриканти.

Новите потрошувачки својства на енергетски ефикасниот мотор од серијата AIR…E се засноваат на подобрувања во дизајнот, каде што посебно место е дадено на заштитата од неповолни услови и зголеменото запечатување.

Така, дизајнерските карактеристики на серијата AIR…E овозможуваат минимизирање на загубите во намотките на статорот. Поради ниската температура на намотката на моторот, се продолжува и работниот век на изолацијата.

Дополнителен ефект е намалувањето на триењето и вибрациите, а со тоа и прегревањето, преку употреба на висококвалитетни лубриканти и лежишта, вклучително и погуста брава на лежиштето.

Друг аспект поврзан со пониска работна температура на моторот е способноста да се работи на повисока температура на околината или способноста да се намалат трошоците поврзани со надворешното ладење на моторот што работи. Ова исто така води до помали трошоци за енергија.

Една од важните предности на новиот енергетски ефикасен мотор е намаленото ниво на бучава. Моторите од класата IE2 користат помалку моќни и потивки вентилатори, што исто така игра улога во подобрувањето на аеродинамичките својства и намалувањето на загубите во вентилацијата.

Минимизирање на капиталните и оперативните трошоцисе клучни барања за индустриски енергетски ефикасни мотори. Како што покажува практиката, периодот на компензација поради разликата во цената при купување на понапредни асинхрони електромотори од класата IE2 е до 6 месеци само со намалување на оперативните трошоци и трошење помалку електрична енергија.

ВОЗДУХ 132M6E (IE2) P2=7,5kW; Ефикасност=88,5%; Во \u003d 16,3A; cosφ=0,78
AIR132M6 (IE1) P2=7,5kW; Ефикасност=86,1%; Во=17,0А; cosφ=0,77

Потрошувачка на енергија: P1=P2/ефикасност
Карактеристика на оптоварување: 16 часа на ден = 5840 часа годишно

Годишни заштеди на трошоците за енергија: 1400 kWh

Кога се префрлате на нови енергетски ефикасни мотори, се земаат предвид следново:

зголемени барања за еколошки аспекти
барања за ниво на енергетска ефикасност и перформанси на производот
класата за енергетска ефикасност IE2 делува како унифицирана „ознака за квалитет“ за потрошувачот заедно со можностите за заштеда
финансиски поттик: можност за намалување на потрошувачката на енергија и оперативните трошоци интегрирани решенија: енергетски ефикасен мотор + ефикасен контролен систем (променлив погон) + ефикасен систем за заштита = најдобар резултат.

Затоа, енергетски ефикасни моторисе мотори со зголемена доверливост за претпријатија фокусирани на технологии за заштеда на енергија.

Индикаторите за енергетска ефикасност на електричните мотори AIR…E произведени од ENERAL се во согласност со ГОСТ R51677-2000 и меѓународниот стандард IEC 60034-30 во однос на класата на енергетска ефикасност IE2.

Трифазни асинхрони електромотори со основен дизајн енергетски ефикасни (класа IE2) серија AIR, 7АVER

Моторите за општа намена се дизајнирани за работа во режим S1 од AC 50Hz, напон 380V (220, 660V). Стандарден степен на заштита - IP54, IP55, климатска верзија и категорија на поставеност - U3, U2.
Класа на енергетска ефикасност - IE2 (во согласност со ГОСТ Р51677-2000 и меѓународниот стандард IEC 60034-30).

