Потужність електродвигуна
Ми часто стикаємося зі спірними точками зору на досить прості речі, які стосуються фізики, тому заздалегідь просимо вибачення у фахівців за просту мову та «розжовування». У цій статті ми детально розберемо поняття потужності електродвигуна, методи знаходження потужності з мережі, що споживається, а також спробуємо зрозуміти як можна заощадити на електроенергії. Відразу обмовимося, що будемо розбирати асинхронний тип електродвигуна як найчастіше використовуваний.
Отже, будь-який електродвигун має базові характеристики, які вказує завод-виробник на шильді кожного виробу.
Як бачимо, на шильді вказано:
1) Тип електродвигуна та заводський номер
2) Кількість фаз 3, частота струму 50 Hz, підключення трикутник/зірка 220/380В, номінальні струми 2,7/1,6А
3) Номінальна потужність електродвигуна на валу 0,55 кВт, номінальна частота обертання валу 1360 об/хв, ККД 75%, косинус фі 0,71
4) Режим роботи S1 (постійний), клас ізоляції обмоток F, ГОСТ
5) Ступінь захисту від пилу та вологи IP54, рік випуску
Як визначити яка споживана потужність електродвигуна від мережі? Для початку розберемося у поняттях. Номінальна потужність електродвигуна, яка вказується на шильдику електродвигуна це та потужність, яку електродвигун видає в номінальному режимі роботи за умови збалансованої оптимальної роботи всього механізму, який наводять електродвигуном. Кожен механізм має свою енергетичну характеристику та оптимальний режим роботи з погляду енергоспоживання. Таким чином, перше завдання, яке варто вирішити для досягнення мінімізації споживаної енергії – це правильний підбірелектродвигуна для приводу того чи іншого механізму
Легко помітити, що в навантажених режимах роботи таких як пуск, робота під навантаженням, номінальний режим, гальмування, струми в обмотках збільшуються, підвищуються ЕРС, момент, що крутить, на валу і т.д. Звідси випливає друге завдання, яке слід вирішити для зниження споживаної потужності електродвигуна – завдання зниження лінійних струмів у режимах високого споживання електроенергії.
Шляхом регулювання частоти струму
Цей метод отримав поки що найбільшого поширення незважаючи на високі витрати на використання, частотне регулювання проводиться за допомогою спеціальних частотних перетворювачів, вартість яких часто перевищує в кілька разів вартість самого електроприводу. Дуже безпечний та ефективний метод зниження миттєвої потужності електродвигуна.
Регулювання напруги
Економія електроенергії шляхом регулювання частоти обертання електродвигуна плавною зміною напруги живлення за допомогою регулятора напруги. Цей метод застосовується у деяких випадках, проте небезпечний зупинками електродвигуна через т.зв. перекидання, коли момент опору механізму вище, ніж потужність електродвигуна на валу внаслідок непропорційного зниження напруги живлення. Такий метод локально знизити потужність електродвигуна вимагає додаткових засобів контролю режимів роботи електродвигуна, контролю температури обмоток, контролю частоти обертання, потужності електродвигуна на валу.
Вирішення питання впливу несиметричності напруги мережі на потужність електродвигуна.
Якість напруги мережі безпосередньо впливає споживання електроенергії. На симетричність напруги впливають самі споживачі електроенергіїнерівномірним навантаженням за фазами, використовуючи пристрої нелінійного навантаження. Найвагоміші творці нелінійного навантаження - підстанції електротранспорту. Через несиметричність напруги в асинхронному двигуні створюється еліптичне магнітне поле і кілька моментів, що крутять, один з яких гальмує систему і витрачає енергію.
Реактивна потужність електродвигуна. Використання компенсаторів.
Як відомо, потужність, що споживається з мережі електрообладнанням, складається з ряду складових, головними з яких є активна і реактивна потужність. Останні роки у світі динамічно розвивається напрямок запровадження компенсаторів реактивної потужності, що дозволяє економити електроенергію промисловим споживачам.
Мікроконтролери
Також перспективним напрямом по економії електроенергії при використанні асинхронних двигунів є впровадження мікроконтролерів, які дозволяють в режимі реального часу моніторити момент опору обладнання і співвідносити його з крутним моментом електродвигуна. При зниженні моменту опору мікроконтролер передає команду регулятору напруги. Така компенсація реалізується без зміни частоти обертання, тому застосовна тільки для обладнання, що не потребує регулювання частоти.