автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование и разработка энергоэффективных режимов электроприводов в системах электроснабжения

На правах рукописи

4857027

КАЛИНИН Алексей Германович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

1 з ОКТ 2011

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Чебоксары - 2011

4857027

Работа выполнена на кафедре «Системы автоматического управления электроприводами» ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова» г. Чебоксары.

Научный руководитель: АРАКЕЛЯН Александр Карапетович, доктор

технических наук, профессор

Официальные оппоненты: ИВАНОВ Александр Григорьевич, доктор

технических наук, профессор

ПУПИН Валерий Михайлович, кандидат технических наук, доцент

Ведущая организация: ЗАО «ЧЭАЗ» (г. Чебоксары)

Защита диссертации состоится 21 октября 2011 г. в 14 ч. 00 мин. в аудитории 214 корпуса «Г» на заседании диссертационного совета Д212.301.06 при ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова» (428015, г. Чебоксары, Московский просп., д. 15). ■ '

)

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим направлять по адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова» (428000, г. Чебоксары, ул. Университетская, д. 38).

Автореферат разослан » 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.301.06

Н.В.Руссова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Электроприводы с вентиляторной нагрузкой составляют большую часть всех потребителей электроэнергии, где требуется регулирование техпроцесса. Чаще всего этот тип нагрузки присутствует на предприятиях водоканала, в теплоснабжении, а также нефтяной, химической и других отраслях промышленности, где производится транспортировка жидкости или газа. Мероприятия по энергосбережению в таких установках предполагают выбор регулируемого электропривода (РЭП) или создают новые условия пуска двигателей.

Средствами регулирования на сегодня в меньшей степени оборудованы высоковольтные электроприводы средней и большой мощности. В многодвигательных системах не решен ряд вопросов, связанных с выравниванием средствами РЭП электрической нагрузки при пусках двигателей.

В решении задач энергосбережения в перекачивающих станциях, эксплуатируемых более 20 лет, открыты вопросы оценки фактических режимов работы электроприводов, эффективности их работы и технического состояния. Отсутствие объективных данных о техпроцессе и состоянии трубопроводов усложняет методы ультразвуковых измерений и последующее обоснование проекта внедрения РЭП. Задачи РЭП при транспортировке жидкости или газа чаще всего сводятся к исключению потерь в регулирующей расход арматуре, однако, в зависимости от фактических режимов работы агрегатов, потери в преобразователях частоты приводят к перерасходу электроэнергии. Поэтому для разработки энергосберегающих мероприятий необходимо исходить из фактических режимов работы электроприводов и энергетических характеристик схем РЭП в этих режимах.

Эффективное применение РЭП возможно только при соответствующем ужесточении технических требований к качеству электроэнергии и надежности питающей сети. По данным зарубежных источников (David Chapman, Copper

Development Association) в силу своих схемотехнических решений РЭП относится к категории потребителей наиболее чувствительных к качеству электроэнергии - в частности, к провалам напряжения. Срабатывание быстродействующих защит по току и напряжению, которыми оснащен современный РЭП, часто выводит из-под контроля технологический процесс. В практике инженерных расчетов нет методик, определяющих выбор РЭП для обеспечения заданного провала напряжения с условием выхода двигателя на номинальный режим работы. Остается открытым вопрос компенсации пускового провала напряжения параллельно работающими на той же секции шин двигателями.

Определение условий успешной работы РЭП требует комплексного решения вопросов, связанных с работой электросети, электродвигателя, его системы управления и самого приводимого механизма. При этом сохранение показателей качества электроэнергии при пусках двигателей и увеличение эксплуатационного ресурса двигателей может быть достигнуто соответственно устранением пусковых колебаний электромагнитного момента и ограничением пусковых токов средствами РЭП.

Интерес к совершенствованию и внедрению регулируемых электроприводов с вентиляторной нагрузкой проявляют различные технические предприятия мира, такие как: Siemens (Германия), Fanuc (Япония), ABB (Германия), ВНИИР (Россия), ЭКРА (Россия) и др.

Данная работа посвящена разработке и анализу методов и средств РЭП, обеспечивающих энергосбережение и заданные условия эксплуатации системы электроснабжения. Теоретические основы развиваемых автором методов и положений заложены в трудах Аракеляна А.К., Гамазина С.И., Лезнова Б.С., Поздеева А.Д., Соколова Е.Я., Щедрина В.А. и других ученых.

Цель исследования

Оценка эффективности работы мощных высоковольтных электроприводов с вентиляторной нагрузкой, увеличение эксплуатационного ресурса электродвигателей и сохранение показателей качества электроэнергии при

пусках двигателей путем реализации разработанных автором методик и алгоритмов управления РЭП.

Задачи исследования

1. Разработка методики энергетического обследования электроприводов на основе паспортных данных асинхронного двигателя, приводного агрегата, периодических измерений параметров техпроцесса и системы электроснабжения.

2. Разработка методики количественной оценки глубины провалов напряжения при пусках двигателей на основе паспортных данных электродвигателей, нагрузок на валу и параметров системы электроснабжения.

3. Анализ возможностей и области применения различных типов и структур пусковых устройств электродвигателей, обеспечивающих заданные условия эксплуатации системы электроснабжения.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Способ упрощенного анализа режимов работы насосных агрегатов, основанный на допущении о постоянстве тока намагничивания двигателя, позволяющий определить фактическую загрузку приводных двигателей, КПД установок и расход транспортируемого вещества с использованием паспортных данных двигателя, насоса и показаний стационарных манометров и амперметра. Результаты теоретических и экспериментальных исследований установившихся режимов работы электроприводов насосов.

2. Математическая модель пуска двигателя, учитывающая параметры системы электроснабжения, свойства пускового устройства, особенности двигателя и нагрузки на валу для исследования метода и алгоритма управления пуском по условиям стандартов или режимов работы системы электроснабжения. Результаты теоретических исследований глубины провалов напряжения при пусках разных типов двигателей в зависимости от параметров системы электроснабжения и способов пуска.

3. Методика расчета ограничения пускового тока двигателя, позволяющая на основе заводской пусковой характеристики и характеристики нагрузки на

валу аналитически определить минимально допустимый ток, обеспечивающий выход двигателя на номинальный режим работы, и выбрать соответствующий тип РЭП. Результаты теоретических исследований пусковых характеристик электродвигателей при остаточном напряжении на шинах.