P, kW	3000 вртежи во минута		1500 вртежи во минута		1000 вртежи во минута		750 вртежи во минута
P, kW	марка el / dv	тежина, кг	марка el / dv	тежина, кг	марка el / dv	тежина, кг	марка el / dv	тежина, кг
0,06			ВОЗДУХ 50 А4	3,2
0,09	ВОЗДУХ 50 А2	3,1	ВОЗДУХ 50 V4	3,6
0,12	ВОЗДУХ 50 V2	3,4	ВОЗДУХ 56 А4	3,5
0,18	ВОЗДУХ 56 А2	3,6	ВОЗДУХ 56 Б4	3,9	ВОЗДУХ 63 А6	6,0	ВОЗДУХ 71 А8	9,3
0,25	ВОЗДУХ 56 Б2	3,9	ВОЗДУХ 63 А4	5,6	ВОЗДУХ 63 V6	7,0	ВОЗДУХ 71 V8	8,9
0,37	ВОЗДУХ 63 А2	5,6	ВОЗДУХ 63 Б4	6,7	ВОЗДУХ 71 А6	8,1	ВОЗДУХ 80 А8	13,5
0,55	ВОЗДУХ 63 Б2	6,7	ВОЗДУХ 71 А4	8,3	ВОЗДУХ 71 Б6	9,7	AIR 80 V8	15,7
0,75	ВОЗДУХ 71 А2	8,6	ВОЗДУХ 71 V4	9,4	ВОЗДУХ 80 А6	12,5	ВОЗДУХ 90 LA8	19,5
1,10	ВОЗДУХ 71 Б2	9,3	ВОЗДУХ 80 А4	12,8	ВОЗДУХ 80 V6	16,2	ВОЗДУХ 90 LV8	22,3
1,50	ВОЗДУХ 80 А2	13,3	ВОЗДУХ 80 V4	14,7	ВОЗДУХ 90 L6	20,6	ВОЗДУХ 100 L8	28,0
2,20	ВОЗДУХ 80 V2	15,9	ВОЗДУХ 90 L4	19,7	ВОЗДУХ 100 L6	25,1	ВОЗДУХ 112 MA8	50,0
3,00	ВОЗДУХ 90 L2	20,6	AIR 100 S4	25,8	ВОЗДУХ 112 MA6	50,5	AIR 112 MV8	54,5
4,00	AIR 100 S2	23,6	ВОЗДУХ 100 L4	26,1	AIR 112 MV6	55,0	AIR 132 S8	62,0
5,50	ВОЗДУХ 100 L2	32,0	ВОЗДУХ 112 М4	56,5	ВОЗДУХ 132 S6	62,0	ВОЗДУХ 132 М8	72,5
7,50	ВОЗДУХ 112 М2	56,5	ВОЗДУХ 132 S4	63,0	ВОЗДУХ 132 М6	73,0	AIR 160 S8	120,0
11,00	ВОЗДУХ 132 М2	68,5	ВОЗДУХ 132 М4	74,5	AIR 160 S6	122,0	ВОЗДУХ 160 М8	145,0
15,00	AIR 160 S2	122,0	AIR 160 S4	127,0	ВОЗДУХ 160 М6	150,0	ВОЗДУХ 180 М8	180,0
18,50	ВОЗДУХ 160 М2	133,0	ВОЗДУХ 160 М4	140,0	ВОЗДУХ 180 М6	180,0	ВОЗДУХ 200 М8	210,0
22,00	ВОЗДУХ 180 С2	160,0	AIR 180 S4	170,0	ВОЗДУХ 200 М6	195,0	ВОЗДУХ 200 L8	225,0
30,00	ВОЗДУХ 180 М2	180,0	ВОЗДУХ 180 М4	190,0	ВОЗДУХ 200 L6	240,0	ВОЗДУХ 225 М8	316,0
37,00	ВОЗДУХ 200 М2	230,0	ВОЗДУХ 200 М4	230,0	ВОЗДУХ 225 М6	308,0	AIR 250 S8	430,0
45,00	ВОЗДУХ 200 L2	255,0	ВОЗДУХ 200 L4	260,0	AIR 250 S6	450,0	ВОЗДУХ 250 М8	560,0
55,00	ВОЗДУХ 225 М2	320,0	ВОЗДУХ 225 М4	325,0	ВОЗДУХ 250 М6	455,0	AIR 280 S8	555,0
75,00	AIR 250 S2	450,0	AIR 250 S4	450,0	AIR 280 S6	650,0	ВОЗДУХ 280 М8	670,0
90,00	ВОЗДУХ 250 М2	490,0	ВОЗДУХ 250 М4	495,0	ВОЗДУХ 280 М6	670,0	AIR 315 S8	965,0
110,00	AIR 280 S2	590,0	AIR 280 S4	520,0	AIR 315 S6	960,0	ВОЗДУХ 315 М8	1025,0
132,00	ВОЗДУХ 280 М2	620,0	ВОЗДУХ 280 М4	700,0	ВОЗДУХ 315 М6	1110,0	AIR 355 S8	1570,0
160,00	AIR 315 S2	970,0	AIR 315 S4	1110,0	AIR 355 S6	1560,0	ВОЗДУХ 355 М8	1700,0
200,00	ВОЗДУХ 315 М2	1110,0	ВОЗДУХ 315 М4	1150,0	ВОЗДУХ 355 М6	1780,0	ВОЗДУХ 355 MB8	1850,0
250,00	AIR 355 S2	1700,0	AIR 355 S4	1860,0	ВОЗДУХ 355 MB6	1940,0
315,00	ВОЗДУХ 355 М2	1820,0	ВОЗДУХ 355 М4	1920,0

Употребата на енергетски ефикасни мотори овозможува:

зголемување на ефикасноста на моторот за 2-5%;
намалување на потрошувачката на електрична енергија;
зголемување на животниот век на моторот и поврзаната опрема;
подобрување на факторот на моќност;
подобрување на капацитетот за преоптоварување;
зголемување на отпорноста на моторот на топлински оптоварувања и на промени во работните услови.

