2.3 Енергозбереження в емса з керованими електродвигунами

Питання енергозбереження в керованих ЕМСА та ЕП зумовлю­ється головним технологічним завданням і визначається вимогою забезпечення розрахункових параметрів технологічного об'єкта при мінімальних витратах електричної енергії одиницю продукції:

(6)

де W— загальні витрати електричної енергії в ЕМС за деякий час ро­боти; Q_д — дійсна продуктивність технологічної установки (об'єкта керування) за такий самий інтервал часу.

У більшості технологічних установок номінальний режим уста­новки за правильного розрахунку і вибору елементів ЕП має відпо­відати номінальному режиму роботи електропривода. При цьому електродвигун і технологічний об'єкт працюють у зоні максималь­ного значення відповідних ККД, що забезпечує номінальний ККД ЕМСА в цілому і номінальну продуктивність технологічної установки.

Водночас у деяких складних технологічних установках при бага­товимірних електромеханічних системах автоматичною керування (ЕМСАК) з багатодвигуновою системою ЕП можливе виникнення потреби в компромісних рішеннях щодо доцільності збереження номінальних режимів із енергозбереження одночасно в ЕП і техно­логічному об'єкті. Так, у деяких вугледобувних машинах, роторних екскаваторах, складних обробних верстатах із багатодвигуновими ЕП, виходячи з особливостей технологічної установки і зовнішніх умов, для одержання мінімуму витрат електричної енергії на одиницю продукції слід узгоджувати швидкості руху окремих ЕП та об'єкта при деяких їх співвідношеннях, залежно від зміни зов­нішніх чинників. (Наприклад, оптимальне співвідношення швид­костей різання вугілля виконавчим органом деяких вугледобувних машин і подачі машини вздовж вугільного масиву залежить від ха­рактеристик вугілля. Тому зі зміною характеристик вугілля для підтримання оптимального співвідношення швидкостей може ста­тися, що один з ЕП має відходити від свого номінального режиму по швидкості (тим самим і від номінального значення свого ККД), забезпечуючи оптимальний режим по енергозбереженню ЕМСАК в цілому.) Аналогічна задача може виникати під час роботи роторно­го екскаватора, коли швидкість обертання роторного колеса (швид­кість різання) має узгоджуватися зі швидкістю руху роторного ко­леса вздовж лінії забою.

При цьому питання технічної економічності роботи кожного окремого електропривода замінюється вимогою одержання опти­мального режиму по енергозбереженню технологічної установки в цілому, що потребує компромісного рішення, виходячи із загальних інтересів всього комплексу (установки).

Пошук компромісних енергозберігаючих рішень у відповідних системах ЕП – технологічний об'єкт достатньо складне, вони визна­чаються особливостями конкретного об'єкта, прийнятим способом керування, властивостями ЕП та характером зміни зовнішніх умов.

Пріоритетним питанням під час розробки ЕМСАК є визначення способу керування продуктивності об'єкта. Наприклад, якщо мова йде про ЕМСАК турбомеханізмів, то можливе використання двох варіантів керування продуктивністю:

• технологічне - за допомогою напрямних апаратів для венти­ляторів; поворотом лопаток робочого колеса (вентилятори, насоси); зміною положення засувок на нагнітальному трубо­проводі (для всіх турбомеханізмів);

• електричне (точніше електромеханічне) - реалізується завдяки керуванню швидкості руху електродвигуна, від якої залежить продуктивність технологічної установки.

Дослідження показали, що найефективнішими є електромеханічні способи керування.

Вибір методу плавного керування ЕП, як відомо, залежить від типу двигуна, особливостей поставленого завдання, техніко-економічних показників відповідної системи керованого ЕП. Найбільш поширеними є:

• системи ЕП на основі асинхронних електродвигунів із короткозамкненим ротором при частотному керуванні;

• системи ЕП змінного струму з векторним керуванням;

• системи керування за напругою статора двигуна при незнач­ному діапазоні керування ЕП та відсутності особливих вимог відносно точності;

• системи на основі асинхронно-вентильного каскаду,

Крім методів плавного керування ЕП, застосовується також дис­кретне керування двигунів змінного струму за стрибкоподібної зміни навантаження (наприклад, за рахунок перемикання числа пар полюсів обмотки статора).

Остаточний вибір електричного методу керування потребує техніко-економічного порівняння варіантів відповідно до конкрет­них умов роботи ЕМСАК.

Головними критеріями оцінки є:

• капітальні та експлуатаційні витрати;

• надійність;

• ефективність енергозбереження.