अतुल्यकालिक मोटरों की ऊर्जा दक्षता बढ़ाना। सिद्धांत से व्यवहार तक पुरानी इलेक्ट्रिक मोटरों को आधुनिक ऊर्जा-कुशल मोटरों से बदलना

इतिहास में एक भ्रमण. ऊर्जा बचत की समस्या का उद्भव

ग्रह के ऊर्जा संसाधनों को बचाने की समस्या की पहचान 20वीं सदी के उत्तरार्ध में की गई थी। इसलिए पिछली सदी के 70 के दशक में पूरी दुनिया में ऊर्जा संकट पैदा हो गया। 1972 से 1981 तक तेल की कीमतें 14.5 गुना बढ़ीं। और यद्यपि उस समय के अधिकांश कठिन क्षणों पर काबू पा लिया गया था, विश्व ईंधन और ऊर्जा परिसर को बचाने की समस्या को एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण वैश्विक समस्या का दर्जा प्राप्त हुआ, और हर साल इस मुद्दे पर अधिक से अधिक ध्यान दिया जाता है।

आज ऊर्जा की बचत

तकनीकी विकास के कारण दुनिया भर में ऊर्जा की खपत तेजी से बढ़ रही है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि ग्रह के संसाधन भविष्य में मानवता के लिए पर्याप्त हैं, लोग विभिन्न तरीकों और समाधानों की तलाश कर रहे हैं: वैकल्पिक प्राकृतिक ऊर्जा स्रोतों (हवा, पानी, सौर पैनल) का उपयोग किया जाता है, कचरे और विभिन्न घरेलू कचरे को रीसाइक्लिंग करके ऊर्जा पैदा करने के लिए पर्यावरण के अनुकूल प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया जाता है। कचरे का आविष्कार हो चुका है, इस उपकरण द्वारा खपत की जाने वाली ऊर्जा को कम करने के लिए तकनीकी उपकरणों का साल-दर-साल आधुनिकीकरण किया जा रहा है।

उपकरणों की ऊर्जा दक्षता हम में से प्रत्येक के लिए एक व्यक्तिगत चिंता का विषय है। आख़िरकार, मासिक बिजली बिल की राशि सीधे तौर पर इस पर निर्भर करती है। यूरोप में, बिजली रूस की तुलना में बहुत अधिक महंगी है, इसलिए प्रत्येक यूरोपीय उच्च तकनीक वाले उपकरणों का चयन करने का प्रयास करता है जो यथासंभव कम ऊर्जा की खपत करते हैं। हमारे देश में, बहुत कम संख्या में लोग इस बारे में सोचते हैं, लेकिन हमारे देश में भी, ऊर्जा-बचत प्रौद्योगिकियों का उपयोग "आपके बटुए की मोटाई" पर सकारात्मक प्रभाव डाल सकता है। मासिक बिजली बिल का भुगतान करते समय, हम यह नहीं सोचते हैं कि वार्षिक परिचालन लागत एक प्रभावशाली राशि है जिसे अन्य उद्देश्यों पर खर्च किया जा सकता है।

वेंटिलेशन में ऊर्जा दक्षता

वेंटिलेशन इकाइयों में बिजली की खपत का मुख्य स्रोत, जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, पंखा है, और अधिक विशेष रूप से इलेक्ट्रिक मोटर (या मोटर), जिसकी बदौलत पंखे का प्ररित करनेवाला घूमता है।

ऊर्जा दक्षता वर्ग IE

यूरोपीय DIN इलेक्ट्रिक मोटर मानक IEC (इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन) उपकरण ऊर्जा दक्षता वर्गीकरण मानक पर आधारित हैं।

अंतर्राष्ट्रीय मानकों के अनुसार, आज तक मोटरों की चार ऊर्जा दक्षता कक्षाएं विकसित की गई हैं: IE1, IE2, IE3 और IE4। IE का मतलब "अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा दक्षता वर्ग" है - अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा दक्षता वर्ग

• IE1 मानक ऊर्जा दक्षता वर्ग।
• IE2 उच्च ऊर्जा दक्षता वर्ग।
• IE3 अति-उच्च ऊर्जा दक्षता वर्ग।
• IE4 उच्चतम ऊर्जा दक्षता वर्ग है।

नीचे रेटेड पावर पर संबंधित ऊर्जा दक्षता वर्ग की इंजन दक्षता की निर्भरता दिखाने वाले वक्र हैं।

1 जनवरी, 2017 से, सभी यूरोपीय मोटर निर्माता, अपनाए गए निर्देश के अनुसार, कम से कम IE3 की ऊर्जा दक्षता वर्ग के साथ इलेक्ट्रिक मोटर का उत्पादन करेंगे।

QC Ventilazione प्रोग्राम में इंस्टॉलेशन का चयन करते समय मोटर्स की ऊर्जा दक्षता का चयन करना

टीएम क्वाट्रोक्लिमा क्लास IE2 और IE3 के एसिंक्रोनस मोटर्स के साथ-साथ प्रीमियम क्लास EC मोटर्स IE4 के साथ वेंटिलेशन इकाइयाँ प्रदान करता है।

पंखे का प्रकार "फैन" टैब पर बाईं माउस बटन पर क्लिक करके चुना जाता है।

प्रत्यक्ष ड्राइव के साथ रेडियल पंखा - अतुल्यकालिक मोटर (मानक IE2)।

डायरेक्ट ड्राइव और EC मोटर वाला रेडियल पंखा क्लास IE4 का अनुपालन करता है।

आप यहां नीचे, अतुल्यकालिक मोटर की वांछित ऊर्जा दक्षता वर्ग का चयन कर सकते हैं।

सिद्धांत से व्यवहार तक

स्पष्टता के लिए, आइए एक उदाहरण देखें। आइए तीन विकल्पों में 20,000 m3/h की प्रवाह दर और 500 Pa के मुक्त दबाव के साथ एक मानक वायु प्रबंधन इकाई की गणना करें:

1) एसिंक्रोनस मोटर क्लास IE2 के साथ

2) IE3 क्लास एसिंक्रोनस मोटर के साथ

3) EC मोटर क्लास IE4 के साथ

और फिर हम प्राप्त परिणामों की तुलना करते हैं।

अतुल्यकालिक मोटर वर्ग IE2 के साथ स्थापना

अतुल्यकालिक मोटर वर्ग IE3 के साथ स्थापना

ईसी मोटर वर्ग IE4 के साथ स्थापना

इस मामले में, कार्यक्रम ने दो ईसी प्रशंसकों के एक अनुभाग का चयन किया।

आइए अब प्राप्त परिणामों की तुलना करें।

IE3 क्लास मोटर की बिजली खपत समान IE2 क्लास मोटर से 0.18 किलोवाट कम है। और दो EC मोटर और IE2 मोटर के बीच बिजली का अंतर पहले से ही 1.16 किलोवाट है।

आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन उच्च-प्रवाह वेंटिलेशन इकाइयों के लिए समान गणना के मामले में, IE2 और IE3 मोटर्स की बिजली खपत में अंतर 25-30% तक पहुंच सकता है। और यदि सुविधा दर्जनों प्रतिष्ठानों का उपयोग करती है, तो वेंटिलेशन की ऊर्जा खपत को परिमाण के क्रम से कम किया जा सकता है और, इसके लिए धन्यवाद, सैकड़ों हजारों या लाखों रूबल बचाएं।

निम्नलिखित लेखों में हम QC Ventilazione प्रोग्राम में वेंटिलेशन इकाइयों का चयन करते समय इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा खपत की जाने वाली बिजली को कम करने के अन्य तरीकों के बारे में बात करेंगे। पहले, हमने रोटरी हीट एक्सचेंजर्स के साथ कम-प्रवाह वेंटिलेशन इकाइयों की ऊर्जा दक्षता बढ़ाने के बारे में बात की थी। आप लेख पढ़ सकते हैं.