Севкупно, димензиите на монтирање и поврзување на енергетски ефикасните мотори одговараат на целокупните, монтажните и приклучните димензии на моторите од основниот дизајн.

Енергетски ефикасни електрични мотори EFF1/IE2 произведени од ENERAL

Енергетски ефикасните електрични мотори EFF1 се трифазни асинхрони еднобрзински електромотори со ротор со кафез од верверица.
Енергетски ефикасни електрични мотори се електрични мотори за општа индустриска употреба, кај кои вкупната загуба на моќност е најмалку 20% помала од вкупната загуба на моќност на моторите со нормална ефикасност со иста моќност и брзина.

Главни карактеристики:

Класата на енергетска ефикасност Eff 1 го исполнува стандардот IE2
Техничките карактеристики на енергетски ефикасните мотори произведени од ENERAL се претставени во табелата:

Eff1	Моќ	ефикасност	cos	Номинална струја, А	Мноштво на максимален вртежен момент	Мноштво на струја со затворен ротор	Однос на вртежен момент со затворен ротор	Брзина на ротација
AIR132M2	11	90,29	0,925	20,96	3,07	6,86	2,11	2905
AIR132M4	11	90,39	0,8495	20,87	2,51	6,74	2,26	1460
AIR160S2	15	91,3	0,89	28	2,3	8	2,2	2945
AIR160S4	15	91,8	0,86	28,9	2,3	7,5	2,2	1475
AIR160S6	11	90	0,79	23,5	2,1	6,9	2,1	980

Споредба на карактеристики:

Минимизирањето на капиталните и оперативните трошоци се клучни барања за индустриски енергетски ефикасни мотори. Како што покажува практиката, периодот на компензација поради разликата во цената при купување на понапредни асинхрони електромотори од класата IE2 е до 6 месеци само со намалување на оперативните трошоци и трошење помалку електрична енергија.

Намалени трошоци при замена на моторот со енергетски ефикасен:

ВОЗДУХ 132M6E (IE2) P2=7,5kW; Ефикасност=88,5%; Во \u003d 16,3A; cosφ=0,78
AIR132M6 (IE1) P2=7,5kW; Ефикасност=86,1%; Во=17,0А; cosφ=0,77

Потрошувачка на енергија: P1=P2/ефикасност
Карактеристика на оптоварување: 16 часа дневно = 5840 часа годишно
Годишни заштеди на трошоците за енергија: 1400 kWh

Кога се префрлате на нови енергетски ефикасни мотори, се земаат предвид следново:

зголемени барања за еколошки аспекти;
барања за ниво на енергетска ефикасност и оперативни карактеристики на производите;
Класата за енергетска ефикасност IE2 делува како унифицирана „ознака за квалитет“ за потрошувачот заедно со можностите за заштеда;
финансиски поттик: можност за намалување на потрошувачката на енергија и оперативните трошоци интегрирани решенија: енергетски ефикасен мотор + ефикасен контролен систем (променлив погон) + ефикасен систем за заштита = најдобар резултат.

Предности:

Обезбедете намалување на вкупните загуби на моќност за најмалку 20% во однос на моторите со нормална ефикасност со иста моќност и брзина;
- Зголемена ефикасност во режим на делумно оптоварување (за 1,8 - 2,4%);
- Имаат подобрени карактеристики на изведба:

поотпорен на флуктуации во мрежата;
помалку прегревање, помала загуба на енергија;
работа со ниско ниво на бучава;
Зголемена доверливост и продолжен работен век;
По повисока куповна цена (за 15-20% во споредба со стандардната), EED ги исплаќа дополнителните трошоци со намалување на потрошувачката на енергија веќе за 500-600 часа работа;
Намалени севкупни оперативни трошоци.

Така, енергетски ефикасните мотори се мотори со зголемена доверливост за претпријатија фокусирани на технологии за заштеда на енергија.

Во согласност со Федералниот закон на Руската Федерација „За заштеда на енергија“во индустриско претпријатие треба да се развијат мерки за заштеда на енергија во однос на секоја електрична инсталација. Пред сè, ова се однесува на електромеханички уреди со електричен погон, чиј главен елемент е електричен мотор. Познато е дека повеќе од половина од целата произведена електрична енергија во светот се троши од електрични мотори во електричните погони на работните машини, механизмите и возилата. Затоа, мерките за заштеда на енергија во електричните погони се најрелевантни.

Задачите за заштеда на енергија бараат оптимално решение не само за време на работата на електричните машини, туку и за време на нивниот дизајн. За време на работата на моторот, се забележуваат значителни загуби на енергија во минливи режими и, пред сè, при неговото стартување.

