에너지 절약 수단으로서의 가변 전기 드라이브
비규제 전기 구동에서 규제로의 전환은 전기 구동을 통해 전기 구동 및 기술 분야에서 에너지를 절약하는 주요 방법 중 하나입니다.
일반적으로 생산 메커니즘의 전기 드라이브의 속도 또는 토크를 제어할 필요성은 기술 프로세스의 요구 사항에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 커터의 이송 속도는 선반에서 공작물 가공의 청결도를 결정하고, 정지하기 전에 자동차의 정확한 위치를 지정하려면 엘리베이터 속도를 줄이는 것이 필요하며, 와인딩 샤프트의 토크를 조정해야 할 필요성은 다음에 의해 결정됩니다. 부상당한 재료의 일정한 장력을 유지하기 위한 조건 등
그러나 기술 조건에 따라 속도를 변경할 필요가 없거나 기술 프로세스의 매개변수에 영향을 미치는 다른(비전기적) 방법이 규제에 사용되는 메커니즘이 많이 있습니다.
우선, 컨베이어, 팬, 팬, 펌프 장치와 같은 고체, 액체 및 기체 제품을 이동하기 위한 연속 운송 메커니즘이 포함됩니다. 이러한 메커니즘의 경우 현재 일반적으로 메커니즘의 부하에 관계없이 작업 본체를 일정한 속도로 움직이는 규제되지 않은 비동기 전기 드라이브가 사용됩니다. 부분 부하에서 일정한 속도의 작동 모드는 증가하는 특징이 있습니다. 특정 에너지 소비 공칭 모드와 비교.
NSC 성능 감소, 소비 전력의 상대적 비율이 유휴 순간을 극복함에 따라 컨베이어의 효율성이 감소합니다. 보다 경제적인 것은 동일한 성능을 제공하지만 당기는 힘의 구성 요소가 일정한 가변 속도 모드입니다.
무화과에서. 1은 유휴 모멘트 Mx = 0, 일정한 (v — const) 및 조정 가능한 (Fg = const) 부하 이동 속도에 대한 ЗМв가있는 컨베이어에 대한 모터 샤프트의 동력 의존성을 보여줍니다. 그림의 음영 부분은 속도 제어로 얻은 에너지 절약을 나타냅니다.
쌀. 1. 컨베이어 성능에 대한 전동기 축의 동력 의존성
따라서 컨베이어 속도가 공칭 값의 60%로 감소하면 모터 축 동력은 공칭 값에 비해 10% 감소합니다. 속도 조절 효과가 높을수록 유휴 토크가 커지고 컨베이어 성능이 크게 저하됩니다.
저부하로 연속 운송 메커니즘의 속도를 줄이면 낮은 특정 에너지 소비로 필요한 작업량을 수행할 수 있습니다. 제품 이동의 기술적 프로세스에서 에너지 소비를 줄이는 순전히 경제적 문제를 해결합니다.
일반적으로 이러한 메커니즘의 속도가 감소하면 기술 장비의 작동 특성이 개선되어 경제적 효과도 나타납니다. 따라서 속도가 감소하면 컨베이어 본체의 마모가 감소하고 액체 및 가스 공급 기계에서 발생하는 압력 감소로 인해 파이프 라인 및 피팅의 수명이 증가하며 이러한 제품의 과도한 소비도 제거됩니다.
기술 분야의 효과는 종종 에너지 절약으로 인한 것보다 훨씬 더 높은 것으로 밝혀지므로 에너지 측면만 평가하여 그러한 메커니즘에 대해 제어된 전기 드라이브를 사용하는 것이 바람직하다고 결정하는 것은 근본적으로 잘못된 것입니다.
삽 기계의 속도 제어.
액체 및 가스 공급을 위한 원심 메커니즘(팬, 펌프, 팬, 압축기)은 국가 전체에서 특정 에너지 소비를 크게 줄일 수 있는 가장 큰 잠재력을 가진 주요 일반 산업 메커니즘입니다. 원심 메커니즘의 특별한 위치는 일반적으로 긴 작동 모드와 함께 대규모, 고출력으로 설명됩니다.
이러한 상황은 국가의 에너지 균형에서 이러한 메커니즘의 상당 부분을 결정합니다.펌프, 팬, 컴프레서용 구동 모터의 총 설치 용량은 모든 발전소 용량의 약 20%이며, 팬 하나만으로도 국내에서 생산되는 전체 전기의 약 10%를 소비합니다.
원심 메커니즘의 작동 특성은 유량 Q에 대한 헤드 H와 유량 Q에 대한 전력 P의 의존 형태로 표시됩니다. 정지 작동 모드에서 원심 메커니즘에 의해 생성된 헤드는 다음과 같이 균형을 이룹니다. 액체 또는 가스를 전달하는 유체 또는 공기 역학 네트워크의 압력.
압력의 정적 구성 요소는 펌프에 대해 결정됩니다. 사용자와 펌프의 레벨 사이의 측지선 차이에 의해 결정됩니다. 팬들을 위한 — 자연스러운 매력; 팬 및 컴프레서용 — 네트워크(저장소)의 압축 가스 압력에서.