Научная новизна результатов исследования

1. Разработанный способ анализа режимов работы насосных агрегатов, отличается от известных приборных методов тем, что обеспечивается достаточная для инженерных расчетов точность вне зависимости состояния внутренней поверхности и геометрической формы трубопровода.

2. Предложенный метод и алгоритм управления пуском двигателя, обеспечивающие заданную по условиям стандартов или режимов работы системы электроснабжения глубину провалов напряжения отличается от известных в литературе учетом в математической модели параметров системы электроснабжения, свойств пускового устройства, особенностей двигателя и нагрузки на валу.

3. Разработанная аналитическая методика расчета ограничения пускового тока двигателя, основанная на использовании заводской пусковой характеристики и характеристики нагрузки на валу отличается от известных в литературе учетом минимального динамического момента двигателя.

Методы исследований базировались на общих положениях теории цепей, методе математического и численного моделирования, методе энергетических балансов и основах гидравлики. Экспериментальные исследования проводились на лабораторном макете электропривода с вентиляторной нагрузкой кафедры ТЭУ при ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова» (г. Чебоксары).

Достоверность научных выводов и результатов подтверждается близкой сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, обоснованностью принятых допущений, сопоставлением с результатами компьютерного моделирования и сравнением с результатами, полученными другими авторами.

Практическая ценность работы

Создан метод оценки эффективности работы электроприводов с вентиляторной нагрузкой для разработки энергосберегающих мероприятий, позволяющий проводить оценку фактических режимов работы электроприводов без остановки техпроцесса и влияния на техпроцесс. Метод апробирован в ООО «НПП «Инженерный центр» (г. Чебоксары) при проведении энергоаудита районной котельной [5]. Созданы математическая модель «сеть-трансформатор-двигатель» для количественной оценки глубины провала напряжения при пусках электродвигателей. Предложена методика расчета ограничения тока при пусках двигателей для определения типа РЭП и алгоритма пуска. Модель и методика использованы в проектных расчетах ООО «НПП «ЭКРА» (г. Чебоксары). Основные научные положения и результаты исследований использованы в учебном процессе кафедры САУЭП и в практике ПНИЛ «Развитие научных основ и технического обеспечения энергосбережения и энергосберегающих приводов и технологий» при ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на: VI республиканском конкурсе научно-исследовательских работ студентов, аспирантов, молодых ученых и научно-технических работников «Наука XXI века» под эгидой Министерства образования и молодежной политики Чувашской Республики в 2009 г; региональной конференции студентов и аспирантов «Человек гражданин ученый» ЧГУ им. И.Н. Ульянова в 2010 г.

Личный вклад автора. Разработан способ оценки эффективности работы электроприводов с вентиляторной нагрузкой, проведен анализ влияния параллельно работающей нагрузки на пуск двигателя в зависимости от параметров системы электроснабжения, разработаны методика расчета предельных значений ограничения тока при пусках двигателей и математическая модель системы «сеть-трансформатор-двигатель» с ограничением пускового тока.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 7 печатных работ в периодических изданиях и сборниках научных трудов, в том числе 2 работы в изданиях, рекомендованный ВАК Минобрнауки.

Структура и объем работы: Общий объем диссертации составляет 138 страниц, содержит введение, заключение, 4 главы, 52 литературных источника, 4 приложения, 11 таблиц и 67 рисунков.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность темы, приведены свойства вентиляторной нагрузки на валу двигателя и статистика оснащенности предприятий электроприводами с вентиляторной нагрузкой, сформулирована цель работы и задачи исследования.

В первой главе рассмотрена нормативная база, регламентирующая правила и порядок проведения энергетических обследований предприятий на примере систем теплоснабжения, нормы качества электроэнергии в электросетях общего назначения и влияние пусковых режимов электроприводов на систему электроснабжения. Обоснованы характеристики чувствительности оборудования к провалам напряжения. Приведены некоторые способы решения проблем провалов напряжения в России и за рубежом.

Во второй главе разработан способ обследования насосных установок с электроприводом на основе баланса энергозатрат со стороны технологии и электросети [4]. В зависимости от мощности привода для решения задач РЭП рассмотрены характеристики схемных решений преобразователей частоты и энергетические характеристики схем РЭП [2].

Способ оценки эффективности работы насосной установки с АД основан на использовании Г-образной схемы замещения двигателя (рисунок 1а), согласно которой по паспортным данным АД и показаниям тока статора /с в

системе управления двигателем определялся активный ток /, = -/м2 и

активная мощность Рг = -\/3£/с /а. В качестве допущения ток намагничивания двигателя принимался постоянным (погрешность не более 5%).

О. м- /ч

6)

Рисунок 1 - Методика инструментального

После приведения мощности Р, к валу через КПД двигателя определен расход жидкости по паспортной характеристике насоса (рисунок 16).

Расход жидкости также определялся по создаваемому насосом напору по

характеристике (рисунок

16). Разница показаний расходов по электрическим показателям и разности давлений позволила уточнить КПД насоса.

Характеристика трубопровода и состояние его внутренней поверхности не влияла на выходные данные предлагаемого способа.

При инструментальном обследовании насосных станций значительно сокращалось время на сбор исходных данных,

установку средств измерений и обработку результатов.

В главе 3 исследован пусковой ток /пуск высоковольтных асинхронных и синхронных двигателей в типовой схеме электроснабжения насосной станции с использованием метода расчета токов короткого замыкания (КЗ). Сопротивление питающей энергосистемы приведено к стороне низкого напряжения трансформатора через коэффициент трансформации как

= л/Г^!^5") ' ^опРотивление тРансФ°РматоРа определено как

пуск

д и%

■ т |

Пусковое сопротивление двигателя вычислено по величине кратности пускового тока как

1 «С, [ ит

х - -

П..ЛП , (,

и,.

< гДе и„,

базовое напряжение на

и.„

Рисунок 2 - Схема замещения

шинах или напряжение источника.

Очевидно, что в момент коммутации провал напряжения №1%, или остаточное напряжение на шинах и,т, зависят от величины тока в схеме замещения

(рисунок 2), где остаточное

43(х'с+х\+хцх)

напряжение ит = л/3дг„_и/т.с,. Провал напряжения определен по разности

остаточного напряжения и напряжения источника, или Аи% = ^"^100%.