Загубите на енергија во минливи услови може значително да се намалат со употреба на мотори со помали вредности на инерција на роторот, што се постигнува намалување на дијаметарот на роторотдодека се зголемува неговата должина, бидејќи моќноста на моторот мора да остане непроменета. На пример, ова се прави кај мотори од кранови и металуршки серии, дизајнирани да работат во интермитентен режим, со голем број стартувања на час.

Ефективно средство за намалување на загубите при стартување на моторите е стартувањето со постепено зголемување на напонот што се снабдува на намотката на статорот. Енергијата потрошена за време на моторното сопирање е еднаква на кинетичката енергија складирана во подвижните делови на електричниот погон кога се стартува. Ефектот за заштеда на енергија на сопирањето зависи од методот на сопирање. Најголем ефект на заштеда на енергија се јавува со регенеративно регенеративно сопирање со пренос на енергија во мрежата. При динамично сопирање, моторот се исклучува од мрежата, складираната енергија се троши во моторот и не се троши енергија од мрежата.

Најголемите загуби на енергија се забележани при сопирање со контраструја, кога потрошувачката на енергија е еднаква на три пати поголема од енергијата што се троши во моторот при динамично сопирање. Во стабилна состојба на работа на моторот со номинално оптоварување, загубите на енергија се одредуваат според номиналната вредност на ефикасноста. Но, ако електричниот погон работи со променливо оптоварување, тогаш за време на периоди на опаѓање на оптоварувањето, ефикасноста на моторот се намалува, што доведува до зголемување на загубите. Ефективно средство за заштеда на енергија во овој случај е да се намали напонот што се доставува до моторот за време на периодите на неговото работење со недоволно оптоварување. Овој метод за заштеда на енергија може да се имплементира кога моторот работи во систем со прилагодлив трансдуцерво присуство на повратни информации за струјата на оптоварување. Тековниот повратен сигнал го корегира сигналот за контрола на погонот, предизвикувајќи намалување на напонот што се доставува до моторот за време на периоди на намалување на оптоварувањето.

Ако погонот е асинхрон мотор кој работи кога се поврзани намотките на статорот "тријаголник", тогаш намалувањето на напонот доставен до фазните намотки може лесно да се спроведе со префрлување на овие намотки на приклучокот "ѕвезда", бидејќи во овој случај фазниот напон се намалува за 1,73 пати. Овој метод е исто така целисходен бидејќи ова префрлување го зголемува факторот на моќност на моторот, што исто така придонесува за заштеда на енергија.

Кога дизајнирате електричен погон, важно е правилно избор на моќност на моторот. Така, изборот на мотор со преценета номинална моќност доведува до намалување на неговите технички и економски показатели (ефикасност и фактор на моќност) предизвикани од недоволно оптоварување на моторот. Таквата одлука при изборот на мотор води и до зголемување на капиталните инвестиции (со зголемување на моќноста, цената на моторот се зголемува) и оперативните трошоци, бидејќи загубите се зголемуваат со намалување на ефикасноста и факторот на моќност, и, следствено, се зголемува непродуктивната потрошувачка на енергија. Употребата на мотори со потценета номинална моќност предизвикува нивно преоптоварување за време на работата. Како резултат на тоа, температурата на прегревање на намотките се зголемува, што придонесува за зголемување на загубите и предизвикува намалување на животниот век на моторот. На крајот, се случуваат несреќи и непредвидени запирања на електричниот погон и, следствено, се зголемуваат оперативните трошоци. Во најголема мера, ова се однесува на моторите со еднонасочна струја поради присуството на склоп на четка-колектор кој е чувствителен на преоптоварување.

Од големо значење рационален избор на придушници. Од една страна, пожелно е процесите на стартување, сопирање, враќање назад и контрола на брзината да не се придружени со значителни загуби на електрична енергија, бидејќи тоа доведува до зголемување на трошоците за работа на електричниот погон. Но, од друга страна, пожелно е цената на придушниците да не биде исклучително висока, што би довело до зголемување на капиталните инвестиции. Обично овие барања се во конфликт. На пример, употребата на тиристорски придушници обезбедува најекономични процеси за стартување и контрола на моторот, но цената на овие уреди е сè уште доста висока. Затоа, при одлучувањето дали да се користат тиристорни уреди, треба да се повикате на распоредот за работа на дизајнираниот електричен погон. Ако електричниот погон не подлежи на значителни прилагодувања на брзината, чести стартувања, рикверц итн., тогаш зголемените трошоци за тиристор или друга скапа опрема можеби не се оправдани, а трошоците поврзани со загубите на енергија може да бидат незначителни. И обратно, со интензивна работа на електричниот погон во минливи услови, употребата на електронски придушници станува соодветна. Дополнително, треба да се има предвид дека овие уреди практично не бараат одржување и нивните технички и економски показатели, вклучително и доверливоста, се доста високи. Неопходно е одлуката за употреба на скапи електрични погонски уреди да биде потврдена со технички и економски пресметки.

