Асинхронный двигатель – основа энергосберегающих

XVII Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»
АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ – ОСНОВА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ
ДЛЯ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА
Уварова Т.С.
Научный руководитель: Муравлева О.О., доцент
Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30
E-Mail: tusra_uwa@mail.ru
Повышение энергоемкости производства, количества техники, задействованной в производственных процессах, а также постоянный рост цен
на энергоносители является серьёзным фактором,
увеличивающим важность вопроса об экономии
электроэнергии. Универсальных способов экономить электроэнергию на данный момент не существует, но разработаны методики, технологии и
устройства, помогающие вывести энергосбережение на качественно новый уровень.
Актуальность проблемы в настоящее время
обусловлена неэффективным использованием
природных и материальных ресурсов, значительным удорожанием производства тепловой и электрической энергии. С возрастанием цен на электроэнергию проблема энергосбережения приобретает особую актуальность. Затраты на мероприятия по экономии 1 кВт мощности в 4-5 раз дешевле стоимости вновь вводимого 1 кВт мощности.
Цель работы рассмотреть асинхронный двигатель, как основу энергосберегающих технологий
для народного хозяйства.
Асинхронные двигатели (АД) преобразовывают до 40% всей вырабатываемой в России электроэнергии – около 400 ТВтч в год [1]. Асинхронные двигатели – наиболее распространенный вид
электрических машин, потребляющих в настоящее
время около 40% всей вырабатываемой электроэнергии. Их установленная мощность постоянно
возрастает.
Статистика использования электроэнергии в
мире демонстрирует ускорение темпов ее потребления. Среди потребителей электроэнергии бесспорным лидером является электропривод. Этим
объясняется быстрорастущий интерес к электроприводу для индустриальной техники, в том числе
к разработке и внедрению регулируемого электропривода в системах холодного и горячего водоснабжения и теплоснабжения коммунальных
хозяйств. Анализ рынка автоматизированного
электропривода указывает на то, что наибольшим
спросом пользуется регулируемый электропривод
на базе асинхронных электродвигателей. Реальное
энергосбережение можно обеспечить при замене
нерегулируемого электропривода с АД, который
повсеместно применяется, регулируемым электроприводом. На рис.1 показаны доли потребления электроэнергии наиболее массовыми потреби-
телями по данным экспертов Европейского союза,
а на рис. 2 – распределение электроприводов по
мощности двигателей.
Рис. 1. Потребление электроэнергии
Рис. 2. Распределение электроприводов
по мощности двигателей
Мощные двигатели (> 75 кВт), чаще других
оборудованные средствами регулирования, составляют лишь 23%. Основная же масса (77%)-это
электроприводы малой (0,75-7,5 кВт) и средней
(7,5-75 кВт) мощности – как правило, нерегулируемые, снабженные асинхронными двигателями
с короткозамкнутым ротором. Мы считаем, что
начинать работу целесообразно с насосных установок, которых большое количество, и потребляют они значительную часть энергоресурсов. Переход применение регулируемого электропривода на
базе асинхронных двигателей может обеспечить
до 60 % экономии электроэнергии, существенное
увеличение ресурса работы и недостижимые ранее
функциональные возможности [2].
Потребности народного хозяйства удовлетворяются главным образом двигателями основного
552
Секция 4. Электромеханика
исполнения единых серий общего назначения, т.е.
применяемых для привода механизмов, не предъявляющих особых требований к пусковым характеристикам, скольжению, энергетическим показателям, шуму и т.п. Вместе с тем в единых сериях
предусматривают также электрические и конструктивные модификации двигателей, модификации для разных условий окружающей среды,
предназначенные для удовлетворения дополнительных специфических требований отдельных
видов приводов и условий их эксплуатации. Модификации создаются на базе основного исполнения серий с максимально возможным использованием узлов и деталей этого исполнения.
В некоторых приводах возникают требования,
которые не могут быть удовлетворены двигателями единых серий. Для таких приводов созданы
специализированные двигатели, например энергосберегающие, электробуровые, крановометаллургические и др.