Приведенные расчеты позволяют выбрать минимальную мощность трансформатора для обеспечения заведомо заданной глубины провала напряжения при пуске двигателя.

Для оценки влияния параллельно работающих

двигателей на пуск применена теорема об активном

двухполюснике (рисунок 3), где для работающего двигателя режим пуска соседней машины представляет собой режим внезапного КЗ за пусковым сопротивлением. Нормально

работавший двигатель переходит в

Рисунок 3 - Преобразование схемы замещения при работающем двигателе

генераторный режим и подпитывает место КЗ, увеличивая тем самым ток пускаемого двигателя при условии, что ЭДС Е" работающего двигателя в первый момент времени сохраняет свое предшествующее значение.

Работающий двигатель вводился в схему замещения сверхпереходным сопротивлением *"„, которое определяется паспортными данными на двигатель. Сверхпереходная ЭДС Е" работающей машины принята равной напряжению на шинах. В случае особых условий работы СД в зависимости от настройки соБф, ЭДС определялась как £"сд =

СЛ С05 Ч>СП ) + 5'П ^С'Л + Х<1' 'сЛ ) •

После преобразования схемы замещения (рисунок 3) общее сопротивление ветви работающего двигателя и системы последовательно с трансформатором получается меньшим по сравнению только с системой последовательно с трансформатором. Следовательно, пусковой ток двигателя больше

и,„

тек ~~ г~—-' рДе * =——г—Так же как 11 остаточное напряжение на

4.Цх + Х„л,) хю+(х\+х\)

шинах ит = ЛР/11>.СК • Как следствие - параллельно работающие двигатели способствуют уменьшению глубины провала напряжения (рисунок 4). Самым тяжелым режимом для системы электроснабжения является пуск первого двигателя. Сверхпереходное сопротивление СД меньше по сравнению с переходным сопротивлением АД, следовательно, параллельно работающие СД в большей степени компенсируют провал напряжения [1].

Рисунок 4 - Провалы напряжения при пусках двигателей в зависимости ог установленной мощности трансформатора: а - для АД, б - для СД, где I - пуск первого двигателя, 2 - пуск-второго при работающем первом, 3 - пуск третьего и 4 - пуск четвертого

Приведенные расчеты помогают уточнить выбор мощности трансформатора для обеспечения заданной глубины провала напряжения с учетом особенностей технологического процесса, где постоянно в работе находятся несколько электродвигателей.

Уменьшения величины пускового тока можно добиться изменением подаваемого на двигатель напряжения. Такими возможностями обладают устройства плавного пуска двигателей, регулирующие напряжение с обратной связью по току.

По условию провала напряжения минимально допустимая величина ограничения тока не оговаривается в технических условиях на устройства плавного пуска, так как заведомо нет сведений о характере нагрузки на валу.

Для определения предельного значения ограничения пускового тока рассмотрены пусковые характеристики электродвигателей с нагрузкой на валу вентиляторного типа.

Согласно уравнению электромеханической характеристики изменение тока пропорционально изменению подаваемого напряжения

1\ = . . Согласно уравнению механической характеристики

изменение момента пропорционально квадрату изменения напряжения

М =-

. Для каждой 1-й точки кривых в относительных

/ * \ I, и,

единицах ( ) применены зависимости тока — = — и электромагнитного

/2 иг

момента = . Поскольку регулирование напряжения осуществляется

вниз от номинального, точки кривых не должны выходить за естественные (ест) характеристики. При задании ограничения пускового тока /0ф как [/*'=/„*' [если /,„/> /„♦]

4 (рисунок 5а) строится закон изменения

= А,1р *' [если /„,/</„„*]

/ *'

подаваемого напряжения и*'=--Усс1 *' (рисунок 56). По закону изменения

^сст

( иV

напряжения перестраивается механическая характеристика М* =1———\ Л/сст *

при заданном ограничении тока (рисунок 5<?), где также показана нагрузка на валу вентиляторного типа (рисунок 5в, кривая Мс). Минимально допустимое ограничение тока определяется по характеристике, где выдерживается положительный динамический момент во всем диапазоне скольжений (рисунок 5в, кривая при 3/„). Выбранное ограничение тока является минимальным по условию выхода АД на номинальную скорость и характеризует величину провала напряжения при установленной мощности трансформатора.

О) б) в)

Рисунок 5 - Пусковые характеристики ЛД в относительных единицах при ограничении тока

На примере двигателя АЗМП5000 с вентиляторной нагрузкой, используя полные дифференциальные уравнения АД, методом моделирования был получен переходный процесс провала напряжения при прямом пуске (рисунок 6). В схеме замещения двигателя в статорной цепи учтено сопротивление трансформатора и питающей энергосистемы. Полученный пусковой ток

определил остаточное напряжение на шинах как и,„(0= + —.

Л

На основе уравнений Парка-Горева получен переходный процесс провала напряжения при прямом пуске СД на примере СТД8000. В схеме замещения

двигателя в статорной цепи учтено сопротивление трансформатора и питающей энергосистемы (рисунок 7). Как и в модели АД, пусковой ток определил падение напряжения на сопротивлении энергосистемы последовательно с

т

л-:' Л'т'/ч

г~у~и —

(Т: £' •'

(:кВ /

4 0-4

-8

/V

о

12 3 4 г. £■

Рисунок 6 - Провал напряжения при пуске АД от трансформатора трехкратной мощности

Рисунок 7 - Модуль вектора напряжения при пуске СД от трансформатора трехкратной мощности

трансформатором [6].

Электромеханическая характеристика и результаты моделирования АД и СД свидетельствуют об

уменьшении тока по мере разгона двигателя.

Следовательно, провал напряжения АС/%

уменьшается по мере разгона, а наибольшую его глубину обуславливает величина свободной составляющей тока в первый момент времени.

Для исключения

свободной составляющей тока используется метод плавного задания ограничения тока во времени при пуске двигателя. Регулирование напряжения реализуется в устройствах плавного пуска по фазовому принципу.