Решението на проблемот со заштеда на енергија е олеснето со употреба на синхрони мотори, кои создаваат реактивни струи во напојната мрежа кои го водат напонот во фаза. Како резултат на тоа, мрежата се истоварува од реактивната (индуктивна) компонента на струјата, факторот на моќност во овој дел од мрежата се зголемува, што доведува до намалување на струјата во оваа мрежа и, како резултат на тоа, до заштеда на енергија. Истите цели ги следи и со вклучувањето во мрежата синхрони компензатори. Пример за целисходна употреба на синхрони мотори е електричниот погон на компресорските единици кои го снабдуваат претпријатието со компримиран воздух. Овој електричен погон се карактеризира со стартување при мало оптоварување на вратилото, континуирано работење при стабилно оптоварување, недостаток на сопирање и рикверц. Овој начин на работа е во согласност со својствата на синхроните мотори.

Со користење на режимот на прекумерна возбуда во синхрон мотор, може да се постигне значителна заштеда на енергија на целата фабрика. За слична цел, се користат енергетски кондензатори ( "косинус"кондензатори). Со создавање струја во мрежата која го води напонот во фаза, овие инсталации делумно ги компензираат индуктивните (заостанати во фаза) струи, што доведува до зголемување на факторот на моќност на мрежата, а со тоа и до заштеда на енергија. Најефективна е употребата кондензаторски единицитип UKM 58 со автоматско одржување на поставената вредност на факторот на моќност и со чекор промена на реактивната моќност во опсег од 20 до 603 kvar на напон од 400 V.

Мора да се запомни дека заштедата на енергија е насочена кон решавање не само економски, туку и еколошки проблеми поврзани со производството на електрична енергија.

Број во формат pdf(4221 kB)

ДА. Дујунов , проект менаџер, АС и ПП ДОО, Москва, Зеленоград

Во Русија, уделот на асинхрони мотори, според различни проценки, сочинува од 47 до 53% од потрошувачката на целата произведена електрична енергија. Во индустријата - во просек 60%, во системите за ладна вода - до 90%. Тие ги извршуваат речиси сите технолошки процеси поврзани со движењето и ги опфаќаат сите сфери на човечкиот живот. Со доаѓањето на новите, таканаречени мотори со комбинирани намотки (CW), можно е значително да се подобрат нивните параметри без да се зголеми цената.

За секој стан од модерна станбена зграда има повеќе асинхрони мотори отколку жители во него. Претходно, бидејќи немаше задача за заштеда на енергетски ресурси, при дизајнирање опрема, тие се обидоа да ја „чуваат безбедно“ и користеа мотори со моќност што ја надминува пресметаната. Заштедите на енергија во дизајнот исчезнаа во позадина, а концептот како енергетска ефикасност не беше толку релевантен. Енергетски ефикасните мотори се прилично чисто западен феномен. Руската индустрија не дизајнираше и произведуваше такви мотори. Транзицијата кон пазарна економија драматично ја промени ситуацијата. Денес, заштедата на единица енергетски ресурси, на пример, 1 тон гориво во конвенционална смисла, е половина од цената на неговото извлекување.

Енергетски ефикасните мотори (ЕМ) претставени на странскиот пазар се асинхрони ЕМ со ротор во кафез со верверица, кај кои поради зголемување на масата на активните материјали, нивниот квалитет, како и поради посебните техники на дизајнирање, можно е да се зголеми номиналната ефикасност за 1-2% (моќни мотори) или 4-5% на моторите се зголемуваат со светлината цена (. Овој пристап може да биде корисен ако товарот се менува малку, не е потребна контрола на брзината и ако параметрите на моторот се правилно избрани.

Користејќи мотори со комбинирани намотки (CW), поради подобрените механички карактеристики и повисоките енергетски перформанси, стана можно не само да се заштеди од 30 до 50% од потрошувачката на енергија за истата корисна работа, туку и да се создаде прилагодлив погон за заштеда на енергија со уникатни карактеристики што нема аналози во светот. Најголем ефект се постигнува при користење на ОДС во инсталации со променлива природа на оптоварувањето. Врз основа на фактот дека во моментов светското производство на асинхрони мотори со различни капацитети достигна седум милијарди парчиња годишно, ефектот од воведувањето на нови мотори тешко може да се прецени.