ऊर्जा दक्षता से तात्पर्य ऊर्जा संसाधनों के तर्कसंगत उपयोग से है, जिसके माध्यम से भार शक्ति के समान स्तर पर ऊर्जा खपत में कमी हासिल की जाती है।

चित्र में. 1ए, बी ऊर्जा के तर्कहीन और तर्कसंगत उपयोग के उदाहरण दिखाते हैं। रिसीवर 1 और 2 की शक्तियाँ Рн समान हैं, जबकि रिसीवर 1 में जारी हानि ΔР1, रिसीवर 2 में जारी हानि ΔР2 से काफी अधिक है। परिणामस्वरूप, रिसीवर 1 द्वारा उपभोग की गई शक्ति ΔРп1 इससे अधिक है रिसीवर 2 द्वारा खपत की गई शक्ति ΔРп2। इस प्रकार, रिसीवर 1 की तुलना में रिसीवर 2 ऊर्जा कुशल है।

चावल। 1ए. ऊर्जा की बर्बादी

रिसीवर 2

चावल। 1बी. ऊर्जा का कुशल उपयोग

आधुनिक दुनिया में, ऊर्जा दक्षता के मुद्दों पर ध्यान दिया जाता है विशेष ध्यान. इसे आंशिक रूप से इस तथ्य से समझाया गया है कि इस समस्या के समाधान से अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा नीति के मुख्य लक्ष्यों की प्राप्ति हो सकती है:

• ऊर्जा सुरक्षा में सुधार;
• ऊर्जा संसाधनों के उपयोग के कारण हानिकारक पर्यावरणीय प्रभावों को कम करना;
• समग्र रूप से उद्योग की प्रतिस्पर्धात्मकता बढ़ाना।

हाल ही में अपनाया गया पूरी लाइनक्षेत्रीय, राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर ऊर्जा दक्षता पहल और उपाय।

रूस की ऊर्जा रणनीति

रूस ने एक ऊर्जा रणनीति विकसित की है, जिसमें एक व्यापक ऊर्जा बचत नीति के हिस्से के रूप में एक ऊर्जा दक्षता कार्यक्रम की तैनाती शामिल है। इस कार्यक्रम का उद्देश्य ऊर्जा उद्योग के त्वरित तकनीकी नवीनीकरण, आधुनिक प्रसंस्करण संयंत्रों और परिवहन क्षमताओं के विकास के साथ-साथ नए, आशाजनक बाजारों के विकास के लिए बुनियादी स्थितियां बनाना है।

23 नवम्बर 2009 राष्ट्रपति द्वारा रूसी संघहाँ। मेदवेदेव ने संघीय कानून संख्या 261-एफजेड "ऊर्जा की बचत और ऊर्जा दक्षता बढ़ाने और रूसी संघ के कुछ विधायी कृत्यों में संशोधन पेश करने पर" पर हस्ताक्षर किए। यह कानून ऊर्जा बचत की प्रक्रिया के प्रति मौलिक रूप से नया दृष्टिकोण बनाता है। यह सरकार के सभी स्तरों के लिए इस क्षेत्र में शक्तियों और आवश्यकताओं को स्पष्ट रूप से रेखांकित करता है, और वास्तविक परिणाम प्राप्त करने की नींव भी रखता है। कानून सभी उद्यमों के लिए ऊर्जा संसाधनों का हिसाब रखने की बाध्यता पेश करता है। जिन संगठनों की ऊर्जा खपत की कुल वार्षिक लागत 10 मिलियन रूबल से अधिक है, उन्हें 31 दिसंबर 2012 तक और फिर हर 5 साल में कम से कम एक बार ऊर्जा निरीक्षण से गुजरना प्रस्तावित है, जिसके परिणामों के आधार पर उद्यम का ऊर्जा पासपोर्ट तैयार किया जाता है। , ऊर्जा दक्षता पैमाने पर प्रगति दर्ज करना।

'ऊर्जा दक्षता पर' कानून को अपनाने के साथ, दस्तावेज़ के प्रमुख लेखों में से एक टैक्स कोड (अनुच्छेद 67 भाग 1) में संशोधन था, जो उच्चतम ऊर्जा दक्षता वर्ग वाली सुविधाओं का उपयोग करने वाले उद्यमों को आयकर से छूट देता है। रूसी सरकार उन उद्यमों को सब्सिडी प्रदान करने और कर का बोझ कम करने के लिए तैयार है जो अपने उपकरणों को ऊर्जा-बचत उपकरणों के स्तर तक बढ़ाने के लिए तैयार हैं।

विद्युत मोटरों की ऊर्जा दक्षता

2006 के रूस के आरएओ यूईएस के आंकड़ों के अनुसार, रूस में उत्पन्न बिजली का लगभग 46% औद्योगिक उद्यमों (चित्र 1) द्वारा उपभोग किया जाता है, इस ऊर्जा का आधा हिस्सा इलेक्ट्रिक मोटर्स के माध्यम से यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।

चावल। 2. रूस में बिजली की खपत की संरचना

ऊर्जा रूपांतरण की प्रक्रिया के दौरान इसका कुछ भाग ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाता है। खोई हुई ऊर्जा की मात्रा इंजन के ऊर्जा प्रदर्शन से निर्धारित होती है। ऊर्जा-कुशल इलेक्ट्रिक मोटरों के उपयोग से ऊर्जा की खपत काफी कम हो सकती है और पर्यावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा कम हो सकती है।

मुख्य सूचक ऊर्जा दक्षताएक विद्युत मोटर का दक्षता कारक (इसके बाद दक्षता के रूप में संदर्भित) है:

η=P2/P1=1 – ΔP/P1,

जहां P2 विद्युत मोटर शाफ्ट पर उपयोगी शक्ति है, P1 नेटवर्क से विद्युत मोटर द्वारा खपत की जाने वाली सक्रिय शक्ति है, ΔP विद्युत मोटर में होने वाली कुल हानि है।

जाहिर है, दक्षता जितनी अधिक होगी (और तदनुसार, नुकसान उतना ही कम होगा), इलेक्ट्रिक मोटर समान पावर पी 2 बनाने के लिए नेटवर्क से उतनी ही कम ऊर्जा की खपत करेगी। ऊर्जा-कुशल मोटरों का उपयोग करते समय ऊर्जा बचत को प्रदर्शित करने के लिए, आइए पारंपरिक (एम2एए) और ऊर्जा-कुशल (एम3एए) श्रृंखला (चित्र 3) के एबीबी इलेक्ट्रिक मोटर्स के उदाहरण का उपयोग करके खपत की गई बिजली की मात्रा की तुलना करें।

1. M2AA श्रृंखला(ऊर्जा दक्षता वर्ग IE1): शक्ति Р2=55 किलोवाट, घूर्णन गति n=3000 आरपीएम, η=92.4%, cosφ=0.91

Р1=Р2/η=55/0.924=59.5 किलोवाट।

कुल घाटा:

ΔP=P1–P2=59.5-55=4.5 किलोवाट.

क्यू=4.5·24·365=39420 किलोवाट।

सी=2·39420=78840 रगड़।

2. M3AA श्रृंखला(ऊर्जा दक्षता वर्ग IE2): शक्ति Р2=55 किलोवाट, घूर्णन गति n=3000 आरपीएम, η=93.9%, cosφ=0.88

नेटवर्क से सक्रिय बिजली की खपत:

Р1=Р2/η=55/0.939=58.6 किलोवाट।

कुल घाटा:

ΔP=P1–P2=58.6-55=3.6 किलोवाट।

यह मानते हुए कि एक दिया गया इंजन दिन में 24 घंटे, वर्ष में 365 दिन चलता है, ऊर्जा की मात्रा जो नष्ट होती है और ऊष्मा के रूप में निकलती है

क्यू=3.6·24·365=31536 किलोवाट।

2 रूबल की बिजली की औसत लागत के साथ। मौद्रिक संदर्भ में प्रति किलोवाट/घंटा 1 वर्ष के लिए खोई हुई बिजली की मात्रा

सी=2·31536=63072 रगड़।

इस प्रकार, यदि एक पारंपरिक इलेक्ट्रिक मोटर (IE1 वर्ग) को एक ऊर्जा कुशल मोटर (IE2 वर्ग) से बदल दिया जाता है, तो प्रति मोटर प्रति वर्ष 7884 किलोवाट की ऊर्जा बचत होती है। ऐसी 10 इलेक्ट्रिक मोटरों का उपयोग करते समय, बचत प्रति वर्ष 78,840 किलोवाट या मौद्रिक संदर्भ में 157,680 रूबल / वर्ष होगी। इस प्रकार, बिजली का कुशल उपयोग उद्यम को अपने उत्पादों की लागत को कम करने की अनुमति देता है, जिससे उसकी प्रतिस्पर्धात्मकता बढ़ती है।

ऊर्जा दक्षता वर्ग IE1 और IE2 के साथ इलेक्ट्रिक मोटरों की लागत में 15,621 रूबल का अंतर, लगभग 1 वर्ष में भुगतान हो जाता है।

चावल। 3. एक पारंपरिक इलेक्ट्रिक मोटर की ऊर्जा कुशल मोटर से तुलना

इस बात पे ध्यान दिया जाना चाहिए कि जैसे-जैसे ऊर्जा दक्षता बढ़ती है, मोटर की सेवा जीवन बढ़ता है. इसे इस प्रकार समझाया गया है। इंजन के गर्म होने का स्रोत उसमें उत्पन्न होने वाली हानियाँ हैं। विद्युत मशीनों (ईएम) में होने वाले नुकसान को मूल में विभाजित किया गया है, जो ईएम में होने वाली विद्युत चुम्बकीय और यांत्रिक प्रक्रियाओं के कारण होता है, और अतिरिक्त, विभिन्न माध्यमिक घटनाओं के कारण होता है। मुख्य हानियों को निम्नलिखित वर्गों में विभाजित किया गया है:

• 1. यांत्रिक नुकसान (वेंटिलेशन नुकसान, बीयरिंग में नुकसान, कम्यूटेटर या स्लिप रिंग पर ब्रश के घर्षण के कारण नुकसान सहित);
• 2. चुंबकीय हानि (हिस्टैरिसीस और एड़ी धाराओं के कारण हानि);
• 3. विद्युत हानि (करंट प्रवाहित होने पर वाइंडिंग में हानि)।

अनुभवजन्य कानून के अनुसार, तापमान में 100C की वृद्धि के साथ इन्सुलेशन का सेवा जीवन आधा हो जाता है। इस प्रकार, बढ़ी हुई ऊर्जा दक्षता वाली मोटर का सेवा जीवन कुछ हद तक लंबा होता है, क्योंकि नुकसान और इसलिए ऊर्जा-कुशल मोटर का ताप कम होता है।

इंजन ऊर्जा दक्षता में सुधार के तरीके:

• 1. बेहतर चुंबकीय गुणों और कम चुंबकीय हानि वाले विद्युत स्टील्स का उपयोग;
• 2. अतिरिक्त तकनीकी संचालन का उपयोग (उदाहरण के लिए, स्टील्स के चुंबकीय गुणों को बहाल करने के लिए एनीलिंग, जो एक नियम के रूप में, मशीनिंग के बाद खराब हो जाते हैं);
• 3. बढ़ी हुई तापीय चालकता और विद्युत शक्ति वाले इन्सुलेशन का उपयोग;
• 4. वेंटिलेशन हानियों को कम करने के लिए वायुगतिकीय गुणों में सुधार;
• 5. उच्च गुणवत्ता वाले बियरिंग्स (एनएसके, एसकेएफ) का उपयोग;
• 6. इंजन घटकों और भागों के प्रसंस्करण और निर्माण की सटीकता बढ़ाना;
• 7. आवृत्ति कनवर्टर के साथ मोटर का उपयोग करना।

इलेक्ट्रिक मोटर की ऊर्जा दक्षता को दर्शाने वाला एक अन्य महत्वपूर्ण पैरामीटर लोड फैक्टर cosφ है। लोड फैक्टर नेटवर्क से विद्युत मोटर को आपूर्ति की जाने वाली कुल बिजली में सक्रिय शक्ति का हिस्सा निर्धारित करता है।

जहाँ S कुल शक्ति है।

इस मामले में, केवल सक्रिय शक्ति को शाफ्ट पर उपयोगी शक्ति में परिवर्तित किया जाता है, प्रतिक्रियाशील शक्ति की आवश्यकता केवल विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाने के लिए होती है। प्रतिक्रियाशील शक्ति मोटर में प्रवेश करती है और 2f नेटवर्क आवृत्ति से दोगुनी पर नेटवर्क में वापस लौटती है, जिससे आपूर्ति लाइनों में अतिरिक्त नुकसान होता है। इस प्रकार, उच्च दक्षता मूल्यों लेकिन कम cosφ मूल्यों वाली मोटरों से युक्त प्रणाली को ऊर्जा कुशल नहीं माना जा सकता है।

ऊर्जा कुशल विद्युत ड्राइव प्रणालियों के कार्यान्वयन में बाधाएँ

ऊँचे होने के बावजूद ऊर्जा कुशल समाधानों की प्रभावशीलताआज ऊर्जा-कुशल विद्युत ड्राइव प्रणालियों के प्रसार में कई बाधाएँ हैं:

• 1. पूरे उद्यम में केवल एक या दो इलेक्ट्रिक मोटरों को बदलना एक महत्वहीन उपाय है;
• 2. कम स्तरइंजन ऊर्जा दक्षता वर्गों, उनके अंतर और मौजूदा मानकों के क्षेत्र में उपभोक्ता जागरूकता;
• 3. कई उद्यमों में अलग वित्तपोषण: इलेक्ट्रिक मोटरों की खरीद के लिए बजट का प्रबंधक अक्सर वह व्यक्ति नहीं होता है जो निर्मित उत्पादों की लागत को कम करने या इसके लिए वार्षिक खर्च वहन करने से संबंधित होता है। रखरखाव;
• 4. जटिल उपकरणों के हिस्से के रूप में इलेक्ट्रिक मोटरों की खरीद, जिनके निर्माता अक्सर उत्पादों की लागत को कम करने के लिए कम गुणवत्ता वाली इलेक्ट्रिक मोटरें स्थापित करते हैं;
• 5. एक ही कंपनी के भीतर, उपकरण खरीदने की लागत और सेवा जीवन के दौरान ऊर्जा खपत का भुगतान अक्सर अलग-अलग शीर्षकों के तहत किया जाता है;
• 6. कई उद्यमों के पास आमतौर पर एक ही प्रकार और समान दक्षता वर्ग की इलेक्ट्रिक मोटरों का स्टॉक होता है।

से जुड़े मामलों में एक अहम पहलू विद्युत मशीनों की ऊर्जा दक्षता, अपने सेवा जीवन पर कुल परिचालन लागत के आकलन के आधार पर उपकरण खरीदने के निर्णय को लोकप्रिय बनाना है।

इलेक्ट्रिक मोटरों की ऊर्जा दक्षता को विनियमित करने वाले नए अंतर्राष्ट्रीय मानक।

2007, 2008 में IEC ने इससे संबंधित दो नए मानक पेश किए हैं विद्युत मोटरों की ऊर्जा दक्षता: मानक IEC/EN 60034-2-1 दक्षता निर्धारित करने के लिए नए नियम निर्धारित करता है, मानक IEC 60034-30 इलेक्ट्रिक मोटरों के लिए नई ऊर्जा दक्षता कक्षाएं निर्धारित करता है।

IEC 60034-30 मानक तीन-चरण स्क्विरल-केज इंडक्शन मोटर्स (चित्र 4) के लिए तीन ऊर्जा दक्षता कक्षाएं स्थापित करता है।

चावल। 4. नए IEC 60034-30 मानक के अनुसार ऊर्जा दक्षता कक्षाएं

वर्तमान में, ऊर्जा दक्षता वर्गों के पदनाम को अक्सर निम्नलिखित संयोजनों के रूप में देखा जा सकता है: EFF3, EFF2, EFF1। हालाँकि, वर्ग सीमाएँ (चित्र 5) पुराने IEC 60034-2 मानक द्वारा स्थापित की गई थीं, जिन्हें नए IEC 60034-30 (चित्र 4) द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था।

चावल। 5. पुराने IEC 60034-2 मानक के अनुसार ऊर्जा दक्षता कक्षाएं।

लेख szemo.ru साइट से लिया गया है

विद्युत मोटरें ऊर्जा संसाधनों के मुख्य उपभोक्ताओं में से हैं। इलेक्ट्रिक मोटरों की दक्षता बढ़ाने का एक तरीका इलेक्ट्रिक मशीनों के पुराने बेड़े को बेहतर ऊर्जा बचत विशेषताओं के साथ नए संशोधनों के साथ बदलना है। ये तथाकथित उच्च-प्रदर्शन या ऊर्जा-कुशल मोटरें हैं।

एक ऊर्जा-कुशल इंजन वह है जिसमें डिज़ाइन, निर्माण और संचालन के लिए व्यवस्थित दृष्टिकोण का उपयोग करके दक्षता, शक्ति कारक और विश्वसनीयता बढ़ाई जाती है।

दक्षता वर्ग IE2 के साथ ऊर्जा कुशल मोटरें विद्युत मोटरें हैं जो वर्ग IE1 के मानक मोटर्स की तुलना में अधिक कुशल हैं, जिसका अर्थ है समान लोड पावर स्तर पर कम ऊर्जा खपत।

ऊर्जा खपत को बचाने के साथ-साथ, IE2 श्रेणी की इलेक्ट्रिक मोटरों के उपयोग पर स्विच करने से निम्नलिखित की अनुमति मिलती है:

• इंजन और संबंधित उपकरणों का जीवन बढ़ाएँ;
• इंजन दक्षता में 2-5% की वृद्धि;
• शक्ति कारक में सुधार;
• अधिभार क्षमता में सुधार;
• रखरखाव लागत कम करें और डाउनटाइम कम करें;
• थर्मल भार और परिचालन स्थितियों के उल्लंघन के लिए इंजन के प्रतिरोध में वृद्धि;
• वस्तुतः मौन संचालन के कारण परिचालन कर्मियों पर भार कम करें।