На рисунке 8 для АД сопоставлены результаты моделирования прямого пуска

двигателя и пуска с ограничением по току. Кривые показаны в фазовых

плоскостях, которые отражают долю возмущений параметров на единицу изменения скорости. Фазовая траектория тока свидетельствует об отсутствии свободных составляющих, а величина ограничения тока /оф=3.5/„ (рисунок 86) при трехкратной мощности трансформатора обеспечивает допустимую по условиям стандартов глубину провала напряжения (не более 10%).

1/. о.с. 1-1

о. о.с.

0

Iи.* о.е. /»,•-3.5

/. с

0.8 0,6 0,4 0,2 0

1

л иц и

т, о.с.

0 0.5

I, с

0,8 0.6 0.4 0.2 0

Ч

о

I

а)

б)

Рисунок 8 - Фазовые траектории АД при прямом включении двигателя в сеть и при ограничении пускового тока: а - задающее воздействие, б - модуль тока. в - электромагнитный момент Аналогичные результаты были получены при исследовании пуска СД. Следовательно, устройства плавного пуска, физически представляющие собой регулятор напряжения прямого управления и с обратной связью по току, способствуют уменьшению глубины провалов напряжения за все время разгона двигателя, уменьшают вероятность срабатывания технологических защит и способствуют сохранению надежности систем электроснабжения. При линейном задании напряжения исключают знакопеременный электромагнитный момент и, как следствие, усталостное разрешение механических частей и муфтовых соединений в отличие от реакторного пуска.

В главе 4 описана физическая модель электропривода с вентиляторной нагрузкой на валу, где проведены измерения электрических и технологических параметров процесса транспортировки жидкости для оценки точности проведения энергетических обследований.

В качестве физической модели использовался лабораторный стенд кафедры ТЭУ ЧГУ, оснащенный насосом К8/18 с двигателем АИР мощностью 1,5кВт (0,4кВ) и манометрами на входе и выходе насоса. Измерены параметры: расход жидкости, разность давлений на входе и выходе насоса. В щите управления двигателем - ток, напряжение и costp. Для оценки достоверности результатов обследования использован серийный ультразвуковой расходомер Portaflow и бак №2 с ценой деления 0,001м3 (рисунок 9).

*>«».". NI

щ v

А11ПКЛ2 . ;; К;

■ | ( I Ц) »¡куй.м

01* ЧШ-. Ф Ч'"-""* II

Рисунок 9- Физическая модель исследуемых процессов

Показания расхода

Электрические параметры

получены измерительным прибором с функцией измерения коэффициента мощности, напряжения и тока. Ошибка значений расхода по предлагаемой методике составила 57% в рабочей зоне насоса и 14% - за пределами рабочей зоны (рисунок 10).

)Я

14

12

5 10

Ё 8 flj

£ 6 U

С

I 4 2 О

а

расходомер методика

10 12 14

Q эталонный Рисунок 10 - Результаты измерений

В заключении сформулированы основные результаты по диссертационной работе.

В приложениях приведены результаты исследования сетевых насосов районной котельной, протокол измерений на физической модели электропривода с вентиляторной нагрузкой, пример расчета пусковых характеристик СД при остаточном напряжении и ограничении пускового тока, математическая модель пуска АД с ограничением пускового тока.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований решена актуальная научная задача повышения энергетической эффективности, увеличения эксплуатационного ресурса электродвигателей и сохранения показателей качества электроэнергии при пусках двигателей соответствующими средствами РЭП. Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Предложен способ упрощенного анализа режимов работы насосных агрегатов, основанный на допущении о постоянстве тока намагничивания двигателя, позволяющий определить фактическую загрузку приводных двигателей, КПД установок и расход транспортируемого вещества. В экспериментальном исследовании установлено, что погрешность измерения расхода вещества не превосходит 10%, активной мощности - 5%.

2. Разработана математическая модель системы «сеть-трансформатор-двигатель», учитывающая параметры системы электроснабжения, свойства пускового устройства, особенности двигателя и нагрузки на валу, позволяющая количественно оценивать глубину провала напряжения при пуске электродвигателя. Результаты исследований пусков АД и СД в типовой схеме электроснабжения с ограничением пускового тока методом фазового управления свидетельствуют о допустимой по условиям стандартов глубине провала напряжения за все время пуска.

3. Разработана аналитическая методика расчета ограничения пускового тока двигателя, позволяющая на основе заводской пусковой характеристики и

17

характеристики нагрузки на валу определить минимально допустимый ток, обеспечивающий выход двигателя на номинальный режим работы. В результате исследований установлено, что допустимое ограничение пускового тока двигателя с вентиляторной нагрузкой необходимо рассчитывать с учетом минимального динамического момента в диапазоне средних скольжений.

4. Показано, что определить тип РЭП для решения задач пуска двигателей целесообразно по аналитической методике расчета ограничения пускового тока. При этом преобразователи частоты следует рекомендовать в случае, если допустимая глубина провала напряжения не обеспечивается при пуске двигателя методом фазового управления от устройства плавного пуска.

5. Доказано, что для установившегося режима работы частотно-регулируемый электропривод эффективен при глубине регулирования расхода более 0,3 от номинального и способствует исключению потерь в регулирующей расход арматуре при транспортировке жидкости или газа [3].

6. Установлено, что снижение провала напряжения изменением пусковых характеристик двигателей средствами регулируемого электропривода более эффективно, чем повышение мощности сетевого трансформатора. Целесообразность данного подхода заключается в меньшей мощности сетевого трансформатора и, соответственно, меньших потерях холостого хода.

СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ СОИСКАТЕЛЯ

Публикации по перечню ВАК Минобрнауки:

1. Калинин А.Г. Анализ провалов напряжения при пусках электродвигателей с вентиляторной нагрузкой / А.Г. Калинин, А.К. Аракелян // Электричество. - №6. -2011,-С. 46-50.

2. Калинин А.Г. Эффективность применения регулируемого электропривода вытяжных вентиляторов / А.Г. Калинин, В.Н. Ларионов, A.B. Шепелин // Вестник Чувашского государственного университета. - №2. - 2009. - С. 126-132.

Публикации в других изданиях:

3. Калинин А.Г. Энергопотребление регулируемых электроприводов насосных агрегатов / А.К. Аракелян, В.Н. Ларионов, А.Г. Калинин // Известия Академии Электротехнических наук РФ. - №1. - 2010. - С. 27-30.

