可變電驅動作為節能手段

可變電驅動作為節能手段從非調節式電驅動向調節式過渡是電驅動和電驅動技術領域節能的主要途徑之一。

通常，控制生產機械的電驅動器的速度或扭矩的需要由工藝過程的要求決定。例如，刀具的進給速度決定了車床上加工工件的清潔度，電梯速度的降低是小車停車前準確定位所必需的，捲繞軸扭矩的調整需要由保持受傷材料等的恆定張力的條件。

然而，有許多機制不需要根據工藝條件改變速度，或者使用影響工藝過程參數的其他（非電氣）方法進行調節。

首先，它們包括用於移動固體、液體和氣體產品的連續輸送機構：輸送機、風扇、風機、泵組。對於這些機構，目前通常使用未調節的異步電驅動器，其使工作體以恆定速度運動，而不管機構上的負載如何。在其部分負載下，恆速運行模式的特點是增加單位能源消耗與標稱模式相比。

NSC 性能降低，輸送機的效率降低，因為消耗功率的相對份額超過了空閒時刻。更經濟的是變速模式，它提供相同的性能，但具有恆定的拉力分量。

在圖。圖 1 顯示了對於負載移動速度恆定 (v — const) 和可調 (Fg = const) 的空轉力矩 Mx = 0、ЗМв 的輸送機，電機軸的功率依賴性。圖中的陰影區域表示通過速度控制獲得的能量節省。

電機軸功率對輸送機性能的依賴性

米。 1、電動機軸功率對輸送機性能的依賴性

因此，如果輸送機速度降低到標稱值的 60%，則電機軸功率將比標稱值降低 10%。調速效果越高，空轉扭矩越大，對輸送機性能的降低越明顯。

通過欠載降低連續運輸機構的速度可以讓您以較低的單位能耗執行所需的工作量，即解決在移動產品的技術過程中降低能耗的純經濟問題。

通常，隨著此類機制速度的降低，由於技術設備的操作特性的改進也會出現經濟效應。因此，當速度降低時，輸送機本體的磨損減少，管道和配件的使用壽命由於供應液體和氣體的機器產生的壓力降低而增加，並且這些產品的過量消耗也被消除。

事實證明，技術領域的效果往往比節能帶來的效果要高得多，這就是為什麼僅通過評估能源方面來決定是否為此類機構使用受控電力驅動器的可取性從根本上是錯誤的。

電鏟機的速度控制。

用於液體和氣體供應的離心機（風扇、泵、風扇、壓縮機）是全國最有潛力顯著降低特定能源消耗的主要通用工業機械。離心機構的特殊地位是由於它們的重量大、功率高，通常具有較長的運行模式。

這些情況決定了這些機制在國家能源平衡中的重要份額。水泵、風機和壓縮機的驅動電機總裝機容量約佔所有發電廠容量的 20%，而僅風機一項就消耗了該國所有發電量的 10% 左右。

離心機構的運行特性以揚程 H 對流量 Q 和功率 P 對流量 Q 的依賴關係的形式呈現。在穩定運行模式下，離心機構產生的揚程通過以下方式平衡它輸送液體或氣體的水力或空氣動力網絡的壓力。

泵的靜態壓力分量由用戶和泵的高度之間的測地線差異決定；對於粉絲——自然的吸引力；對於風扇和壓縮機——來自管網（儲氣罐）中的壓縮氣體壓力。

泵的 Q-H 特性和網絡的交點決定了參數 H-Hn 和 Q-Qn。以恆定速度運行的泵的流量 Q 的調節通常由出口處的閥門執行，並導致網絡特性發生變化，因此流量 QA * <1 對應於與泵特性的交點。

抽油機的Q-H特性

米。 2. 抽油機Q-H-特性

通過類比電路，調節通過閥門的流量類似於通過增加電路的電阻來控制電流。顯然，從能量的角度來看，這種控制方法效率不高，因為它伴隨著調節元件（電阻器、閥門）中的非生產性能量損失。閥門損失的特徵在於圖 1 中的陰影區域。 1.

與在電路中一樣，調節能源而不是其用戶更經濟。在這種情況下，由於電源電壓的降低，電路中的負載電流降低。在液壓和空氣動力學網絡中，通過降低機構產生的壓力獲得類似的效果，這是通過降低其葉輪的速度來實現的。

當轉速變化時，離心機構的工作特性按照相似定律變化，其形式為：Q * = ω *，H * = ω * 2，P * = ω * 3

其特性曲線通過 A 點時的泵葉輪轉速：

泵在調速過程中消耗的功率表達式為：

力矩與速度的二次相關性主要是風扇的特徵，因為由自然推力確定的頭部靜態分量明顯小於 Hx。在技術文獻中，有時會使用力矩對速度的近似依賴性，這考慮到了離心機構的這一特性：

M* = ω * n

其中 n = 2 在 Hc = 0 且 nHc > 0。計算和實驗表明 n = 2 — 5，其較大的值是壓縮機在具有顯著背壓的網絡中運行的特徵。

對恆速和變速泵運行模式的分析表明，ω= const 時的額外能量消耗非常顯著。例如，帶參數的泵運行模式的計算結果如下所示：Hx * = 1.2； Px*= 0.3 在具有不同背壓 Зс 的網絡上：

給定的數據表明，受控電驅動可以顯著降低耗電量：在第一種情況下高達 66%，在第二種情況下高達 41%。在實踐中，這種影響可能會更大，因為由於各種原因（閥門缺失或故障，手動啟動），根本不應用閥門調節，這不僅會導致電力消耗增加，而且還會在液壓網絡中付出過多的努力和成本。

上文已經討論了常參數網絡中單作用離心機構的能量問題。在實踐中，離心機制並聯運行，網絡往往具有可變參數。例如，採礦網絡的空氣動力阻力隨著牆壁長度的變化而變化，供水網絡的流體動力阻力由用水方式決定，白天會發生變化等。

離心機構並聯運行時，可能有兩種情況：

1）所有機構的速度同時同步調節；

2）調節一個機構或部分機構的速度。

如果網絡參數是常數，那麼在第一種情況下，所有機制都可以被認為是一個等價物，所有上述關係都適用。在第二種情況下，機構未調節部分的壓力對調節部分的影響與背壓相同，並且非常顯著，這就是為什麼此處節電不超過標稱功率的 10-15%機器的。

可變網絡參數極大地複雜化了離心機制與網絡協作的分析。在這種情況下，受控電驅動器的能量效率可以以區域的形式確定，其邊界對應於網絡參數的極限值和離心機構的速度。