गिलहरी-पिंजरे रोटर के साथ अतुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मोटर वर्तमान में सभी विद्युत मशीनों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं; खपत होने वाली 50% से अधिक बिजली उनसे आती है। ऐसा क्षेत्र ढूंढना लगभग असंभव है जहां उनका उपयोग किया जाता है: औद्योगिक उपकरण, पंप, वेंटिलेशन उपकरण और बहुत कुछ की इलेक्ट्रिक ड्राइव। इसके अलावा, तकनीकी पार्क की मात्रा और इंजन शक्ति दोनों लगातार बढ़ रही हैं।

AIR...E श्रृंखला के ऊर्जा कुशल ENERAL मोटर्स को संरचनात्मक रूप से एक स्क्विरेल केज रोटर के साथ तीन-चरण अतुल्यकालिक सिंगल-स्पीड मोटर्स के रूप में डिज़ाइन किया गया है और GOST R51689-2000 का अनुपालन करते हैं।

AIR...E श्रृंखला के ऊर्जा-कुशल इंजन ने निम्नलिखित सिस्टम सुधारों के कारण दक्षता में वृद्धि की है:

1. सक्रिय सामग्रियों का द्रव्यमान बढ़ा दिया गया है (स्टेटर और रोटर पैकेज में कॉपर स्टेटर वाइंडिंग और कोल्ड-रोल्ड स्टील);
2. बेहतर चुंबकीय गुणों और कम चुंबकीय हानि वाले विद्युत स्टील का उपयोग किया जाता है;
3. चुंबकीय कोर के टूथ-स्लॉट क्षेत्र और वाइंडिंग्स के डिज़ाइन को अनुकूलित किया गया है;
4. बढ़ी हुई तापीय चालकता और विद्युत शक्ति वाले इन्सुलेशन का उपयोग किया जाता है;
5. उच्च तकनीक वाले उपकरणों का उपयोग करके रोटर और स्टेटर के बीच हवा का अंतर कम कर दिया गया है;
6. वेंटिलेशन हानि को कम करने के लिए एक विशेष पंखे के डिज़ाइन का उपयोग किया जाता है;
7. उच्च गुणवत्ता के बियरिंग्स और स्नेहक का उपयोग किया जाता है।

AIR...E श्रृंखला के ऊर्जा-कुशल इंजन के नए उपभोक्ता गुण डिजाइन सुधार पर आधारित हैं, जहां प्रतिकूल परिस्थितियों और बढ़ी हुई सीलिंग से सुरक्षा पर विशेष ध्यान दिया जाता है।

इसलिए, प्रारुप सुविधाये AIR...E श्रृंखला स्टेटर वाइंडिंग्स में नुकसान को कम करने की अनुमति देती है। मोटर वाइंडिंग के कम तापमान के कारण, इन्सुलेशन का सेवा जीवन भी बढ़ जाता है।

एक अतिरिक्त प्रभाव घर्षण और कंपन को कम करके प्राप्त किया जाता है, और इसलिए उच्च गुणवत्ता वाले स्नेहक और बीयरिंगों के उपयोग के कारण, एक सख्त बीयरिंग लॉक सहित, अधिक गरम होने से प्राप्त किया जाता है।

कम चलने वाले इंजन तापमान से जुड़ा एक अन्य पहलू उच्च परिवेश के तापमान पर काम करने की क्षमता या चल रहे इंजन के बाहरी शीतलन से जुड़ी लागत को कम करने की क्षमता है। इससे ऊर्जा लागत भी कम होती है।

नए ऊर्जा-कुशल इंजन का एक महत्वपूर्ण लाभ शोर स्तर को कम करना है। IE2 श्रेणी के इलेक्ट्रिक मोटर कम शक्तिशाली और शांत पंखों का उपयोग करते हैं, जो वायुगतिकीय गुणों में सुधार और वेंटिलेशन हानि को कम करने में भी भूमिका निभाते हैं।

पूंजी और परिचालन लागत का न्यूनतमकरणऔद्योगिक ऊर्जा-कुशल इलेक्ट्रिक मोटरों के लिए प्रमुख आवश्यकताएं हैं। जैसा कि अभ्यास से पता चलता है, कम परिचालन लागत और कम बिजली की खपत के कारण कक्षा IE2 के अधिक उन्नत अतुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मोटर खरीदते समय मूल्य अंतर के कारण मुआवजे की अवधि केवल 6 महीने तक है।

बिजली की खपत: P1=P2/दक्षता
लोड विशेषता: प्रति दिन 16 घंटे = प्रति वर्ष 5840 घंटे

वार्षिक ऊर्जा लागत बचत: 1400 किलोवाट/घंटा

नए ऊर्जा-कुशल इंजनों पर स्विच करते समय, निम्नलिखित को ध्यान में रखा जाता है:

• पर्यावरणीय पहलुओं के लिए बढ़ी हुई आवश्यकताएँ
• ऊर्जा दक्षता के स्तर के लिए आवश्यकताएँ और परिचालन विशेषताएँउत्पादों
• ऊर्जा दक्षता वर्ग IE2, बचत क्षमता के साथ, उपभोक्ता के लिए एकीकृत "गुणवत्ता मुहर" के रूप में कार्य करता है
• वित्तीय प्रोत्साहन: ऊर्जा की खपत और परिचालन लागत को कम करने का अवसर एकीकृत समाधान: ऊर्जा कुशल मोटर + कुशल नियंत्रण प्रणाली (परिवर्तनीय ड्राइव) + प्रभावी सुरक्षा प्रणाली = सर्वोत्तम परिणाम।

इस प्रकार, ऊर्जा कुशल मोटरें- ये ऊर्जा-बचत प्रौद्योगिकियों पर केंद्रित उद्यमों के लिए बढ़ी हुई विश्वसनीयता के इंजन हैं।

ENERAL द्वारा निर्मित AIR...E इलेक्ट्रिक मोटरों के ऊर्जा दक्षता संकेतक GOST R51677-2000 और ऊर्जा दक्षता वर्ग IE2 के लिए अंतर्राष्ट्रीय मानक IEC 60034-30 का अनुपालन करते हैं।

यूडीसी 621.313.333:658.562

नियंत्रित विद्युत ड्राइव के लिए ऊर्जा-कुशल प्रेरण मोटर्स

ओ.ओ. मुरावलेवा

टॉम्स्क पॉलिटेक्निक यूनिवर्सिटी ई-मेल: [ईमेल सुरक्षित]

ऊर्जा कुशल बनाने की संभावना अतुल्यकालिक मोटर्ससमायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव के लिए क्रॉस-सेक्शन को बदले बिना, जो वास्तविक ऊर्जा बचत की अनुमति देता है। आवास और सांप्रदायिक सेवा क्षेत्र में पंपिंग इकाइयों में उच्च-शक्ति अतुल्यकालिक मोटरों के उपयोग के माध्यम से ऊर्जा बचत सुनिश्चित करने के तरीके दिखाए गए हैं। परिणामों की आर्थिक गणना और विश्लेषण इंजन की लागत में वृद्धि के बावजूद, उच्च-शक्ति इंजन का उपयोग करने की आर्थिक दक्षता को दर्शाता है।

परिचय

2020 तक की अवधि के लिए ऊर्जा रणनीति के अनुसार, राज्य ऊर्जा नीति की सर्वोच्च प्राथमिकता उद्योग की ऊर्जा दक्षता को बढ़ाना है। इसकी उच्च ऊर्जा तीव्रता के कारण रूसी अर्थव्यवस्था की दक्षता काफी कम हो गई है। इस सूचक के अनुसार, रूस संयुक्त राज्य अमेरिका से 2.6 गुना, पश्चिमी यूरोप से 3.9 गुना और जापान से 4.5 गुना आगे है। केवल आंशिक रूप से इन मतभेदों को रूस की कठोर जलवायु परिस्थितियों और उसके क्षेत्र की विशालता द्वारा उचित ठहराया जा सकता है। हमारे देश में ऊर्जा संकट को रोकने के मुख्य तरीकों में से एक उद्यमों में ऊर्जा और संसाधन-बचत प्रौद्योगिकियों की बड़े पैमाने पर शुरूआत के लिए एक नीति लागू करना है। ऊर्जा की बचत सभी तकनीकी नीति का प्राथमिकता वाला क्षेत्र बन गया है विकसित देशोंशांति।

