4.1.2 Потери энергии при пуске и торможении электроприводов

Возникающие при пуске, реверсе, торможении, изменении скорости и изменении нагрузки токи, как правило, превышают номинальный уровень. По этой причине выде­ляющиеся в двигателе и в других элементах ЭП потери могут быть весьма значительными и сущест­венно влиять на энергетические показатели его работы. Повышенные потери в двигателе вызывают его дополнительный нагрев, что подчёркивает важность правильной их оценки.

Особенно большое значение опреде­ление потерь электрической энергии в переходных процессах имеет место для ЭП, у которых динамический режим является основным (электропривод прокатных станов, подъёмных кра­нов, лифтов и др.)

В общем случае потери энергии за время переходного процесса t_пп могут быть определены с помощью выражения

где - потери энергии, обусловленные соответственно постоянными и переменными потерями мощности.

Для определения переменных потерь энергии необходимо знать закон изменения тока двигателя в переходном процессе i(t), а также располагать данными об изменении сопротивления R. Поэтому более удобно переменные потери энергии в переходных процессах определять через ме­ханические переменные и параметры двигателя.

4.1.3 Кпд электроприводов

В общем случае, когда ЭП работает в некотором цикле с различными скоростями и нагрузками на валу, как в установившемся, так и в переходном режимах его КПД определяется как цикловой (или средневзвешенный) по формуле:

где А_пол и А_потр – соответственно полезная механическая и потреблённая

электрическая энергия, Дж;

ΔА – потери энергии, Дж;

Р_{пол i} – полезная механическая мощность на i-том участке цикла, Вт;

ΔР_i – потери мощности на i-том участке цикла, Вт;

n – число участков цикла работы ЭП.

Если ЭП работает в установившемся режиме, то эта формула упрощается и принимает вид:

КПД ЭП как электромеханической системы определяется произведением КПД электродвигателя, преобразовательного устройства, управляющего устройства и механической передачи:

Способы повышения КПД двигателя могут быть следующими:

1 Ограничение времени работы двигателя на холостом ходу.

2 Обеспечение нагрузки, близкой к номинальной (в том числе путем замены малозагруженного двигателя на двигатель меньшей мощности, что необходимо обосновать экономически, т.е. капитальные затраты на замену должны окупится за счет сокращения эксплуатационных расходов).

3 Применение регуляторов экономичности.

4.1.4 Коэффициент мощности эп

Электроприводы, подключаемые к сети переменного тока, потребляют из сети активную и реактивную мощности. Активная мощность расходуется на совершение электроприводом полезной работы и покрытие потерь в нем, а реактивная мощность обеспечивает создание электромагнитных полей двигателя и других его элементов и непосредственно полезной работы не совершает. Работа ЭП, как и любого другого потребителя активной Р_а и реактивной Q энергии характеризуется коэффициентом мощности:

где S – полная мощность.

ЭП, потребляя реактивную мощность, нагружает систему электроснабжения, вызывая дополнительные потери напряжения и энергии в ее элементах. По этой причине всегда следует стремиться к обеспечению максимально возможного cos φ ЭП как одного из основных энергетических показателей его работы. Если ЭП работает в каком-то цикле при различных нагрузках или скоростях в установившемся или переходном режимах, то он, как потребитель реактивной энергии, характеризуется средневзвешенным или цикловым коэффициентом мощности, который определяется отношением потребленной активной энергии за цикл А_а к полной или кажущейся энергии А_п в соответствии с формулой:

Способы повышения коэффициента мощности:

1 Замена малозагруженных АД двигателями меньшей мощности с обязательным экономическим обоснованием.

2 Ограничение времени работы АД на холостом ходу.

3 Понижение напряжения питания АД, работающих с малой или переменной нагрузкой.

4 Замена АД на СД.