4. Калинин А.Г. Комплекс мобильный измерительный систем транспорта теплоносителя в ЖКХ / А.Г. Калинин // Сборник тезисов победителей VI Республиканского конкурса научно-исследовательских работ (в области естественно-математических и технических наук) студентов, аспирантов, молодых ученых и научно-технических работников «Наука XXI века». - Чебоксары. - 2009. -С. 182-193.

5. Калинин А.Г. Оценка эффективности проекта внедрения регулируемого электропривода сетевых насосов котельной 4С г. Чебоксары / А.Г. Калинин // Региональная энергетика и электротехника: проблемы и решения. Сб. науч. тр. Вып. V. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та. - 2009.-С. 157-166.

6. Калинин А.Г. Анализ провалов напряжения при пусках электродвигателей с вентиляторной нагрузкой / А.Г. Калинин // Труды Академии электротехнических наук Чувашской Республики, №1. -2010. -С. 78-81.

7. Калинин А.Г. Эффективность применения частотно-регулируемого электропривода в системах ЖКХ / А.Г. Калинин, В.Н. Ларионов // Труды Академии электротехнических наук Чувашской Республики. - №1. - 2009. -С. 43-46.

Личный вклад автора

В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежат: разработка математической модели пуска двигателя с вентиляторной нагрузкой с учетом системы электроснабжения, аналитический метод расчета допустимых значений ограничения пускового тока [1, 6]; расчет энергетических характеристик регулируемого электропривода в режиме регулирования расхода [2, 3, 4, 5, 7].

Подписано в печать 30.06.2011 г. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 2,0. Бумага офсетная. Печать оперативная. Тираж 100 экз. Заказ №.442.

Чувашский государственный университет Типография университета 428015 Чебоксары, проспект Московский, 15

Введение.

Глава I. Общие положения.

1.1 Анализ действующих нормативных документов, регламентирующих правила и порядок проведения энергетических обследований предприятий.

1.2 Анализ действующих нормативных документов, регламентирующих нормы качества электрической энергии.

1.3 Влияние пусковых режимов электродвигателей на систему электроснабжения.

Глава II. Энергетический баланс при транспортировке жидкости.

2.1 Расчет эквивалента электрической мощности по параметрам теплосети.

2.2 Алгоритм расчета расхода жидкости по электрическим параметрам

2.3 Энергетический баланс при работе насосных установок.

2.4 Выбор энергосберегающих мероприятий средствами автоматизированного электропривода.

Глава III. Надежность систем электроснабжения при пуске электродвигателей с вентиляторной нагрузкой.

3.1 Выбор схемы замещения сетевого трансформатора и питающей энергосистемы.

3.2 Упрощенный расчет провалов напряжения на шинах.

3.2.1 Асинхронный электропривод.

3.2.2 Синхронный электропривод.

3.3 Расчет механических характеристик электродвигателей при остаточном напряжении на шинах.

3.3.1 Асинхронный электропривод.

3.3.2 Синхронный электропривод.

3.4 Пусковые характеристики электродвигателей при ограничении пускового тока.

3.5 Уточненный расчет провалов напряжения в асинхронном электроприводе при колебаниях нагрузки.

3.6 Уточненный расчет провалов напряжения в синхронном электроприводе при колебаниях нагрузки.

Глава IV. Экспериментальное обследование насосной установки.

4.1 Опытная установка и средства измерения.

4.2 Программа измерений.

4.3 Результаты.

Энергоэффективность - это снижение производством потребляемой энергии и ресурсов^ за- счет использования нового и более ЭКОНОМИЧНОГО' оборудования, оптимизации существующих систем, установки систем учета, управления, контроля и использования вторичных энергоресурсов.

Энергоэффективность сегодня актуальна как никогда раньше. Это инструмент, который одновременно содействует достижению трех основных целей энергетической политики:

• Повышению энергетической безопасности и надежности;

• Снижение вредного экологического воздействия вследствие эффективного использования энергоресурсов;

• Повышение конкурентоспособности промышленности [38].

Актуальность исследования

По данным экспертов Евросоюза, электроприводы с вентиляторной нагрузкой составляют большую часть всех потребителей электроэнергии, где требуется регулирование производительности. Причем средствами регулирования в меньшей степени оборудованы электроприводы средней и большой мощности. Мероприятия по энергосбережению в таких установках предполагают выбор регулируемого электропривода (РЭП) или создают особые условия к пуску электродвигателей.

Оснащенность электроприводами наиболее массовых потребителей электроэнергии приведена на диаграмме (рисунок 1.1). Мощные (>75 кВт), чаще других, оборудованные средствами регулирования, составляют лишь 23%. Основная же масса (77%) - это электроприводы малой (0,75-75 кВт)1 мощности - как правило, нерегулируемые, снабженные асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором.

В такой ситуации особое внимание должно, прежде всего, уделяться экономичному режиму работы наиболее крупных потребителей электроэнергии. Из диаграммы видно, что значительную долю агрегатов, снабженных электроприводом, составляют центробежные машины - насосы, вентиляторы и компрессоры. Такие крупные потребители электроэнергии, как насосные установки, по стране ежегодно расходуют около 300 млрд. кВт-ч электроэнергии, то есть примерно 20% всей электроэнергии, вырабатываемой энергосистемами страны. Из них на перекачку чистых и сточных вод в России расходуется 12 млрд. кВт-ч электроэнергии [37, 48, 51].

Промышленный сектор

60% 1 Насосы. Вентиляторы, Компрессоры I Прочее

Коммерческий сектор

Г20%

80% л Насосы. Вентиляторы. Компрессоры

I Прочее

0.75-7.5К-ВТ

Распределение электроприводов по мощности двигателей

Рисунок 1.1- Доля потребления электроэнергии наиболее массовыми потребителями

К основным особенностям электроприводов насосов и вентиляторов с точки зрения условий работы относятся: квадратичная зависимость момента на валу двигателя от скорости вращения; длительный режим работы и отсутствие реверсов, торможений и перегрузок; ограниченный диапазон регулирования скорости вращения электродвигателя; стохастический характер возмущающего воздействия [1].