निकट भविष्य में, ऊर्जा बचत की समस्या अर्थव्यवस्था के त्वरित विकास के साथ अपनी रेटिंग बढ़ाएगी, जब विद्युत ऊर्जा की कमी होगी और इसकी भरपाई दो तरीकों से की जा सकती है - नई ऊर्जा उत्पादन प्रणालियों की शुरूआत और ऊर्जा बचत . पहला तरीका अधिक महंगा है और इसमें लंबा समय लगता है, और दूसरा बहुत तेज़ और अधिक आर्थिक रूप से लाभदायक है क्योंकि ऊर्जा बचत के साथ 1 किलोवाट बिजली की लागत पहले मामले की तुलना में 4...5 गुना कम है। कुल प्रति यूनिट विद्युत ऊर्जा का बड़ा व्यय सकल उत्पादराष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में ऊर्जा बचत की व्यापक संभावनाएँ पैदा करना। मूल रूप से, अर्थव्यवस्था की उच्च ऊर्जा तीव्रता ऊर्जा-अपशिष्ट प्रौद्योगिकियों और उपकरणों के उपयोग, ऊर्जा संसाधनों के बड़े नुकसान (उनके निष्कर्षण, प्रसंस्करण, परिवर्तन, परिवहन और उपभोग के दौरान) और अर्थव्यवस्था की तर्कहीन संरचना (उच्च) के कारण होती है। ऊर्जा-गहन औद्योगिक उत्पादन का हिस्सा)। परिणामस्वरूप, व्यापक ऊर्जा बचत क्षमता जमा हो गई है, जिसका अनुमान 360.430 मिलियन टन है। टी., या आधुनिक ऊर्जा खपत का 38.46%। इस क्षमता का एहसास, 20 वर्षों में 2.3...3.3 गुना आर्थिक विकास के साथ, ऊर्जा खपत की वृद्धि को केवल 1.25...1.4 गुना तक सीमित कर सकता है, जिससे नागरिकों के जीवन की गुणवत्ता और घरेलू प्रतिस्पर्धात्मकता में उल्लेखनीय सुधार हो सकता है।

घरेलू और विदेशी बाज़ारों में नई वस्तुएँ और सेवाएँ। इस प्रकार, ऊर्जा की बचत आर्थिक विकास और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था की दक्षता बढ़ाने में एक महत्वपूर्ण कारक है।

इस कार्य का उद्देश्य वास्तविक ऊर्जा बचत सुनिश्चित करने के लिए समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव के लिए ऊर्जा-कुशल एसिंक्रोनस मोटर्स (एएम) बनाने की संभावनाओं पर विचार करना है।

ऊर्जा कुशल बनाने के अवसर

अतुल्यकालिक मोटर्स

इस कार्य में, एक व्यवस्थित दृष्टिकोण के आधार पर, वास्तविक ऊर्जा बचत सुनिश्चित करने के प्रभावी तरीकों की पहचान की जाती है। ऊर्जा बचत के लिए एक व्यवस्थित दृष्टिकोण दो क्षेत्रों को जोड़ता है - कन्वर्टर्स और एसिंक्रोनस मोटर्स में सुधार। आधुनिक कंप्यूटर प्रौद्योगिकी की क्षमताओं और अनुकूलन विधियों में सुधार को ध्यान में रखते हुए, हमें समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव में चलने वाली ऊर्जा-कुशल मोटरों के डिजाइन के लिए एक सॉफ्टवेयर और कंप्यूटिंग कॉम्प्लेक्स बनाने की आवश्यकता है। आवास और सांप्रदायिक सेवा क्षेत्र में ऊर्जा बचत की महान संभावनाओं को ध्यान में रखते हुए, हम इस क्षेत्र में अतुल्यकालिक मोटर्स पर आधारित नियंत्रित इलेक्ट्रिक ड्राइव का उपयोग करने की संभावनाओं पर विचार करेंगे।

ऊर्जा बचत की समस्या का समाधान एसिंक्रोनस मोटर्स पर आधारित समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव में सुधार करके संभव है, जिसे विशेष रूप से ऊर्जा-बचत प्रौद्योगिकियों के लिए डिजाइन और निर्मित किया जाना चाहिए। वर्तमान में, सबसे लोकप्रिय इलेक्ट्रिक ड्राइव - पंपिंग इकाइयों - की ऊर्जा बचत क्षमता बिजली की खपत का 30% से अधिक है। अल्ताई क्षेत्र में निगरानी के आधार पर, एसिंक्रोनस मोटर्स पर आधारित समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव का उपयोग करते समय निम्नलिखित संकेतक प्राप्त किए जा सकते हैं: ऊर्जा बचत - 20.60%; जल बचत - 20% तक; सिस्टम में हाइड्रोलिक झटके का उन्मूलन; मोटर आरंभिक धाराओं में कमी; रखरखाव लागत को कम करना; आपातकालीन स्थितियों की संभावना को कम करना। इसके लिए इलेक्ट्रिक ड्राइव के सभी हिस्सों में सुधार की आवश्यकता है, और सबसे ऊपर, मुख्य तत्व जो इलेक्ट्रोमैकेनिकल ऊर्जा रूपांतरण करता है - अतुल्यकालिक मोटर।

आजकल, ज्यादातर मामलों में, समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सामान्य-उद्देश्य अतुल्यकालिक मोटर्स का उपयोग किया जाता है। आईएम पावर की प्रति यूनिट सक्रिय सामग्रियों की खपत का स्तर व्यावहारिक रूप से स्थिर हो गया है। कुछ अनुमानों के अनुसार, समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव में सीरियल मोटर्स के उपयोग से उनकी दक्षता में कमी आती है और स्थापित शक्ति में 15.20% की वृद्धि होती है। रूसी और विदेशी विशेषज्ञों के बीच एक राय है कि ऐसी प्रणालियों के लिए विशेष इंजनों की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, ऊर्जा संकट के कारण डिजाइन के लिए एक नए दृष्टिकोण की आवश्यकता है। रक्तचाप द्रव्यमान एक निर्धारण कारक नहीं रह गया है। ऊर्जा प्रदर्शन में वृद्धि सामने आती है, जिसमें उनकी लागत और सक्रिय सामग्रियों की खपत में वृद्धि भी शामिल है।

इलेक्ट्रिक ड्राइव को बेहतर बनाने के आशाजनक तरीकों में से एक विशिष्ट परिचालन स्थितियों के लिए विशेष रूप से आईएम को डिजाइन और निर्माण करना है, जो ऊर्जा बचत के लिए फायदेमंद है। साथ ही, आईएम को एक विशिष्ट इलेक्ट्रिक ड्राइव में अनुकूलित करने की समस्या हल हो जाती है, जो परिचालन स्थितियों के तहत सबसे बड़ा आर्थिक प्रभाव देती है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विशेष रूप से समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव के लिए मोटर्स का उत्पादन सीमेंस (जर्मनी), एटलांस-जीई मोटर्स (यूएसए), लेनज़ बाचोफेन (जर्मनी), लेरॉय सोमर (फ्रांस), मेडेन (जापान) द्वारा किया जाता है। वैश्विक इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग उद्योग में ऐसी मोटरों के उत्पादन का विस्तार करने की लगातार प्रवृत्ति है। यूक्रेन में, समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव के लिए मोटरों के संशोधनों को डिजाइन करने के लिए एक सॉफ्टवेयर पैकेज विकसित किया गया है। हमारे देश में, GOST R 51677-2000 को उच्च ऊर्जा प्रदर्शन वाले IM के लिए अनुमोदित किया गया है, और शायद उनका उत्पादन निकट भविष्य में आयोजित किया जाएगा। प्रभावी ऊर्जा बचत सुनिश्चित करने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए आईएम संशोधनों का उपयोग, अतुल्यकालिक मोटर्स में सुधार के लिए एक आशाजनक दिशा है।

साथ ही, डिज़ाइन और संशोधनों में विविध निर्मित मोटरों की एक श्रृंखला से उपयुक्त मोटर की उचित पसंद के बारे में सवाल उठता है, क्योंकि समायोज्य गति के साथ इलेक्ट्रिक ड्राइव के लिए सामान्य औद्योगिक एसिंक्रोनस मोटर्स का उपयोग इष्टतम नहीं होता है वजन, आकार, लागत और ऊर्जा संकेतकों के संदर्भ में। इस संबंध में, ऊर्जा-कुशल अतुल्यकालिक मोटर्स के डिजाइन की आवश्यकता है।

एक एसिंक्रोनस मोटर ऊर्जा कुशल होती है, जिसमें डिजाइन, निर्माण और संचालन में व्यवस्थित दृष्टिकोण का उपयोग करके दक्षता, शक्ति कारक और विश्वसनीयता बढ़ाई जाती है। सामान्य औद्योगिक ड्राइव के लिए विशिष्ट आवश्यकताएँ पूंजी और परिचालन लागत को कम करना हैं,

रखरखाव के लिए भी शामिल है। इस संबंध में, और इलेक्ट्रिक ड्राइव के यांत्रिक भाग की विश्वसनीयता और सादगी के कारण, सामान्य औद्योगिक इलेक्ट्रिक ड्राइव का विशाल बहुमत एक अतुल्यकालिक मोटर के आधार पर बनाया जाता है - सबसे किफायती मोटर, जो संरचनात्मक रूप से सरल है, सरल और कम लागत वाला है। समायोज्य एसिंक्रोनस मोटर्स की समस्याओं के विश्लेषण से पता चला कि समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव में संचालन की विशिष्टताओं को ध्यान में रखते हुए, उनका विकास एक व्यवस्थित दृष्टिकोण के आधार पर किया जाना चाहिए।

