ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА В СИСТЕМАХ С ТУРБОМЕХАНИЗМАМИ

Турбомеханизмы, такие как вентиляторы, насосы и компрессоры часто работают без применения устройств контроля скорости. Вместо этого, поток воздуха или воды традиционно регулируется методом дросселирования – клапаном или заслонкой. Двигатель вращается постоянно на номинальной скорости, когда поток регулируется без изменения скорости вращения двигателя. Поскольку системы вентиляции, кондиционирования, водоснабжения редко требуют максимальной производительности, то системы  без регулирования скорости тратят значительную часть энергии бесполезно. Использование привода с переменной скорость вращения может сохранить до 70% потребляемой энергии.

Большинство электродвигателей, применяемых в системах кондиционирования, вентиляции, водоснабжения, ввиду своих преимуществ, представляют собой асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Регулировать скорость вращения ротора такого двигателя можно путем изменения частоты питающего напряжения.

Зависимости между переменными, такими как давление, напор, скорость, и мощность, можно выразить с помощью неких зависимостей: производительность пропорциональна скорости, в то время, как напор пропорционален квадрату скорости. Наиболее важным с точки зрения энергоэффективности является тот факт, что потребляемая мощность пропорциональна кубу скорости.  Это означает, что даже минимальное снижение скорости способно обеспечить снижение количества потребляемой энергии. К примеру (рис.1) при скорости 75% от номинальной, производительность составляет 75%, но при этом затраты энергии составляют всего 42% от необходимой энергии для создания номинальной производительности; когда производительность снижается до 50%,  потребление энергии падает до 12.5%.

Рисунок 1 Семейство законов, выражающие зависимости

                Известны следующие способы регулирования производительности:

·         Дросселирование с использованием заслонок или клапанов;

·         Использование входного направляющего аппарата в центробежный вентилятор для ограничения потока;

·         Применение разных муфт (электрических, гидравлических) для регулировки момента между валом двигателя и насосом;

·         Дискретное регулирование «Вкл/Выкл»;

·         Регулировка угла атаки лопастей крыльчатки;

Недостатком традиционных способов регулирования производительности является отсутствие прямого эффекта экономии энергии. Есть возможности уменьшения энергопотребления с помощью этих способов, но ни один их них не эффективен в области сохранения энергии настолько, насколько эффективно применение частотно-регулируемого электропривода. К примеру, дискретно управление вносит значительные механические и электрические удары на оборудование, что приводит к значительному снижению срока службы оборудования, по сравнению с частотно регулируемым электроприводом.

Рисунок 2 Сравнительная характеристика потребления мощности между двумя способами регулирования производительности

Типичная система построена таким образом, чтобы обеспечить пиковый режим работы системы, наличие которого не характерно для основного времени работы системы. При этом насосы и вентиляторы выбираются с «запасом» для такой работы.

Рисунок 3 показывает, что более 90% от всего рабочего времени системы приходится на производительность менее 70%.  Значительная экономия энергии может быть достигнута, в таком случае - путем снижения скорости вращения насоса/вентилятора.

Рисунок 3 Обобщенный рабочий цикл систем нагрева, вентиляции, кондиционирования

Начальная цена закупки (около 5%) и техническое обслуживание (около 5%) оборудования типа вентиляторов и насосов не составляет основной части затрат капитала относительно всего срока эксплуатации машины. Главные затраты (около 90%) приходятся на оплату электроэнергии, потребляемой приводом. Экономия энергии с применением частотного регулирования скорости вращения насоса в разы снизит эксплуатационные затраты механизма. Такой подход справедлив для насосов и вентиляторов.

Преобразователи частоты семейства Sinusпомогут справиться с задачей экономии энергии и средств для предприятия. Кроме этого – гибкая настройка кривой U/f(до 8-ми точек);  функции экономии энергии за счет снижения выходного напряжения, “Fluxoptimization”; полное управление двигателем.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА В СИСТЕМАХ С ТУРБОМЕХАНИЗМАМИ