Познато е дека просечното оптоварување на електричниот мотор (односот на моќноста што ја троши работното тело на машината до номиналната моќност на електричниот мотор) во домашната индустрија е 0,3-0,4 (во европската практика оваа вредност е 0,6). Ова значи дека конвенционалниот мотор работи со ефикасност многу помала од номиналната. Прекумерната моќност на моторот често доведува до незабележливи на прв поглед, но многу значајни негативни последици во опремата што се сервисира со електричен погон, на пример, до прекумерен притисок во хидрауличните мрежи поврзан со зголемување на загубите, намалување на доверливоста итн. За разлика од стандардните, DSOs имаат ниско ниво на бучава и вибрации, поголем сооднос на вртежен момент, имаат ефикасност и фактор на моќност блиску до номиналните во широк опсег на оптоварувања. Ова овозможува да се подигне просечното оптоварување на моторот на 0,8 и да се подобрат карактеристиките на технолошката опрема што ја сервисира погонот, особено значително да се намали неговата потрошувачка на енергија.

Заштеда, созревање, профит

Горенаведеното се однесува на заштедата на енергија во погонот и е дизајнирано да ги намали загубите за претворање на електричната енергија во механичка енергија и да ги подобри енергетските перформанси на погонот. ОДС со голема имплементација обезбедува широки можности за заштеда на енергија до создавање на нови технологии за заштеда на енергија.

Според веб-страницата на Федералната државна служба за статистика (http://www.gks.ru/
wps/wcm/connect/rosstat/rosstatsite/main/) потрошувачката на електрична енергија во 2011 година во Русија како целина изнесуваше 1.021,1 милијарди kWh.

Согласно наредбата бр. 239-д/4 на Федералната тарифна служба од 06.10.2011 година, минималното ниво на тарифа за електрична енергија (капацитет) испорачана на клиентите на малопродажните пазари во 2012 година ќе биде 164,23 kopecks/kWh (без ДДВ).

Заменувањето на стандардните асинхрони мотори ќе заштеди 30 до 50% од енергијата за истата корисна работа. Економскиот ефект од широко распространетата замена ќе биде најмалку:

1021,1 0,47 0,3 1,6423 = 236,4503 милијарди рубли во годината.

Во московскиот регион, ефектот ќе биде најмалку:

47100,4 0,47 0,3 1,6423 = 10906,771 милиони рубли. во годината.

Земајќи ги предвид маргиналните нивоа на тарифите за електрична енергија во периферните и другите проблематични области, максималниот ефект и минималниот период на созревање се постигнуваат во регионите со максимални тарифи - Регионот Иркутск, Автономен Округ Ханти-Манси, Автономен Округ Чукотка, Автономен Округ Јамало-Ненец итн.

Максималниот ефект и минималниот период на созревање може да се постигнат со замена на моторите со континуирано работење, на пример, пумпни единици за водоснабдување, вентилаторски единици, валавници, како и високо оптоварени мотори, на пример, лифтови, ескалатори, транспортери.

За да се пресмета периодот на созревање, како основа беа земени цените на АД „УралЕлектро“. Сметаме дека е склучен договор за енергетска услуга со претпријатието за замена на моторот ADM 132 M4 на пумпната единица на основа на лизинг. Цена на моторот 11.641 рубли. Цената на работите за нејзина замена (30% од цената) е 3.492,3 рубли. Дополнителни трошоци (10% од цената) 1.164,1 рубли

Вкупни трошоци:

11.641 + 3.492,3 + 1.164,1 = 16.297,4 рубли

Економскиот ефект ќе биде:

11 kW 0,3 1,6423 рубли / kWh 1,18 24 = = 153,48278 рубли. на ден (вклучувајќи ДДВ).

Период на созревање:

16,297,4 / 153,48278 = 106,18 дена или 0,291 години.

За другите капацитети, пресметката дава слични резултати. Со оглед на тоа што времето на работа на моторите во индустриските претпријатија не смее да надмине 12 часа, периодот на враќање не смее да надмине 0,7-0,8 години.

Се претпоставува дека според условите на договорот за лизинг, компанијата што ги заменила моторите со нови, по плаќањето на закупот, во рок од три години плаќа 30 отсто од заштедата на електрична енергија. Во овој случај, приходот ќе биде: 153.48278 365 3 = 168.063,64 рубли. Следствено, замената на еден мотор со мала моќност ви овозможува да добиете приход од 84 до 168 илјади рубли. Во просек, од замена на мотори од една мала комунална компанија, можете да добиете најмалку 4,8 милиони рубли приход. Воведувањето нови мотори со модернизацијата на стандардните ќе овозможи во јавниот сектор и транспортот во многу случаи да одбиваат субвенции за електрична енергија без зголемување на тарифите.

