Пастаўшчыкі прылад зваротнай сувязі па энергіі пераўтваральнікаў частаты нагадваюць вам, што ў сучаснай прамысловай аўтаматызаванай вытворчасці сфера прымянення помпаў, вентылятараў і іншага абсталявання становіцца ўсё больш шырокай. Спажыванне імі электраэнергіі, страты на дросель перагародак, клапанаў і іншага абсталявання, а таксама штодзённыя выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне і рамонт складаюць амаль 20% ад сабекошту. Гэта значныя вытворчыя выдаткі. З развіццём эканомікі, паглыбленнем рэформаў і ўзмацненнем рынкавай канкурэнцыі, энергазберажэнне і скарачэнне спажывання паступова сталі важным сродкам паляпшэння якасці прадукцыі і зніжэння вытворчых выдаткаў.
1. Асноўная тэорыя тэхналогіі энергазберажэння са зменнай частатой
Асноўны прынцып тэхналогіі пераўтварэння частаты заключаецца ў тым, што на працягу доўгага часу частата пераменнага току, які выкарыстоўваецца электраабсталяваннем, падтрымліваецца ў фіксаваным стане. Прымяненне тэхналогіі пераўтварэння частаты заключаецца ў тым, каб зрабіць частату рэсурсам, які можна свабодна рэгуляваць і выкарыстоўваць. У наш час найбольш актыўнай і хутка развіваючайся тэхналогіяй зменнай частаты з'яўляецца тэхналогія рэгулявання хуткасці са зменнай частатой.
Тэхналогія пераўтварэння частаты ўключае ў сябе камп'ютэрныя тэхналогіі, тэхналогіі сілавой электронікі і тэхналогіі перадачы сігналаў па кліках. Гэта комплексная тэхналогія, якая спалучае механічнае абсталяванне і моцны і слабы электрычны ток. Яна адносіцца да пераўтварэння сігналу току прамысловай частаты ў іншыя частоты, што ў асноўным дасягаецца з дапамогай паўправадніковых кампанентаў. Затым пераменны ток пераўтвараецца ў пастаянны ток, і інвертар рэгулюе ток і напружанне, адначасова дасягаючы плаўнай рэгуляцыі хуткасці электрамеханічнага абсталявання. Карацей кажучы, тэхналогія пераўтварэння частаты заключаецца ў кіраванні хуткасцю рухавіка шляхам змены частаты току, тым самым эфектыўна кіруючы абсталяваннем рухавіка. Усё гэта дасягаецца за кошт штогадовага павелічэння частаты току і хуткасці рухавіка. Характарыстыкай тэхналогіі пераўтварэння частаты з'яўляецца тое, што яна можа забяспечыць плаўную працу рухавіка, аўтаматычна кіраваць паскарэннем і запаволеннем, а таксама знізіць спажыванне энергіі, адначасова павышаючы эфектыўнасць працы.
У штодзённым выкарыстанні пераўтваральнікаў частоты ў асноўным выкарыстоўваюцца прамое кіраванне крутоўным момантам і вектарнае кіраванне. У будучыні ў развіцці пераўтваральнікаў частоты будуць выкарыстоўвацца штучныя нейронныя сеткі і метады невыразнай самааптымізацыі кіравання. Больш за тое, па меры развіцця пераўтваральнікаў частоты іх паўнавартаснасць будзе расці. Акрамя выканання асноўных функцый рэгулявання хуткасці, яны таксама маюць унутрана зададзеныя функцыі сувязі, праграмуемыя функцыі і функцыі ідэнтыфікацыі параметраў.
2. Прынцып энергазберажэння пераўтваральніка частаты
2.1 Метады энергазберажэння са зменнай частатой
Згодна з механікай вадкасці, магутнасць = ціск * расход. Расход і хуткасць у ступені адзінкі прапарцыйныя, ціск прапарцыйны квадрату хуткасці, а магутнасць прапарцыйная кубу хуткасці. Калі эфектыўнасць вадзянога помпы фіксаваная, то пры памяншэнні расходу хуткасць будзе памяншацца прапарцыйна, і выходная магутнасць таксама будзе памяншацца ў кубічнай залежнасці. Такім чынам, хуткасць вадзянога помпы прыблізна прапарцыйная спажыванай магутнасці рухавіка. Напрыклад, калі рухавік вадзянога помпы магутнасцю 55 кВт круціцца на хуткасці 80% ад першапачатковай, яго спажываная магутнасць складае 28 кВт/г, а эканомія энергіі — 48%. Але калі хуткасць знізіць на 50% ад першапачатковай, спажываная магутнасць складзе 6 кілават у гадзіну, а эканомія энергіі дасягне 87%.
2.2 Выкарыстанне кампенсацыі каэфіцыента магутнасці для эканоміі энергіі
Рэактыўная магутнасць не толькі прыводзіць да нагрэву абсталявання і павелічэння зносу правадоў, але, самае галоўнае, зніжэнне каэфіцыента магутнасці прыводзіць да зніжэння актыўнай магутнасці электрасеткі. У выніку ў лініях электраперадач спажываецца вялікая колькасць рэактыўнай энергіі, што прыводзіць да зніжэння эфектыўнасці абсталявання і сур'ёзных страт. Пасля выкарыстання прылады рэгулявання хуткасці са зменнай частатой страты рэактыўнай магутнасці яшчэ больш зніжаюцца дзякуючы фільтруючаму кандэнсатару ўнутры пераўтваральніка частаты, што павялічвае актыўную магутнасць электрасеткі.
