Энергосовет - энергосбережение и энергоэффективность
в Яndex
Главная >> Библиотека технических статей >> Экономия электрической энергии >> Энергосберегающая технология преобразования переменного тока в постоянный ток

Новое на портале

22.10.14 В России появился стандарт "Измерения и верификация энергетической эффективности" по расчету экономии энергоресурсов подробнее >>>

09.10.14 Стимулирование развития возобновляемой энергетики. Аналитический обзор подробнее >>>

07.10.14 Как правильно выбрать солнечные батареи для коттеджа (статья) подробнее >>>

06.10.14 Учет электроэнергии: Так кто-же оплатит переход на зимнее время??? подробнее >>>

01.10.14 Евгений Кузнецов: Знаете ли вы, что потребление электроэнергии в домах США или Германии в пять раз больше, чем в Питере? подробнее >>>

30.09.14 Энергоэффективный дом в Мордовии оказался неэффективным подробнее >>>

Все новости портала

OSEA

Еще по теме Экономия электрической энергии

Cтраницы: 1 | 2 | следующая >>

Энергосберегающая технология преобразования переменного тока в постоянный ток


Зайцев А.И., профессор Воронежского государственного технического университета


 В статье рассмотрены вопросы энергосбережения при применении управляемых выпрямителей с искусственной коммутацией в качестве источников питания регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока.

Энергосбережение (или рационализация производства, распределения и использования всех видов энергии) стало в последние годы одним из приоритетных направлений технической политики во всех развитых странах мира. Энергосбережение в любой форме сводится к снижению бесполезных потерь.

Анализ структуры потерь в сфере производства, распределения и потребления электроэнергии показывает, что основная составляющая потерь (до 90%) приходиться на сферу потребления.

Из спектра различных решений, применяемых для энергосбережения, одно из наиболее эффективных и быстро окупаемых, требующих относительно небольших капиталовложений - внедрение высокотехнологичной и наукоемкой энергосберегающей техники - регулируемых электроприводов, позволяющих оптимизировать режимы работы механизмов в широком диапазоне изменения нагрузок.

При всем многообразии реализаций в электроприводе осуществляется один и тот же фундаментальный физический процесс - электромеханическое преобразование энергии, когда электрическая энергия превращается в механическую работу или за счет механической работы получается электрическая энергия, всегда это происходит в конкретной материальной среде, всегда часть энергии при этом теряется.

Поэтому в современных условиях особое значение приобретает комплекс вопросов, связанных с энергосбережением в электроприводе, поскольку, с одной стороны, особенно острой стала проблема экономии электроэнергии и, с другой - появились реальные возможности ее эффективного решения применительно к главному ее потребителю - электроприводу, учитывая, что около 60% вырабатываемой электроэнергии потребляется именно электроприводами.

В агрегатах, состоящих из электродвигателя и рабочей машины, энергосбережения можно добиваться двумя основными способами:

– искать новые научно-технические и конструктивные решения для обоих компонентов агрегата, обеспечивающих повышение его КПД (т.е. снижения потерь в процессе преобразования электрической энергии в механическую);

– искать пути выполнения технологического процесса с меньшими энергозатратами.

Первый путь в электромеханике был исчерпан к 90 - м годам XX века, когда КПД электроприводов (преобразователь электроэнергии - двигатель) и механизмов превысили значения 0,9. Естественно, поиски новых конструкций (модернизаций) идут и в настоящее время. Но при этом в энергосбережении можно выиграть только единицы или даже доли процента.

Второй путь состоит в реализации рационального способа преобразования механической энергии в полезную другого вида. Такие способы энергосбережения более перспективны и результативны. Они становятся основными в XXI веке.

Развитие силовой полупроводниковой техники и теории дискретных систем позволяет создавать высокоэффективные энергосберегающие технологии преобразования переменного тока в постоянный ток для питания технологических установок.

В этом случае регулируемый выпрямитель по отношению к энергосистеме выполняет роль потребителя электроэнергии, и его энергетические показатели в этом случае будут определять энергетику комплекса электропривода.

Рассмотрим с этих позиций энергетические показатели управляемых выпрямителей в зависимости от системы управления силовыми вентилями.