वर्तमान में, ऊर्जा की बचत के मुद्दों को संबोधित करके और विद्युत प्रणालियों की विश्वसनीयता में वृद्धि करके दक्षता के लिए बढ़ी हुई आवश्यकताओं के कारण, उनकी ऊर्जा विशेषताओं (दक्षता और शक्ति कारक) में सुधार करने, नए उपभोक्ता गुण प्राप्त करने (पर्यावरण संरक्षण में सुधार सहित) के लिए अतुल्यकालिक मोटर्स को आधुनिक बनाने का कार्य शामिल है। सीलिंग), एसिंक्रोनस मोटर्स के डिजाइन, निर्माण और संचालन में विश्वसनीयता सुनिश्चित करना। इसलिए, अतुल्यकालिक मोटर्स के आधुनिकीकरण और अनुकूलन के क्षेत्र में अनुसंधान और विकास करते समय, अधिकतम ऊर्जा विशेषताओं को प्राप्त करने और गतिशील विशेषताओं (प्रारंभिक समय, हीटिंग) की गणना करने की स्थिति से, उनके इष्टतम मापदंडों को निर्धारित करने के लिए उचित तरीके बनाना आवश्यक है। वाइंडिंग्स आदि का) सैद्धांतिक और प्रायोगिक अध्ययनों के परिणामस्वरूप, नियंत्रित इलेक्ट्रिक ड्राइव की आवश्यकताओं के आधार पर, अतुल्यकालिक मोटर्स की सर्वोत्तम पूर्ण और विशिष्ट ऊर्जा विशेषताओं को निर्धारित करना महत्वपूर्ण है। प्रत्यावर्ती धारा.

एक कनवर्टर की लागत आमतौर पर समान शक्ति की अतुल्यकालिक मोटर की लागत से कई गुना अधिक होती है। एसिंक्रोनस मोटर्स विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलने वाले मुख्य कनवर्टर हैं, और काफी हद तक वे ऊर्जा बचत की दक्षता निर्धारित करते हैं।

एसिंक्रोनस मोटर्स पर आधारित समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव का उपयोग करते समय प्रभावी ऊर्जा बचत सुनिश्चित करने के तीन तरीके हैं:

क्रॉस सेक्शन को बदले बिना रक्तचाप में सुधार;

स्टेटर और रोटर की ज्यामिति को बदलकर आईएम में सुधार करना;

सामान्य औद्योगिक आईएम का चयन

और ज्यादा अधिकार।

इनमें से प्रत्येक विधि के अपने फायदे, नुकसान और अनुप्रयोग की सीमाएं हैं, और उनमें से किसी एक का चुनाव प्रासंगिक विकल्पों के आर्थिक मूल्यांकन के माध्यम से ही संभव है।

स्टेटर और रोटर की ज्यामिति को बदलकर अतुल्यकालिक मोटरों को सुधारने और अनुकूलित करने से अधिक प्रभाव मिलेगा; डिज़ाइन की गई मोटर में बेहतर ऊर्जा और गतिशील विशेषताएं होंगी। हालाँकि, इसके उत्पादन के लिए उत्पादन के आधुनिकीकरण और पुन: उपकरण की वित्तीय लागत महत्वपूर्ण मात्रा में होगी। इसलिए, पहले चरण में, हम उन उपायों पर विचार करेंगे जिनके लिए बड़ी वित्तीय लागतों की आवश्यकता नहीं है, लेकिन साथ ही वास्तविक ऊर्जा बचत की अनुमति मिलती है।

शोध का परिणाम

वर्तमान में, समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव के लिए आईएम व्यावहारिक रूप से विकसित नहीं किए जा रहे हैं। अतुल्यकालिक मोटर्स के विशेष संशोधनों का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, जो स्टेटर और रोटर शीट और मुख्य संरचनात्मक तत्वों पर टिकटों को बनाए रखते हैं। यह आलेख फ़ैक्टरी क्रॉस-सेक्शन ज्यामिति का उपयोग करते समय स्टेटर कोर की लंबाई (/), स्टेटर वाइंडिंग चरण में घुमावों की संख्या (नहीं) और तार के व्यास को बदलकर ऊर्जा-कुशल आईएम बनाने की संभावना पर चर्चा करता है। प्रारंभिक चरण में, केवल सक्रिय लंबाई को बदलकर एक गिलहरी-पिंजरे रोटर के साथ अतुल्यकालिक मोटर्स का आधुनिकीकरण किया गया था। बेस मोटर 7.5 किलोवाट की शक्ति के साथ एक AIR112M2 अतुल्यकालिक मोटर थी, जो सिबेलेक्ट्रोमोटर OJSC (टॉम्स्क) द्वारा निर्मित थी। गणना के लिए स्टेटर कोर लंबाई मान /=100.170% की सीमा में लिए गए थे। किसी दिए गए मोटर आकार की लंबाई पर अधिकतम (पीपीएसएच) और नाममात्र (टीएसएन) दक्षता की निर्भरता के रूप में गणना परिणाम चित्र में प्रस्तुत किए गए हैं। 1.

चावल। 1. स्टेटर कोर की विभिन्न लंबाई पर अधिकतम और नाममात्र दक्षता की निर्भरता

चित्र से. 1 दिखाता है कि बढ़ती लंबाई के साथ दक्षता मूल्य मात्रात्मक रूप से कैसे बदलता है। जब स्टेटर कोर की लंबाई 160% में बदल जाती है, तो उन्नत आईएम की रेटेड दक्षता बेस इंजन की तुलना में अधिक होती है, जबकि रेटेड दक्षता का उच्चतम मान 110.125% पर देखा जाता है।

केवल कोर की लंबाई बदलना और, परिणामस्वरूप, दक्षता में मामूली वृद्धि के बावजूद, स्टील में होने वाले नुकसान को कम करना, एक अतुल्यकालिक मोटर को बेहतर बनाने का सबसे प्रभावी तरीका नहीं है। मोटर की लंबाई और वाइंडिंग डेटा (वाइंडिंग के घुमावों की संख्या और स्टेटर वाइंडिंग तार के क्रॉस-सेक्शन) को बदलना अधिक तर्कसंगत होगा। इस विकल्प पर विचार करते समय, गणना के लिए स्टेटर कोर लंबाई मान /=100.130% की सीमा में लिया गया था। स्टेटर वाइंडिंग के घुमावों में परिवर्तन की सीमा No = 60.110% के बराबर ली गई थी। बेस इंजन का मान No = 108 फेरे और n = 0.875 है। चित्र में. चित्र 2 वाइंडिंग डेटा और मोटर की सक्रिय लंबाई में परिवर्तन के साथ दक्षता मूल्यों में परिवर्तन का एक ग्राफ दिखाता है। जब स्टेटर वाइंडिंग के घुमावों की संख्या कम हो जाती है, तो 100 और 105% की लंबाई वाले मोटर्स के लिए दक्षता मूल्यों में क्रमशः 0.805 और 0.819 की तेज गिरावट होती है।

लंबाई परिवर्तन की सीमा में मोटर्स /=110.130% का दक्षता मान बेस इंजन की तुलना में अधिक है, उदाहरण के लिए नंबर=96 ^»=0.876.0.885 और नंबर=84 के साथ 1=125.130% में एन»= है 0.879.0.885. 110.130% की सीमा में लंबाई वाली मोटरों पर विचार करने की सलाह दी जाती है, और स्टेटर वाइंडिंग के घुमावों की संख्या में 10% की कमी के साथ, जो संख्या = 96 मोड़ से मेल खाती है। फ़ंक्शन का चरम (चित्र 2), गहरे रंग में हाइलाइट किया गया, लंबाई और घुमावों के इन मूल्यों से मेल खाता है। इस मामले में, दक्षता मूल्य 0.7.1.7% बढ़ जाता है और बराबर हो जाता है

ऊर्जा बचत सुनिश्चित करने का तीसरा तरीका हम इस तथ्य में देखते हैं कि उच्च शक्ति की सामान्य-औद्योगिक अतुल्यकालिक मोटर का उपयोग करना संभव है। गणना के लिए स्टेटर कोर लंबाई मान /=100.170% की सीमा में लिए गए थे। प्राप्त आंकड़ों के विश्लेषण से पता चलता है कि 7.5 किलोवाट की शक्ति के साथ अध्ययन किए गए इंजन AIR112M2 के लिए, इसकी लंबाई में 115% की वृद्धि के साथ, अधिकतम दक्षता मान p,shx = 0.885 शक्ति P2sh„=5.5 किलोवाट से मेल खाती है। यह तथ्य इंगित करता है कि AIR90M2 श्रृंखला के आधार 5.5 किलोवाट मोटर के बजाय, समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव में 7.5 किलोवाट की बढ़ी हुई लंबाई के साथ AIR112M2 श्रृंखला की मोटरों का उपयोग करना संभव है। 5.5 किलोवाट इंजन की लागत

