Зниження напруги на затискачах електродвигуна

При неможливості заміни малозавантажених двигунів варто перевірити доцільність зниження напруги на їх затискачах. Зниження напруги живлення АД призводить до зменшення споживання реактивної потужності (за рахунок зниження струму намагнічування) і, тим самим, до підвищення cosj. При цьому одночасно зменшуються втрати активної потужності, тобто збільшується ККД двигуна. У деяких випадках зниження напруги потрібно тільки для запуску двигуна, й регулятори можна назвати регуляторами пуску. В інших випадках можлива тривала робота двигунів при знижених напругах, що забезпечується за допомогою регуляторів напруги. При цьому регулятор використовується і для запуску електродвигуна. Можливі такі методи зниження напруги в малозавантажених асинхронних двигунів:

·перемикання статорної обмотки з "трикутника" на "зірку";

·секціонування статорних обмоток;

·зниження напруги в силових колах підприємств перемиканням відгалуджень понижуючих трансформаторів;

·застосування регульованого електропривода, що дозволяє змінювати напругу на статорі АД у функції навантаження (ЧРП, ТРН-АД).

Перемикання статорної обмотки АД з "трикутника" на "зірку", як правило, рекомендують для двигунів напругою до 1000В, завантажених менше ніж на 30%. Ефективність заходів пояснюється рис. 3.8 (тут представлені графіки для значень cos j_н = 0,78; 0,82; 0,86; 0,9).

Величина моменту, що розвивається асинхронним двигуном, пропорційна квадрату напруги живильної мережі. Тому при перемиканні обмоток статора з "трикутника" на "зірку" внаслідок зниження моменту необхідно робити перевірку за перевантажувальною здатністю й величиною пускового моменту.

Секціонування рекомендується, якщо неможливо скористатися попереднім способом. Якщо двигуни виготовлені з паралельними секціями в статорній обмотці, то секціонування здійснюють шляхом перепаювання лобових з'єднань обмотки. Якщо ж обмотка виконана одним проводом, то перемикання секцій обмотки можливе лише при капітальному ремонті.

Рис. 3.8

Перемикання відгалуджень понижуючого трансформатора часто застосовують на практиці. Це стає можливим, якщо до трансформатора не під’єднанні одночасно інші приймачі, які не допускають зниження напруги на їх затискачах. Знижуючи напругу живильної мережі, варто пам'ятати, що при цьому зростають втрати й у самій мережі. А в трансформаторах сумарні втрати активної потужності при зміні напруги в більшості випадків незмінюються.

Зниження напруги впливає й на тепловий режим асинхронних двигунів. Так, при номінальному навантаженні й номінальній частоті живильної мережі зниження напруги на 10% призводить до росту перегріву двигуна також на 10%. Однак варто враховувати, що при завантаженні двигуна, що становить 90%, припустимо знижувати напругу на 13%, а при k_З = 0,8 – напругу можна знижувати на 22%, без небезпеки перегріву двигуна понад припустимий.

На практиці використовують відключення частини приводних двигунів при недовантаженні, наприклад малозавантажених конвеєрів. Але це недоцільно, оскільки через обертання працюючими двигунами непрацюючих приводних блоків втрати потужності майже не зменшуються. А зношування редукторів, пов'язаних з непрацюючими двигунами, може бути не менше, ніж у працюючих.

Рис. 3.9

На рис. 3.9 а, наведені залежності струму від напруги при різних моментах навантаження. Як видно, при кожному навантаженні АД є така напруга, при якоій споживаний двигуном струм мінімальний.

Штрихова лінія, проведена через точки мінімумів струму для кожного навантаження, визначає закон регулювання напруги у функції струму.

При реалізації такого закону, при будь-якому навантаженні з мережі споживається мінімальний струм. Це призводить до істотного підвищення ККД електропривода й ефективного використання встановленої потужності АД.

На рис. 3.9,б представлені робочі характеристики електропривода зі змінним навантаженням, що живиться від мережі із частотою 50 Гц і номінальною напругою 220В (суцільні лінії) та від частотного перетворювача (пунктирні).

Як видно з характеристик, при зменшенні навантаження від номінальної (Р_2н=750 Вт) до мінімальної (200 Вт) при живленні АД (4АМ71В) від енергозберігаючого пристрою в порівнянні з нерегульованим електроприводом, споживана двигуном потужність Р_п зменшується від 8,7 до 61%, коефіцієнт корисної дії η збільшується від 7 до 43%, коефіцієнт потужності cosφ від 6 до 36%.

Рівень оптимальної фазної напруги U_ф.опт при тих само діапазонах зміни потужності на валу АД зменшується до 50% номінального U_ф.н. Таким чином, застосування енергозберігаючого пристрою істотно поліпшує техніко-економічні й енергетичні показники установки.