Проектот добива посебно општествено значење во врска со пристапувањето на Русија во СТО. Домашните производители на асинхрони мотори не се во можност да се натпреваруваат со водечките светски производители. Ова може да доведе до банкрот на многу претпријатија кои формираат град. Совладувањето на производството на мотори со комбинирани намотки ќе овозможи не само да се отстрани оваа закана, туку и да стане сериозен конкурент на странските пазари. Затоа, спроведувањето на проектот има политичко значење за земјата.

Новина на предложениот пристап

Во последниве години, поради појавата на сигурни и достапни фреквентни конвертори, контролираните асинхрони погони станаа широко распространети. Иако цената на конверторите останува доста висока (два до три пати поскапи од моторот), тие во некои случаи можат да ја намалат потрошувачката на енергија и да ги подобрат перформансите на моторот, доближувајќи ги до карактеристиките на помалку сигурните мотори со еднонасочна струја. Доверливоста на фреквентните регулатори е исто така неколку пати помала од онаа на електричните мотори. Не секој потрошувач има можност да инвестира толку огромна сума пари за инсталирање на фреквентни регулатори. Во Европа, до 2012 година, само 15% од погоните со променлива брзина се опремени со DC мотори. Затоа, релевантно е да се разгледа проблемот со заштедата на енергија главно во однос на асинхрон електричен погон, вклучително и контролиран со фреквенција, опремен со специјализирани мотори со помала потрошувачка на материјал и цена.

Во светската практика, постојат две главни насоки за решавање на овој проблем.

Првиот е заштеда на енергија со помош на електричен погон со снабдување на крајниот корисник со потребната моќност во секое време. Вториот е производство на енергетски ефикасни мотори кои го исполнуваат стандардот IE-3. Во првиот случај, напорите се насочени кон намалување на цената на фреквентните конвертори. Во вториот случај - за развој на нови електрични материјали и оптимизација на главните димензии на електричните машини.

Во споредба со познатите методи за подобрување на енергетската ефикасност на асинхрониот погон, новината на нашиот пристап лежи во менувањето на основниот принцип на дизајнирање на класичните намотки на моторот. Научната новина лежи во фактот што се формулирани нови принципи за дизајнирање на намотки на моторот, како и за избор на оптимални соодноси на бројот на отворите на роторот и статорот. Врз основа на нив, развиени се индустриски дизајни и шеми на еднослојни и двослојни комбинирани намотки, и за рачно и за автоматско поставување. Од 2011 година, примени се 7 патенти на Руската Федерација за технички решенија. Неколку апликации се разгледуваат во Роспатент. Се подготвуваат барања за патентирање во странство.

Во споредба со познатите, може да се направи погон со фреквенција контролирана врз основа на ОДС со зголемена фреквенција на напонот на напојување. Ова се постигнува поради помали загуби во челикот на магнетното јадро. Цената на таков погон е значително помала отколку кога се користат стандардни мотори, особено, бучавата и вибрациите се значително намалени.

Во текот на тестовите извршени на тест-клупите на пумпната постројка Катаи, стандардниот мотор од 5,5 kW беше заменет со мотор од 4,0 kW од нашиот дизајн. Пумпата ги обезбеди сите параметри во согласност со барањата на спецификациите, додека моторот практично не се загреваше.

Во моментов, се работи на воведување на технологијата во комплексот за нафта и гас (Лукоил, ТНК-БП, Роснефт, фабрика за електрични пумпи Бугулма), во претпријатијата за подземна железница (Меѓународна асоцијација на метро), во рударската индустрија (Лебедински ГОК) и голем број други индустрии.

Суштината на предложениот развој

Суштината на развојот произлегува од фактот дека, во зависност од шемата за поврзување на трифазно оптоварување со трифазна мрежа (ѕвезда или триаголник), може да се добијат два системи на струи кои формираат агол од 30 електрични степени помеѓу векторите на индукција на магнетниот тек. Соодветно на тоа, можно е да се поврзе електричен мотор со трифазна мрежа која нема трифазна намотка, туку шестфазна. Во овој случај, дел од ликвидацијата мора да биде вклучена во ѕвездата, а дел во триаголникот и добиените индукциски вектори на половите од истите фази на ѕвездата и триаголникот мора да формираат агол од 30 електрични степени меѓу себе.

Комбинацијата на две кола во едно намотување овозможува да се подобри обликот на полето во работниот јаз на моторот и, како резултат на тоа, значително да се подобрат главните карактеристики на моторот. Полето во работниот јаз на стандарден мотор може само условно да се нарече синусоидално. Всушност, тоа е зачекорено. Како резултат на тоа, во моторот се појавуваат хармоници, вибрации и вртежи на сопирање, кои имаат негативен ефект врз моторот и ја нарушуваат неговата работа. Затоа, стандардниот асинхрон мотор има прифатливи перформанси само при номинално оптоварување. Кога оптоварувањето е различно од номиналното, карактеристиките на стандардниот мотор се нагло намалени, факторот на моќност и ефикасноста се намалуваат.