Выпрямители с естественной коммутацией

При естественной коммутации включение вентилей любого типа происходит с задержкой на угол управления по отношению точки естественной коммутации. На рис.1 приведены временные графики трехфазного мостового управляемого выпрямителя при естественной коммутации вентилей, когда в цепи постоянного тока



При разложении прямоугольной формы выпрямленного тока в гармонический ряд основная гармоника тока  нагрузки, например, фаза А сдвигается на угол  в сторону отставания от напряжения питающей сети.

Прекращение тока через проводящий вентиль происходит соответственно позднее за счёт катодной индуктивности . При достаточной индуктивности ток в вентиле продолжает протекать в том же направлении при изменении знака приложенного напряжения. Это приводит к потреблению реактивной мощности индуктивного характера. В пределе при  ток прямоугольной формы будет протекать в течение  (180° при однофазных и 120° при трёхфазных выпрямителях). Вследствие специфики работы вентилей ток, потребляемый из сети, не синусоидален.

Потребление реактивной мощности и наличие в кривых тока и напряжения высших гармонических приводят к увеличению действующего значения тока сети и росту потерь при передаче энергии к управляемому выпрямителю.

Полная мощность, потребляемая из сети выпрямителем m-фазного тока




При питании от мощной энергосистемы и когда  можно полагать, с небольшой погрешностью, U синусоидальным. При таком допущении


Полагая, что полное значение тока состоит из активной и реактивной составляющих, имеем



Определим составляющие полной мощности, потребляемой из сети:



Выражение (1) для полной мощности, потребляемой из сети, можно записать в новой форме


Среднее за период значение произведения мгновенных значений синусоид различных частот равно нулю. Поэтому активная мощность токами высших гармонических при синусоидальном напряжении сети не создаётся.



Полагая, что отношение амплитуды i-ой гармоники к амплитуде основной гармоники тока находятся в соотношении



Из анализа работы управляемого выпрямителя при естественной коммутации следует, что при изменении углов управления α с целью изменения выходного напряжения:

– потребляемая полезная мощность изменяется по закону косинусоидальной функции, при Р максимальна, при   Р минимальна;

– реактивная мощность изменяется по синусоидальной зависимости, при, при  максимальна;

– полная мощность  при изменении  практически не изменяется;

– спектральный состав тока - только нечетные гармоники, относительная величина  с увеличением  растет, в результате влияние высших гармоник на питающую сеть растет с увеличение углов управления ;

– по мере увеличения углов управления реактивная мощность возрастает и вызывает повышенные потери активной мощности в питающей сети;

– для уменьшения влияния на питающую сеть необходимо устанавливать компенсирующие устройства.

В наиболее распространенных схемах управляемых вентильных преобразователей (УВП) потребление реактивной мощности происходит в размерах, пропорциональных степени регулирования выходного напряжения. В результате работа мощного вентильного преобразователя зачастую сопровождается посадками напряжения в питающей сети, нарушающими режим энергоснабжения предприятий. Компенсация реактивной мощности, потребляемой УВП, затруднительна и часто малоэффективна, ввиду сравнительно высокого быстродействия этих устройств.

В этой связи большие возможности для улучшения динамических и энергетических показателей УВП представляет метод искусственной коммутации силовых вентилей.


Компенсационные выпрямители

Управление преобразователями с искусственной коммутацией возможно в области опережающих углов . На рис. 3 приведены временные графики при опережающих углах управления в катодной и анодной группах вентилей для компенсационного преобразователя.



При этом такие преобразователи, получившие название «компенсационные преобразователи», превращаются из потребителей в генераторы реактивной мощности емкостного характера.

Последний этап в развитии УВП с искусственной коммутацией ознаменовался появлением глубокорегулируемых устройств, свойства которых делают возможным применение их в широкой области техники. Разрабатывая преобразователь с искусственной коммутацией, в первую очередь приходится решать вопрос о коммутирующем узле.

Cтраницы: 1 | 2 | следующая >>

печатьраспечатать | скачать бесплатно Энергосберегающая технология преобразования переменного тока в постоянный ток, Зайцев А.И., Источник: Журнал «Электротехнические комплексы и системы управления»,
www.v-itc.ru/electrotech

скачать архив архив.zip(270 кБт)


Rambler's Top100

Авторские права на размещенные материалы принадлежат авторам
Тел.(495) 225-48-39 E-mail:
© Портал ЭнергоСовет.ru - энергосбережение, энергоэффективность, энергосберегающие технологии 2006-2014
Возрастная категория Интернет-сайта 18 +
реклама | карта сайта | о проекте | контакты | правила использования статей