Использованием энергоэффективных двигателей и эксплуатацией АД в режимах с минимальным потреблением энергии можно сэкономить в
России до 6 ТВтч в год или более 12 млрд. руб,
поэтому повышение эффективности работы АД и
эксплуатация их в энергосберегающих режимах
очень актуальна [3].
АД при полной загрузке в течение года преобразовывает такое количество электроэнергии,
стоимость которой в 6-8 раз выше стоимости самого электродвигателя. При КПД АД 90 % за год
в АД выделяются потери энергии стоимостью до
60-80 % стоимости АД. Созданием, выпуском и
внедрением высокоэффективных АД с повышенным КПД классов EFF1, EFF2, EFF3, Premium занимаются ведущие фирмы развитых стран мира.
Применение АД непрерывно растет и по прогнозу специалистов, в ближайшие 10-15 лет, их
доля в электроприводе может достичь 85-90%. В
настоящее время асинхронные электрические двигатели потребляют почти половину всей вырабатываемой в мире электроэнергии и применяются в
качестве преобразователя электрической энергии
в механическую. Распределение асинхронных
двигателей в наиболее распространенных механизмах процентах от общего количества двигателей составляет: вентиляторы – 37,7; транспортеры
– 19,9; насосы -17,0; станки обрабатывающие –
7,0; смесители – 5,5; механизмы перемещения –
4,9; затворы, задвижки – 3,7; компрессоры – 2,8;
дробилки и другие – 2,4.
В Российской Федерации и странах СНГ установленная мощность асинхронных двигателей
напряжением до 1000 В составляет около 300 млн.
кВт. Распределение двигателей по мощности и
потреблению ими электроэнергии представлено в
таблице 1.
Из таблицы 1 видно, что двигатели мощностью от 1 до 100 кВт потребляют свыше 90% от
553
всей электроэнергии, потребляемой асинхронными двигателями [4].
Важное значение для экономии электроэнергии имеют вопросы правильной технической эксплуатации, своевременной профилактики и ремонта АД. Отклонения параметров и характеристик АД, возникающие в процессе эксплуатации,
обычно приводят к необходимости снижать нагрузку машины. Кроме того, в эксплуатации находится множество АД с превышенным сроком
службы и/или имеющих ряд отклонений, вызванных эксплуатационными факторами и проведенными ремонтами. Ремонт АД может быть выполнен в неспециализированных предприятиях, которые зачастую не имеют необходимого оборудования, комплектующих изделий, квалифицированного персонала. В этих случаях технология ремонта АД может отступать от заводской технологии, что будет сказываться на энергетических показателях и характеристиках АД. Эксплуатация
АД после такого ремонта приводит к изменению
режима их работы и энергоэффективности. Оценка влияния операций ремонта при разных их сочетаниях с разной степенью отступления от образцовой технологии ремонта на показатели АД разных мощностей представляется актуальной.
Таблица 1
Мощность, кВт
% от общего
количества
двигателей
% к общему
потреблению ими
электроэнергии
до 1
10
5
1-5
60
40
5-20
20
30
20-100
9
20
свыше 100
1
5
Энергосбережение является частью энергоэффективности, поэтому дальнейшие усилия будут направлены на увеличение энергоэффективности использования асинхронных двигателей.
Решение проблемы энергосбережения возможно при совершенствовании регулируемого
электропривода на базе асинхронных двигателей,
которые должны быть спроектированы и изготовлены специально для энергосберегающих технологий.
Список литературы
1. Хрестоматия энергосбережения: Справочник в 2-х кн.: Кн.1 /
В.Г. Лисиенко, Я.М. Щелоков, М.Г. Ладыгичев; Под ред. В.Г. Лисиенко. – М: Теплоэнергетик, 2003. – 688 c.
2. Муравлева О.О. Концепция и пути развития энергоэффективных
асинхронных двигателей // электричество. – 2007. – № 6 – с. 50- 52
3. Н.И., Щелоков Я.М. Данилов Энергосбережение для всех. – М.:
Издательство Мэи, 2004г.
4. Сидельников Б.В. Перспективы развития и применения бесконтактных регулируемых электродвигателей // Энергосбережение. –
2005. – № 2. – С. 14–20.