Визначення енергоефективності роботи асинхронних двигунів

Одним з перспективних напрямків енергозбереження є розвиток регульованого ЕП на базі АД з перетворювачем частоти. Регульований ЕП на базі АД має ряд переваг перед іншими ЕП, у числі яких енергозбереження, ресурсозбереження. Кількісною оцінкою цих якостей є енергетичні показники, такі як потужність, коефіцієнт корисної дії, коефіцієнт потужності. В роботах ряду дослідників показано, що існуючі методи оцінки енергоефективності роботи електричних машин морально застаріли внаслідок збільшення кількості електроприводів змінного струму, що працює при несинусоїдних струмах і напругах, а також мають певний ступінь вихідної або набутої конструктивної параметричної несиметрії. Статистика та експериментальні дані показують, що з урахуванням збільшення сумарних втрат в двигуні після кожного капітального ремонту та зростання вартості цих ремонтів подальша експлуатація цього АД стає економічно не доцільною. Адекватне визначення енергетичної ефективності роботи АД, та своєчасна його заміна дозволять значно скоротити витрати підприємства, які пов’язані з позаплановими ремонтами двигуна, з простоєм виробництва під час таких ремонтів, зі збільшенням вартості подальших ремонтів, зі зростом сплати за спожиту електроенергію.

До результатів роботи за цим напрямом можна віднести наступне:

- розроблено метод опосередкованого визначення енергетичних параметрів АД, який дозволяє оцінити його енергетичну ефективність роботи і технічний стан в умовах неякісності напруги живлення, конструктивної й параметричної несиметрії електричної машини роботи лише на основі миттєвих значень фазних струмів і напруг статора, за кривими складових сумарних втрат, коефіцієнта потужності, миттєвого ККД статора, ротора та машини в цілому, електромагнітного моменту. Перевага розробленого методу полягає в тому, що він дозволяє витрачати менше часу на аналіз даних у порівнянні з методами, що передбачають розкладання сигналів струму й напруги на гармонічні складові. Запропонований метод може бути використаний як основа для створення систем визначення залишкового ресурсу працездатності АД, систем компенсації конструктивної й параметричної несиметрії АД й оптимізації режимів енергоспоживання на основі частотно-регульованого електропривода;

- результати математичного моделювання та експериментальні дані довели, що розрахунок електромагнітного моменту можна проводити як на основі миттєвих потужностей, так і на основі похідних потокозчеплень. Однак необхідно враховувати недолік методу визначення електромагнітного моменту через потокозчеплення пов’язаній з інтегруванням змінних, що вимагає відомих початкових умов. Використання розрахованого електромагнітного моменту дозволяє побічно розрахувати кутову частоту обертання двигуна, яка необхідна для визначення потужності на валу АД та інших енергетичних параметрів. При непрямому розрахунку швидкості обертання АД метод визначення електромагнітного моменту на основі похідних потокозчеплень дає кращий збіг з експериментальною кривою за критерієм середньоквадратичного відхилення;

- на основі запропонованого методу визначення енергетичних параметрів АД була розроблена оптимальна за потоком система керування, яка дозволяє оптимізувати енергоспоживання АД в умовах недовантаження та при роботі в режимі неробочого ходу;

- на основі запропонованого методу розрахунку енергетичних параметрів АД був розроблений алгоритм визначення оптимального строку експлуатації АД за критерієм мінімальних витрат, що також дозволяє розраховувати вартість експлуатації двигуна за визначений період та економічну вигоду прийнятого рішення. З урахуванням того факту, що парк двигунів промислового підприємства становить досить велику кількість одиниць різної потужності, то економічний ефект буде ще більш відчутним.