В решении задач энергосбережения в перекачивающих станциях, эксплуатируемых более 20 лет, открыты вопросы оценки фактических режимов работы электроприводов, эффективности их работы и технического состояния. Отсутствие объективных данных о техпроцессе и состоянии трубопроводов усложняет методы ультразвуковых измерений и последующее обоснование проекта внедрения РЭП. Задачи РЭП при транспортировке жидкости или газа чаще всего сводятся к исключению потерь в регулирующей расход арматуре, однако, в зависимости от фактических режимов работы агрегатов, потери в преобразователях частоты приводят к перерасходу электроэнергии. Поэтому для разработки энергосберегающих мероприятий необходимо исходить из фактических режимов работы электроприводов и энергетических характеристик схем РЭП в этих режимах.

К примеру, требования энергетической эффективности в теплоснабжении, при переходе потребителей от качественного регулирования на качественно-количественное, приводят ряд принципиальных отличий от предшествующего режима работы теплосети. Основная проблема состоит в балансировке и наладке теплосети на изменение расхода совместно с температурой теплоносителя. Следовательно, в проектировании и наладке, помимо гидравлического расчета, при изменении расхода необходимо учитывать фактические режимы работы насосов, работающих электродвигателей и регулирующей расход арматуры для обеспечения максимального эксплуатационного КПД как в статике, так и в динамике работы теплосети [15, 49].

Эффективное применение РЭП возможно только при соответствующем ужесточении технических требований к качеству электроэнергии и1 надежности питающей сети. По данным зарубежных источников [48] в силу своих схемотехнических решений РЭП относится к категории потребителей наиболее чувствительных к качеству электроэнергии, в частности, к провалам напряжения. Срабатывание быстродействующих защит по току и напряжению, которыми оснащен современный РЭП, часто выводит из-под контроля технологический процесс. В практике инженерных расчетов нет методик, определяющих выбор РЭП для обеспечения заданного провала напряжения с условием выхода двигателя на номинальный режим работы.

Надежность систем электроснабжения и вопросы гидравлических ударов в трубопроводах сегодня решаются системами безударного пуска на основе преобразователей частоты (ПЧ) или устройств плавного пуска (У 1111). Внедрение УПП или ПЧ для многодвигательных систем в условиях рынка является спорным вопросом для пусков из-за высокой; цены на ПЧ. в сопоставлении с ограниченными возможностями недорогих УШИ. При множестве предложений от производителей силовой электроники, однозначных аргументов против У1111 или ПЧ в каждом- конкретном: случае невозможно дать без предварительного анализа.

В системах электроснабжения разработчики стремятся максимально выровнять электрическую нагрузку минимизацией^ пусковых токов и провалов напряжения. Вопросы качества электроэнергии у потребителей, подключенных к той же подстанции, от которой питаются насосные установки с электроприводом, на сегодня регламентируются только ГОСТ 13109-97. Провал напряжения, безусловно, влияет на работу этих потребителей, которые чаще всего оснащены быстродействующими системами защит от пониженного напряжения или могут быть чувствительны к перепадам напряжения. К числу таких потребителей относятся системы освещения на основе ртутных ламп, цифровая техника, релейная защита, системы управления двигателями и преобразователи частоты. Вопрос состоит в том, какой величины и в течение какого времени имеет место пониженное напряжение, и насколько работающие двигатели способны компенсировать глубину провала.

В России провалам напряжения уделяется внимание лишь в случаях, -если их длительность свыше 30 секунд, за рубежом свыше 1 минуты, тогда как пуск двигателя длится обычно не более 3-10 секунд.и явления в системе электроснабжения в этом случае сходны с самозапуском при снижении и восстановлении напряжения. Разница в том, что при провале напряжения; имеет место не потеря напряжения на зажимах нагрузки,, а ее снижение до некоторого значения, если при этом не сработали защиты по напряжению у потребителя. При проектировании глубину провала учитывают при расчете токов короткого замыкания (КЗ) за пусковым сопротивлением только пускаемого двигателя, а компенсация провала напряжения параллельно работающими двигателями не учитывается, так же как и их реакция.

Определение условий успешной работы РЭП требует комплексного решения вопросов, связанных с работой электросети, электродвигателя, его системы управления и самого приводимого механизма. При этом сохранение показателей качества электроэнергии при^ пусках двигателей и увеличение эксплуатационного ресурса двигателей может быть достигнуто, устранением» пусковых колебаний электромагнитного момента и ограничением пусковых токов средствами РЭП.

Интерес к совершенствованию и внедрению РЭП с вентиляторной' нагрузкой проявляют различные технические предприятия мира, такие как: Siemens (Германия), Fanuc (Япония), ABB (Германия), ВНИИР (Россия), ЭКРА (Россия) и др.

Данная работа посвящена разработке и анализу методов и, средств РЭП, обеспечивающих энергосбережение и заданные условия эксплуатации системы электроснабжения. Теоретические основы развиваемых автором методов и положений заложены в трудах Аракеляна А.К., Гамазина С.И., ЛезноваБ.С., Поздеева А.Д., Соколова Е.Я., Щедрина В.А., Донского Н.В., и других ученых.

Цель исследования*

Оценка эффективности работы мощных высоковольтных электроприводов с вентиляторной нагрузкой, увеличение эксплуатационного ресурса электродвигателей и сохранение показателей качества электроэнергии при пусках двигателей путем реализации разработанных методик и алгоритмов управления РЭП.

Задачи исследования

1. Разработка методики энергетического ' обследования электроприводов на основе паспортных данных асинхронного двигателя, приводного агрегата, периодических измерений параметров техпроцесса и системы электроснабжения.

2. Разработка методики количественной оценки глубины провалов напряжения при пусках двигателей на основе паспортных данных электродвигателей^ параметров системы электроснабжения.

3. Анализ возможностей и области применения различных типов и* структур пусковых устройств электродвигателей, обеспечивающих заданные-условия эксплуатации системы электроснабжения.

Объектом исследования в настоящей работе являются насосные,, перекачивающие и компрессорные установки на асинхронном и синхронном электроприводе. Предметами исследования являются:

• ошибка определения расхода по регулярным замерам электрических параметров;

• диапазон регулирования, дающий наиболее достоверные значения расхода;

• выбор схемы регулируемого электропривода при обосновании энергосберегающих мероприятий;

• влияние установленной мощности трансформатора на величину провала напряжения при пусках электродвигателей;

• влияние параллельно работающей нагрузки на величину провала" напряжения при пуске электродвигателей;

• пусковые характеристики электродвигателей при токовой отсечке.