Комбинираните намотки овозможуваат и намалување на нивото на индукција на магнетното поле од непарните хармоници, што доведува до значително намалување на вкупните загуби во елементите на магнетното коло на моторот и зголемување на неговиот капацитет за преоптоварување и густината на моќноста. Исто така, овозможува да се направат мотори да работат на повисоки фреквенции на напон за напојување кога се користат челици оценети за работа од 50 Hz. Моторите со комбинирани намотки имаат помал однос на стартната струја при повисоки вртежи на стартување. Ова е од суштинско значење за опремата која работи со чести и продолжени стартувања, како и за опрема поврзана со долги и силно оптоварени мрежи со високо ниво на пад на напон. Тие генерираат помали пречки во мрежата и помалку ја искривуваат формата на напонот за напојување, што е од суштинско значење за голем број објекти опремени со сложена електроника и компјутерски системи.

На сл. 1 го прикажува обликот на полето во стандарден мотор од 3000 вртежи во минута во статор со 24 отвори.

Обликот на теренот на сличен мотор со комбинирани намотки е прикажан на сл. 2.

Од горните графикони може да се види дека обликот на полето на моторот со комбинирани намотки е поблиску до синусоидалниот од оној на стандардниот мотор. Како резултат на тоа, како што покажува искуството, без зголемување на интензитетот на трудот, со помала потрошувачка на материјали, без промена на постоечките технологии, под еднакви други услови, добиваме мотори кои значително ги надминуваат стандардните според нивните карактеристики. За разлика од досега познатите методи за подобрување на енергетската ефикасност, предложеното решение е најмалку скапо и може да се имплементира не само во производството на нови мотори, туку и во ремонт и модернизација на постојниот возен парк. На сл. 3 покажува како механичката карактеристика се променила од замена на стандардното намотување со комбинирано за време на ремонт на моторот.

На ниту еден друг познат начин не е можно толку радикално и ефективно да се подобрат механичките карактеристики на постојната флота на мотори. Резултатите од тестовите на клупата спроведени од Централната фабричка лабораторија на ЗАО УралЕлектро-К, Медногорск, ги потврдуваат декларираните параметри. Добиените податоци ги потврдуваат и резултатите добиени за време на тестовите во NIPTIEM, Владимир.

Просечните статистички податоци за главните енергетски показатели за ефикасност и трошоци, добиени при тестирање на серија модернизирани мотори, ги надминуваат каталошките податоци на стандардните мотори. Заедно, сите горенаведени индикатори обезбедуваат мотори со комбинирани намотки со карактеристики што ги надминуваат најдобрите аналози. Ова беше потврдено дури и на првите прототипови на надградените мотори.

Конкурентни предности

Единственоста на предложеното решение лежи во фактот што конкурентите кои се очигледни на прв поглед се всушност потенцијални стратешки партнери. Ова се објаснува со фактот дека е можно да се совлада производството и модернизацијата на мотори со комбинирани намотки во најкус можен рок во речиси секое специјализирано претпријатие ангажирано во производство или поправка на стандардни мотори. Не бара промени на постојните технологии. За да го направите ова, доволно е да се измени проектната документација што постои во претпријатијата. Ниту еден конкурентен производ не ги нуди овие придобивки. Во овој случај, нема потреба да се добиваат посебни дозволи, лиценци и сертификати. Илустративен пример е искуството од соработката со OAO UralElectro-K. Ова е прво претпријатие со кое е склучен договор за лиценца за право на производство на енергетски ефикасни асинхрони мотори со комбинирани намотки. Во споредба со фреквентните погони, предложената технологија овозможува поголема заштеда на енергија со значително помали капитални инвестиции. За време на работата, трошоците за одржување се исто така значително помали. Во споредба со другите енергетски ефикасни мотори, понудениот производ има пониска цена со исти перформанси.

Заклучок

Областа на примена на асинхрони мотори со комбинирани намотки ги опфаќа речиси сите сфери на човековата активност. Годишно во светот се произведуваат околу седум милијарди парчиња мотори со различни капацитети и дизајни. Денес речиси ниту еден технолошки процес не може да се организира без употреба на електрични мотори. Последиците од големата употреба на овој развој тешко може да се преценат. Во социјалната сфера, тие можат значително да ги намалат тарифите за основните услуги. На полето на екологијата овозможуваат постигнување невидени резултати. Така, на пример, со истата корисна работа овозможуваат трикратно намалување на специфичното производство на електрична енергија и како резултат на тоа нагло намалување на специфичната потрошувачка на јаглеводороди.