펌프와 네트워크의 Q-H 특성의 교차점에 따라 매개변수 H-Hn 및 Q — Qn이 결정됩니다. 일정한 속도로 작동하는 펌프의 유량 Q 조절은 일반적으로 출구의 밸브에 의해 수행되며 네트워크의 특성이 변경되어 유량 QA * <1이 다음에 해당합니다. 펌프 특성과의 교차점.
쌀. 2. 펌핑 유닛의 Q-H 특성
전기 회로와 유사하게 밸브를 통한 흐름 조절은 회로의 전기 저항을 증가시켜 전류를 조절하는 것과 유사합니다. 분명히 이 제어 방법은 조절 요소(저항기, 밸브)에서 비생산적인 에너지 손실을 수반하기 때문에 에너지 관점에서 효율적이지 않습니다. 밸브 손실은 그림의 음영 영역으로 특징지어집니다. 1.
전기 회로에서와 같이 사용자보다 에너지원을 조절하는 것이 더 경제적입니다. 이 경우 소스 전압의 감소로 인해 전기 회로의 부하 전류가 감소합니다. 유압 및 공기 역학 네트워크에서 임펠러의 속도를 줄임으로써 실현되는 메커니즘에 의해 생성되는 압력을 줄임으로써 유사한 효과를 얻을 수 있습니다.
속도가 변경되면 원심 메커니즘의 작동 특성은 Q * = ω *, H * = ω *2, P * = ω *3 형식의 유사성 법칙에 따라 변경됩니다.
특성이 지점 A를 통과하는 펌프 임펠러 속도:
속도 조절 중에 펌프가 소비하는 전력에 대한 표현은 다음과 같습니다.
자연 추력에 의해 결정되는 머리의 정적 구성 요소가 Hx보다 훨씬 작기 때문에 속도에 대한 순간의 2차 의존성은 주로 팬의 특징입니다. 기술 문헌에서 속도에 대한 순간의 대략적인 의존성이 때때로 사용되며 원심 메커니즘의 이러한 속성을 고려합니다.
M* = ω *n
여기서 n = 2 at Hc = 0 및 nHc> 0. 계산 및 실험에 따르면 n=2 - 5이며 큰 값은 상당한 배압이 있는 네트워크에서 작동하는 압축기의 특성입니다.
일정 속도와 가변 속도에서 펌프 작동 모드를 분석한 결과 ω= const에서 과도한 에너지 소비가 매우 중요한 것으로 나타났습니다. 예를 들어, 매개변수가 있는 펌프의 작동 모드 계산 결과는 Hx * = 1.2 아래에 표시됩니다. 배압이 다른 네트워크에서 Px*= 0.3 Зс:
주어진 데이터는 제어된 전기 드라이브가 소비된 전기 소비를 크게 줄일 수 있음을 보여줍니다. 첫 번째 경우 최대 66%, 두 번째 경우 최대 41%입니다. 실제로 이 효과는 여러 가지 이유로(밸브의 부재 또는 오작동, 수동 작동) 밸브에 의한 조절이 전혀 적용되지 않아 전력 소비가 증가할 뿐만 아니라 유압 네트워크의 과도한 노력과 비용.
상수 매개변수가 있는 네트워크에서 단동식 원심 메커니즘의 에너지 문제는 위에서 논의되었습니다. 실제로 원심 메커니즘의 병렬 작동이 있으며 네트워크에는 종종 가변 매개변수가 있습니다. 예를 들어, 광산 네트워크의 공기 역학적 저항은 벽의 길이 변화에 따라 변하고, 급수 네트워크의 유체 역학적 저항은 낮 동안 변화하는 물 소비 방식 등에 따라 결정됩니다.
원심 메커니즘의 병렬 작동으로 두 가지 경우가 가능합니다.
1) 모든 메커니즘의 속도가 동시에 그리고 동시에 조절됩니다.
2) 하나의 메커니즘 또는 메커니즘 일부의 속도가 규제됩니다.
네트워크 매개변수가 일정하면 첫 번째 경우 모든 메커니즘이 위의 모든 관계가 유효한 하나의 등가물로 간주될 수 있습니다. 두 번째 경우, 메커니즘의 규제되지 않은 부분의 압력은 규제된 부분에 배압과 동일한 영향을 미치며 매우 중요하므로 여기에서 전기 절약이 공칭 전력의 10-15%를 초과하지 않습니다. 기계의.
가변 네트워크 매개변수는 원심 메커니즘과 네트워크의 협력 분석을 매우 복잡하게 만듭니다. 이 경우 제어되는 전기 드라이브의 에너지 효율은 경계가 네트워크 매개 변수의 한계 값과 원심 메커니즘의 속도에 해당하는 영역의 형태로 결정될 수 있습니다.
이 주제에 대해서도 다음을 참조하십시오. VLT AQUA 펌프 장치용 드라이브 주파수 변환기