प्रति वर्ष खपत की गई बिजली की क्षमता 71,950 रूबल है, जो सी = 62,570 रूबल पर 7.5 किलोवाट की शक्ति के साथ बढ़ी हुई लंबाई (आधार का 115%) के इंजन के लिए समान संकेतक से काफी अधिक है। इस तथ्य का एक कारण बढ़ी हुई दक्षता मूल्यों के क्षेत्र में इंजन संचालन के कारण मोटर में होने वाले नुकसान को कवर करने के लिए बिजली की हिस्सेदारी में कमी है।

इंजन की शक्ति बढ़ाने को तकनीकी और आर्थिक आवश्यकता दोनों द्वारा उचित ठहराया जाना चाहिए। उच्च-शक्ति मोटरों का अध्ययन करते समय, 3.75 किलोवाट की पावर रेंज में एआईआर श्रृंखला के सामान्य औद्योगिक उपयोग के कई आईएम लिए गए। एक उदाहरण के रूप में, आइए 3000 आरपीएम की रोटेशन गति वाली मोटरों पर विचार करें, जिनका उपयोग अक्सर आवास और सांप्रदायिक सेवा क्षेत्र में पंपिंग इकाइयों में किया जाता है, जो पंपिंग इकाई के विशिष्ट विनियमन के कारण होता है।

चावल। 3. इंजन की उपयोगी शक्ति पर औसत सेवा जीवन पर बचत की निर्भरता: गणना परिणामों के आधार पर लहरदार रेखा का निर्माण किया जाता है, ठोस रेखा का अनुमान लगाया जाता है

उच्च-शक्ति इंजनों के उपयोग के आर्थिक लाभों को उचित ठहराने के लिए, किसी दिए गए कार्य के लिए आवश्यक शक्ति वाले इंजनों और एक कदम अधिक शक्ति स्तर वाले इंजनों की गणना और तुलना की गई। चित्र में. 3 इंजन शाफ्ट पर उपयोगी शक्ति से औसत सेवा जीवन (ई10) पर बचत के ग्राफ दिखाता है। प्राप्त निर्भरता का विश्लेषण दिखाता है

इंजन की लागत में वृद्धि के बावजूद, बढ़ी हुई शक्ति के इंजन का उपयोग करने की आर्थिक दक्षता। 3000 आरपीएम की रोटेशन गति वाले इंजनों के लिए औसत सेवा जीवन में बिजली की बचत 33,235 हजार रूबल है।

निष्कर्ष

रूस में ऊर्जा बचत की विशाल क्षमता राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में विद्युत ऊर्जा की उच्च खपत से निर्धारित होती है। अतुल्यकालिक समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव के विकास और उनके बड़े पैमाने पर उत्पादन के संगठन के लिए एक व्यवस्थित दृष्टिकोण विशेष रूप से आवास और सांप्रदायिक सेवा क्षेत्र में प्रभावी ऊर्जा बचत सुनिश्चित कर सकता है। ऊर्जा बचत की समस्या को हल करते समय, एक अतुल्यकालिक समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव का उपयोग किया जाना चाहिए, जिसके लिए वर्तमान में कोई विकल्प नहीं है।

1. विशिष्ट परिचालन स्थितियों और ऊर्जा बचत को पूरा करने वाली ऊर्जा-कुशल अतुल्यकालिक मोटर बनाने की समस्या को एक व्यवस्थित दृष्टिकोण का उपयोग करके एक विशिष्ट समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव के लिए हल किया जाना चाहिए। वर्तमान में, एसिंक्रोनस मोटर्स के डिजाइन के लिए एक नया दृष्टिकोण लागू किया जा रहा है। निर्धारण कारक ऊर्जा प्रदर्शन में वृद्धि है।

2. स्टेटर कोर की लंबाई को 130% तक बढ़ाकर और समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव के लिए स्टेटर वाइंडिंग के घुमावों की संख्या को 90% तक कम करके क्रॉस-सेक्शन ज्यामिति को बदले बिना ऊर्जा-कुशल अतुल्यकालिक मोटर्स बनाने की संभावना पर विचार किया जाता है, जो वास्तविक ऊर्जा बचत की अनुमति देता है।

3. आवास और सांप्रदायिक सेवा क्षेत्र में पंपिंग इकाइयों में उच्च-शक्ति अतुल्यकालिक मोटरों के उपयोग के माध्यम से ऊर्जा बचत सुनिश्चित करने के तरीके दिखाए गए हैं। उदाहरण के लिए, 5.5 किलोवाट AIR90M2 इंजन को AIR112M2 इंजन से बदलने पर, ऊर्जा की बचत 15% तक होती है।

4. परिणामों की आर्थिक गणना और विश्लेषण इंजन की लागत में वृद्धि के बावजूद, उच्च-शक्ति इंजन का उपयोग करने की आर्थिक दक्षता को दर्शाता है। औसत सेवा जीवन में बिजली की बचत दसियों और सैकड़ों हजारों रूबल में व्यक्त की जाती है। इंजन की शक्ति के आधार पर और राशि 33.325 हजार रूबल है। 3000 आरपीएम की घूर्णन गति वाली अतुल्यकालिक मोटरों के लिए।

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यूडीसी 621.313.333:536.24

आपातकालीन ऑपरेटिंग मोड में मल्टीफ़ेज़ इंडक्शन मोटर्स के संचालन का अनुकरण

डी.एम. ग्लूखोव, ओ.ओ. मुरावलेवा

टॉम्स्क पॉलिटेक्निक यूनिवर्सिटी ई-मेल: [ईमेल सुरक्षित]

मल्टीफ़ेज़ एसिंक्रोनस मोटर में थर्मल प्रक्रियाओं का एक गणितीय मॉडल प्रस्तावित है, जो वाइंडिंग के तापमान में वृद्धि की गणना करना संभव बनाता है आपातकालीन मोड. मॉडल की पर्याप्तता को प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित किया गया था।

परिचय

इलेक्ट्रॉनिक्स और माइक्रोप्रोसेसर प्रौद्योगिकी के गहन विकास से इलेक्ट्रिक ड्राइव को बदलने के लिए उच्च गुणवत्ता वाले समायोज्य एसी इलेक्ट्रिक ड्राइव का निर्माण होता है। एकदिश धाराऔर डीसी मशीनों की तुलना में एसी मोटरों की अधिक विश्वसनीयता के कारण अनियमित एसी इलेक्ट्रिक ड्राइव।

तकनीकी प्रदर्शन सुनिश्चित करने और ऊर्जा बचत के उद्देश्य से एडजस्टेबल इलेक्ट्रिक ड्राइव गैर-समायोज्य ड्राइव के अनुप्रयोग क्षेत्रों पर विजय प्राप्त कर रहे हैं। इसके अलावा, वैकल्पिक चालू मशीनों, एसिंक्रोनस (एएम) और सिंक्रोनस (एसडी) को प्राथमिकता दी जाती है, क्योंकि उनके पास बेहतर वजन और आकार संकेतक, उच्च विश्वसनीयता और सेवा जीवन है, और डीसी कम्यूटेटर मशीनों की तुलना में रखरखाव और मरम्मत करना आसान है। यहाँ तक कि ऐसे पारंपरिक "कलेक्टर" क्षेत्र में भी विद्युत परिवहन, डीसी मशीनें परिवर्तनीय आवृत्ति एसी मोटरों का स्थान ले रही हैं। इलेक्ट्रिक मोटरों के संशोधन और विशेष संस्करण विद्युत मशीन-निर्माण संयंत्रों के उत्पादों में तेजी से महत्वपूर्ण स्थान रखते हैं।

सभी अवसरों के लिए उपयुक्त सार्वभौमिक आवृत्ति-नियंत्रित मोटर बनाना असंभव है। यह केवल कानून और नियंत्रण विधि, आवृत्ति नियंत्रण सीमा और भार प्रकृति के प्रत्येक विशिष्ट संयोजन के लिए इष्टतम हो सकता है। एक आवृत्ति कनवर्टर द्वारा संचालित होने पर एक मल्टीफ़ेज़ एसिंक्रोनस मोटर (एमएएम) तीन-चरण मशीनों का एक विकल्प हो सकता है।