2.3 Выкарыстанне метаду плаўнага пуску для эканоміі энергіі
З-за таго, што рухавік запускаецца праз Y/D або прамы пуск, пускавы ток у чатыры-сем разоў перавышае намінальны, што можа сур'ёзна паўплываць на электрасетку і электрамеханічнае абсталяванне. Акрамя таго, гэта патрабуе вельмі высокай магутнасці электрасеткі, што прыводзіць да адносна вялікага току падчас запуску і прыводзіць да значнай шкоды клапанам і перагародкам падчас вібрацыі, што таксама вельмі негатыўна ўплывае на тэрмін службы трубаправодаў і абсталявання. Выкарыстанне пераўтваральнікаў частаты выкарыстоўвае функцыю мяккага пуску, каб ток запускаўся з нуля, і максімальнае значэнне не перавышае намінальны ток. Такім чынам, уздзеянне на электрасетку і патрабаванні да магутнасці крыніцы харчавання значна зніжаюцца, а тэрмін службы клапанаў і абсталявання значна павялічваецца.
3. Прыклады прымянення энергазберагальнай тэхналогіі са зменнай частатой
У якасці прыкладу для мадэрнізацыі энергазберагальнага абсталявання са зменнай частатой мы выкарысталі ўстаноўку рэгулятара хуткасці з пераменнай частатой на цыркуляцыйным вадзяным помпа магутнасцю 160 кВт. Мы праверылі спажыванне электраэнергіі да і пасля мадэрнізацыі і атрымалі вельмі здавальняючыя вынікі.
3.1 Рэжым кіравання перад пераўтварэннем частаты
Пры працы цыркуляцыйнага вадзянога помпы, калі хуткасць патоку змяняецца з-за патрабаванняў працэсу, неабходна рэгуляваць адкрыццё выхаднога і ўваходнага клапанаў помпы, каб змяніць фактычную хуткасць патоку. Гэты метад рэгулявання называецца дросельнай рэгуляваннем. У гэтым прыкладзе адкрыццё выхаднога і ўваходнага клапанаў складае каля 60%. З пункту гледжання выкарыстання энергіі гэта вельмі неэканамічны метад рэгулявання.
3.2 Рэжым кіравання пасля пераўтварэння частаты
Пры працы цыркуляцыйнага вадзянога помпы, калі хуткасць патоку змяняецца з-за патрабаванняў працэсу, як уваходны, так і выхадны клапаны цалкам адкрываюцца. Рэгулюючы хуткасць рухавіка, можна знайсці падыходную новую рабочую кропку для атрымання патрэбнай хуткасці патоку. У залежнасці ад фактычнай сітуацыі і патрэб на месцы можна рэалізаваць ручное або аўтаматычнае кіраванне. У гэтым прыкладзе, паколькі няма неабходнасці часта рэгуляваць хуткасць патоку, фактычная рабочая частата рухавіка вызначаецца роўнай 40 Гц у залежнасці ад фактычнай сітуацыі і патрэб на месцы, а ручное кіраванне выкарыстоўваецца ў асноўным для эканоміі энергіі.
4. Змены ў працы пасля выкарыстання сістэмы рэгулявання хуткасці са зменнай частатой
Дасягнуты цалкам мяккі пуск. Пры запуску рухавіка хуткасць ротара паступова павялічваецца ў залежнасці ад частаты ўваходнага напружання, што прыводзіць да плыўнага павелічэння хуткасці. Час запуску ўсёй сістэмы ўстаноўлены прыкладна на 20 секунд, што не акажа ніякага ўплыву на сістэму і больш плаўнае, чым пры першапачатковым спосабе запуску.
Ток, які выкарыстоўваецца ў электрасетцы, таксама быў значна зніжаны, што робіць выкарыстанне электраабсталявання больш бяспечным. Адначасова, са зніжэннем частаты, хуткасць рухавіка таксама зніжаецца, што зніжае механічны знос і значна зніжае верагоднасць паломкі і выдаткі на абслугоўванне. Трансфарматар, які забяспечвае электрычнай энергіяй вадзяны помпа, дазволіў зэканоміць большую частку магутнасці крыніцы харчавання. Проста змяншаючы актыўную нагрузку, зэканомленая магутнасць складае прыблізна 50 кілават, што павышае эфектыўнасць выкарыстання абсталявання. Каэфіцыент магутнасці рухавіка таксама адпаведна паляпшаецца, што робіць працу рухавіка больш эканамічнай.
Выкарыстанне тэхналогіі пераўтварэння частаты палепшыла якасць прадукцыі, знізіла спажыванне энергіі, зэканоміла энергію і яшчэ больш павялічыла эканамічныя выгады прадпрыемстваў. Прымяненне тэхналогіі рэгулявання хуткасці пераўтварэння частаты патрабуе пераўтварэння гэтага абсталявання для дасягнення энергазберажэння.