В' качестве расчетной схемы электроснабжения использовалась типовая схема электроснабжения насосной станции (рисунок 1.2).

Методологическая база исследования

Методы исследований базируются на общих положениях теории цепей, линейной алгебры, методе математического и численного моделирования с использованием программы Ма^аЬ, методе энергетических балансов и основах гидравлики. Экспериментальные исследования проводятся на лабораторном макете электропривода с вентиляторной нагрузкой кафедры ТЭУ ЧТУ им. И.Н.Ульянова (г. Чебоксары).

Результаты экспериментальных исследований фиксируются с помощью современных сертифицированных средств измерения. При обработке результатов теоретических и экспериментальных исследований широко применяется современное программное обеспечение. I I о

Ядв о о о о

41 дв а) б)

Рисунок 1.2- Пример типовой схемы электроснабжения насосной станции с асинхронными электродвигателями: а - принципиальная; б - расчетная схема замещения

Соответствие диссертации Паспорту научной специальности

Основные положения диссертации попадают под формулу научной специальности 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы». В работе приведены исследования по общим закономерностям преобразования, накопления, передачи и использования электрической энергии, а также принципы и средства управления объектами, определяющие функциональные свойства действующих или создаваемых электротехнических комплексов и систем промышленного назначения. В диссертации имеет место математическое моделирование электропривода с учетом системы электроснабжения, обоснование совокупности технических, технологических и экономических критериев оценки принимаемых решений. Результаты математического моделирования и степень принятых допущений определяют работоспособность и качество функционирования электротехнических комплексов и систем в различных режимах работы.

Результаты исследования соответствуют п. 1 «Развитие общей теории электротехнических комплексов и систем, изучение системных свойств и связей, физическое, математическое, имитационное и компьютерное моделирование компонентов электротехнических комплексов и систем», п. 2 «Обоснование совокупности технических, технологических, экономических, экологических и социальных критериев оценки принимаемых решений в области проектирования, создания и эксплуатации электротехнических комплексов и систем», п.4 «Исследование работоспособности и качества функционирования электротехнических комплексов и систем в различных режимах, при разнообразных внешних воздействиях» и п. 5 «Разработка безопасной и эффективной эксплуатации, утилизации и ликвидации электротехнических комплексов и систем после выработки ими положенного ресурса» паспорта специальности 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы (технические науки)».

Целевая аудитория включает в себя инженеров в области электромеханики и электропривода, электрических сетей, теплоснабжения и инженеров проектировщиков по этим направлениям.

Выводы

На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований решена актуальная практическая задача повышения энергетической эффективности, увеличения эксплуатационного ресурса электродвигателей и сохранения показателей качества электроэнергии при пусках двигателей соответствующими средствами РЭП. Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. В экспериментальном исследовании установлено, что погрешность измерения расхода вещества по предлагаемому способу не превосходит 10%, активной мощности - 5%.

2. Результаты исследований пусков АД и СД с ограничением пускового тока методом фазового управления свидетельствуют о допустимой по условиям стандартов глубине провала напряжения за все время пуска.

3. В результате исследований установлено, что допустимое ограничение пускового тока двигателя с вентиляторной нагрузкой необходимо

118 рассчитывать с учетом минимального динамического момента в диапазоне средних скольжений.

Рекомендации

Преобразователи частоты электродвигателей следует рекомендовать также в случае, если регулированием напряжения в устройствах плавного пуска не удается обеспечить заданную глубину пускового провала напряжения и выход двигателя на номинальный режим работы.

Проблемы провалов напряжения целесообразнее решать изменением пусковых характеристик электродвигателей, то есть внедрением УПП или ПЧ. Этот способ относится к категории наиболее энергоэффективных, так как требуется меньшая мощность сетевого трансформатора и тем самым оптимизируются потери на намагничивание.

В установившемся режиме работы частотно-регулируемый электропривод эффективен при глубине регулирования расхода более 0,3 от номинального, что способствует исключению потерь в регулирующей расход арматуре при транспортировке жидкости или газа.

Внедрение устройства плавного пуска на установках большой мощности от 1000 кВт и выше необходимо, исходя из решения целого комплекса проблем, возникающих при пуске и отключении электродвигателей. Это связано с тем, что в динамике возникают дополнительные перегрузки, способствующими возникновению аварийных ситуаций, а так же сокращению сроков эксплуатации оборудования.

На предприятиях, где эксплуатируется значительное количество высоковольтных асинхронных и синхронных двигателей и технологические установки пускаются прямым включением, анализ отказов высоковольтных электродвигателей показывает, что выход из строя машин мощностью от 630 кВт и выше связан в основном с повреждением статорных обмоток вследствие пусковых колебаний электромагнитного момента. Если учесть, что нагрузка этих машин, как правило, не превышает 80% от номинала, выход из строя двигателей связан с разрушением изоляции статорных

119 обмоток из-за механических вибраций в катушках статора, вызванных электромагнитными процессами на начальной стадии пуска.

При ограничении пусковых токов в асинхронном электроприводе в пределах /п=(2-3)/н, возможно прекращение разгона на уровне средних скольжений из-за потери динамического момента, где потери в роторе возрастают в 7-10 раз по отношению к номиналу.

При эксплуатации VI111 следует иметь в виду, что плавный пуск приводит к увеличению продолжительности времени разбега и связанному с этим изменению условий нагрева двигателя. Известно, что при неизменном количестве тепловой энергии (энергия потерь равна запасу приобретенной кинетической энергии), выделяемой в процессе пуска, возможны локальные зоны с повышенной температурой перегрева, зависящей от теплоемкости и теплопроводности узлов пускаемых электродвигателей.

1. СПРАВОЧНАЯ ЛИТЕРАТУРА

2. Аракелян А.К. Электропривод насосов: вопросы теории и расчета: учеб. пособие / А.К. Аракелян, В.Н. Ларионов; Изд-во. Чуваш, гос. ун-та им. И. Н. Ульянова. Чебоксары, 2008. - 200 с.

3. Герасименко A.A. Передача и распределение электрической энергии / Герасименко A.A., Федин В.Т. Ростов-на-Дону: «Феникс», 2008. -715 с.

4. Гамазин С.И. Переходные процессы в электродвигательной нагрузке систем промышленного электроснабжения / Гамазин С.И., Понаровкин Д.Б., Цырук С.А. М.¡Издательство МЭИ, 1991. - 352 е.: ил.