इस कार्य का उद्देश्य स्थिर-अवस्था और आपातकालीन ऑपरेटिंग मोड दोनों में मल्टीफ़ेज़ एसिंक्रोनस मोटर्स के थर्मल फ़ील्ड का अध्ययन करने के लिए एक गणितीय मॉडल विकसित करना है, जो दिखाने के लिए चरणों (या एक चरण) के शटडाउन (ब्रेक) के साथ होता है। अतिरिक्त शीतलन साधनों के उपयोग के बिना एक समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव के हिस्से के रूप में अतुल्यकालिक मशीनों को संचालित करने की संभावना।

तापीय क्षेत्र अनुकरण

एक समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव में विद्युत मशीनों के संचालन की विशेषताएं, साथ ही उच्च कंपनऔर शोर, डिज़ाइन पर कुछ आवश्यकताओं को थोपते हुए, डिज़ाइन के लिए अलग-अलग दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। साथ ही, मल्टीफ़ेज़ मोटर्स की विशेषताएं ऐसी मशीनों को नियंत्रित अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए उपयुक्त बनाती हैं।

आज पूरे विश्व में आर्थिक संकट छाया हुआ है। इसका एक कारण ऊर्जा संकट भी है. इसलिए, आज ऊर्जा बचत का मुद्दा बहुत गंभीर है। यह विषय विशेष रूप से रूस और यूक्रेन के लिए प्रासंगिक है, जहां उत्पादन की प्रति यूनिट बिजली की लागत विकसित यूरोपीय देशों की तुलना में 5 गुना अधिक है। यूक्रेन और रूस के ईंधन और ऊर्जा परिसर के उद्यमों द्वारा बिजली की खपत को कम करना इन देशों में विज्ञान, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगों का मुख्य कार्य है। उद्यमों में उपयोग की जाने वाली 60% से अधिक बिजली इलेक्ट्रिक ड्राइव से आती है। यदि हम इस बात को ध्यान में रखें कि इसकी दक्षता 69% से अधिक नहीं है, तभी उपयोग किया जा सकता है ऊर्जा की बचत करने वाली मोटरेंआप प्रति वर्ष 120 गीगावॉट से अधिक बिजली बचा सकते हैं, जो 100 हजार इलेक्ट्रिक मोटरों से 240 मिलियन रूबल से अधिक होगी। यदि हम यहां स्थापित क्षमता को कम करने से होने वाली बचत को जोड़ दें, तो हमें 10 बिलियन से अधिक रूबल मिलते हैं।

यदि हम इन आंकड़ों को ईंधन बचत में पुनर्गणना करते हैं, तो बचत प्रति वर्ष 360-430 मिलियन टन मानक ईंधन होगी। यह आंकड़ा देश में कुल घरेलू ऊर्जा खपत के 30% के बराबर है। यदि हम यहां परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव के उपयोग के कारण होने वाली ऊर्जा बचत को जोड़ दें, तो यह संख्या 40% तक बढ़ जाती है। रूस में, 2020 तक ऊर्जा तीव्रता को 40% तक कम करने के लिए एक आदेश पर पहले ही हस्ताक्षर किए जा चुके हैं।

सितंबर 2008 से, IEC 60034-30 मानक को यूरोप में अपनाया गया है, जहां सभी मोटरों को 4 ऊर्जा दक्षता वर्गों में विभाजित किया गया है:

• मानक(ie1);
• उच्च(ie2);
• उच्चतम, प्रीमियम (अर्थात्3);
• अल्ट्रा-हाई, सपर-प्रीमियम (ie4)।

आज, सभी प्रमुख यूरोपीय निर्माताओं ने ऊर्जा-कुशल इंजन का उत्पादन शुरू कर दिया है। इसके अलावा, सभी अमेरिकी निर्माता "उच्च" ऊर्जा दक्षता इंजनों को "उच्च", प्रीमियम ऊर्जा दक्षता इंजनों से बदल रहे हैं।

• हमारे देश सामान्य उपयोग के लिए इंजनों की ऊर्जा-कुशल श्रृंखला भी विकसित कर रहे हैं। ऊर्जा दक्षता में सुधार के लिए निर्माताओं को तीन चुनौतियों का सामना करना पड़ता है;
• घरेलू और अंतरराष्ट्रीय बाजारों में उपयोग के लिए इलेक्ट्रिकल और मैकेनिकल इंजीनियरिंग उद्योगों के विकास के विश्व स्तर के अनुरूप कम वोल्टेज अतुल्यकालिक मोटर्स के नए ऊर्जा-कुशल मॉडल का विकास और विकास;
• ऊर्जा दक्षता मानक IEC 60034-30 के अनुसार नव निर्मित ऊर्जा-कुशल मोटरों की दक्षता मूल्यों में वृद्धि, इस तथ्य के बावजूद कि ie2 श्रेणी की मोटरों में उपयोग की जाने वाली सामग्री की खपत में वृद्धि 10 प्रतिशत से अधिक नहीं है;
• प्रति 1 किलो वाइंडिंग तांबे पर 10 किलोवाट बिजली की बचत के अनुरूप सक्रिय सामग्रियों में बचत हासिल की जानी चाहिए। ऊर्जा-कुशल इलेक्ट्रिक मोटर मॉडल के उपयोग के परिणामस्वरूप, मरने वाले उपकरणों की मात्रा 10-15% कम हो जाती है;

उच्च दक्षता वाली इलेक्ट्रिक मोटरों का विकास और कार्यान्वयन विद्युत उपकरणों की स्थापित शक्ति को बढ़ाने और वातावरण में हानिकारक पदार्थों के उत्सर्जन को कम करने की आवश्यकता की समस्या को समाप्त करता है। इसके अलावा, शोर और कंपन को कम करना, संपूर्ण इलेक्ट्रिक ड्राइव की विश्वसनीयता बढ़ाना ऊर्जा-कुशल अतुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मोटर्स के उपयोग के पक्ष में एक निर्विवाद तर्क है;

ऊर्जा-कुशल अतुल्यकालिक मोटर्स 7ए श्रृंखला का विवरण

7A श्रृंखला (7AVE) की अतुल्यकालिक गिलहरी-पिंजरे मोटरें तीन-चरण वाली हैं अतुल्यकालिक विद्युत मोटरें, गिलहरी-पिंजरे रोटर के साथ सामान्य औद्योगिक श्रृंखला। इन मोटरों को परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव सर्किट में उपयोग के लिए पहले ही अनुकूलित किया जा चुका है। उनकी दक्षता रूस (ईएफएफआई) में उत्पादित एनालॉग्स की तुलना में 2-4% अधिक है। वे रोटेशन अक्ष की एक मानक सीमा के साथ निर्मित होते हैं: 80 से 355 मिमी तक, 1 से 500 किलोवाट तक की शक्तियों के लिए डिज़ाइन किया गया। उद्योग ने मानक गति: 1000, 1500, 3000 आरपीएम और वोल्टेज: 220/380, 380/660 वाले इंजनों में महारत हासिल कर ली है। मोटरें IP54 और इंसुलेशन क्लास F के अनुरूप सुरक्षा की डिग्री के साथ बनाई जाती हैं। अनुमेय ओवरहीटिंग क्लास B से मेल खाती है।

7ए श्रृंखला एसिंक्रोनस मोटर्स का उपयोग करने के लाभ

7ए श्रृंखला एसिंक्रोनस मोटर्स का उपयोग करने के फायदों में उनकी उच्च दक्षता शामिल है। स्थापित पावर पी सेट = 10,000 किलोवाट के साथ बिजली की बचत करके, आप ऊर्जा बचत पर 700 हजार डॉलर/वर्ष तक बचा सकते हैं। ऐसे इंजनों का एक अन्य लाभ उनकी उच्च विश्वसनीयता और सेवा जीवन है; इसके अलावा, उनका शोर स्तर पिछली श्रृंखला के इंजनों की तुलना में लगभग 2-3 गुना कम है। वे अधिक संख्या में ऑन-ऑफ स्विच की अनुमति देते हैं और अधिक रखरखाव योग्य होते हैं। मोटरें वोल्टेज में 10% तक के नेटवर्क उतार-चढ़ाव के साथ काम कर सकती हैं।

प्रारुप सुविधाये

7A श्रृंखला के इलेक्ट्रिक मोटर एक नए प्रकार की वाइंडिंग का उपयोग करते हैं जिसे पुरानी पीढ़ी के वाइंडिंग उपकरण पर लपेटा जा सकता है। इस श्रृंखला के इंजनों के निर्माण में, नए संसेचन वार्निश का उपयोग किया जाता है, जो उच्च सीमेंटेशन और उच्च तापीय चालकता प्रदान करते हैं। चुंबकीय सामग्रियों के उपयोग की दक्षता में काफी सुधार हुआ है। 2009 के दौरान, आयाम 160 और 180 में महारत हासिल की गई, और 2010-2011 के दौरान। 280, 132, 200, 225, 250, 112, 315, 355 मिमी के आयामों में महारत हासिल की गई।