5. Донской Н.В. Регулируемые электроприводы переменного тока / Н.В. Донской. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 2007. - 204 с.

6. Дьяконов В. Анализ идентификация и моделирование систем. Специальный справочник / Дьяконов В. Круглов В. СПб.: Питер, 2002. — 448с.

7. Иванов-Смоленский A.B. Электрические машины. /М.: Энергия, 1980.

8. Костенко М.П. Электрические машины: в 2 ч. 4.1-2 / М.П. Костенко, Л.М. Пиотровский. — М.: Л.: Энергия, 1965.

9. Лезнов Б.С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных агрегатах и воздуходувных установках. М.: Энергоатомиздат, 2006. — 360 с.

10. Маток. А.И. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. Справочник / А.И. Манюк. М.: Строиздат 1988. 430 с.

11. Пупин В.М. Процессы в узлах нагрузки при самозапуске электродвигателей. Учебное пособие / Пупин В.М., Щедрин, В.А. Чебоксары, изд-во Чуваш, гос. ун-та, 1998 87 е.

12. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети / М.: Издательство МЭИ. 2001.

13. Соколовский, Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Г.Г. Соколовский. М.:Изд-во Академия. 2006. 272 с.

14. П.Суптелъ A.A. Асинхронный частотно-регулируемый электропривод / Чебоксары, изд-во Чуваш, гос. ун-та, 2000 164 с.

15. Суптель A.A. Учебное пособие по электроприводам переменного тока / Чебоксары, изд-во Чуваш, гос. ун-та, 2008 18 с.

16. Суровцев В.Н. Теория автоматического управления: учеб. пособие / В.Н. Суровцев, Н.В. Донской. 2-е изд., доп. и перераб. — Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 2005. - 184 с.

17. Трещев И.И. Электромеханические переходные процессы в машинах переменного тока. Л.: Энергия, 1980.-232 с.21 .Усольцев, A.A. Частотное управление асинхронными двигателями: учеб. пособие / СПб: СПбГУ ИТМО. 2006. 94 с.

18. И.Фролов Э.М. Основы электропривода / Чебоксары: Изд-во Чуваш, унта, 2001. 192 с.

19. Щедрин В.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах / Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 2007. 422 с.1. НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

20. ГОСТ 13109-97 (2002). Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической1 энергии» в системах электроснабжения общего назначения. Межгосударственный стандарт.

21. Инструкция №325 Минэнерго от 30.12.2008. По организации, в Минэнерго России работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии.

22. МДК 1-01.2002. Методические указания по проведению энергоресурсоаудита в жилищно-коммунальном хозяйстве.

23. Приказ Госстроя России № 202 от 10.06.2003. Об утверждении Методических рекомендаций и типовых программ энергетических обследований систем коммунального энергоснабжения.

24. СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети».

25. СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

26. Постановление Правительства РФ от 31.12.2009 N 1220 "Об определении применяемых при установлении долгосрочных тарифов показателей надежности и качества поставляемых товаров и оказываемых услуг".

27. РФ (ФЗ) № 261 от 10 января» 2010 "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации".

28. РД 34.09.101-94. Типовая инструкция*по учету электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении.

29. РД 153-34.0-20.527-98 (2002) Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования.

30. Башмаков И. А. Анализ целевых показателей энергоэффективности, установленных Постановлением Правительства РФ от 31 декабря 2009г. №1225. // Новости теплоснабжения N9 2010. С. 6-11.

31. Волков A.B. Повышение эффективности работы центробежных насосов, находящихся в эксплуатации / Волков A.B., Парыгин А.Г., Хованов Г.П., Наумов А.В // Новости теплоснабжения N10 2010. С. 31-33.

32. ЪЪ.Гашко Е.Г. Энергоэффективность как основа стратегии развития региона / Гашко Е.Г., Репецкая Е.В. // Энергосбережение N5 2010. С.16-19.

33. Калинш А.Г. Эффективность применения частотно-регулируемого электропривода в системах ЖКХ / Калинин А.Г. Ларионов В.Н., Труды академии электротехнических наук Чувашской Республики // N1 2009 С. 41-47.

34. Мс(гакр зоб*.) Ме (отткр юд*.)

35. Рисунок В4. Семейство механических характеристик при различных ограничениях тока1. Выводы:

36. Для пуска насосного агрегата на открытую задвижку следует задаться ограничением тока кт = 3, т.к. зафиксировано пересечение характеристики нагрузки с механической характеристикой в зоне скольжений меньших критического при кт =2,5.

37. Для пуска насосного агрегата на закрытую задвижку следует задаться ограничением тока кт =2,5, т.к. зафиксировано пересечение характеристики нагрузки с механической характеристикой в зоне скольжений меньших критического при кт =2.

38. Кратность пускового тока двигателя 7/ном обуславливает провал напряжения 22%. Ограничение тока кт =2,5, по сравнению с кратностью пускового тока, уменьшает провал напряжения в 2,8 раз, т.е. 7,8% при установленной трехкратной мощности трансформатора.

39. Для кт = 3 провал напряжения составляет 9,5%, обеспечивая глубину провала менее 10% (меньше допустимого установившегося отклонения напряжения по ГОСТ 13109-97).и 23 (і

40. Рисунок Г2 Система импульсно-фазового управления

41. Рисунок ГЗ Пилообразное напряжение после интегрирования сигнала от нуль-органа

42. Регулятор тока в модели (рисунок Г1) в первом приближении используется интегрального типа. Сигнал на регулятор тока поступает от задатчика тока, из которого вычитается сумма модулей токов прямой последовательности с модели асинхронного двигателя.

43. Провал напряжения на шинах выводится на дисплей Шіі (рисунок Г1), где расчет ведется» по формуле 3.5.1 по полученной в модели АКТ, суммы модулей токов прямой последовательности.

44. Фазовые траектории пуска двигателя АЗПМ5000 с вентиляторной нагрузкой при ограничении пускового тока приведены на рисунке Г4. Сигнал задания тока — рисунок Г5.

45. Переходный процесс разгона двигателя при ограничении пускового тока приведен на рисунке Г6, формирование подаваемого напряжения на двигатель Г7.300 250 200 150 100 50 0рад с-1-г і і -- ,