पुरानी विद्युत मोटरों को आधुनिक ऊर्जा दक्ष मोटरों से बदलना। मोटर को ऊर्जा-कुशल मोटर से बदलने पर लागत में कमी, तीन-चरण ऊर्जा-बचत मोटर का उपयोग

अब लगभग पांच वर्षों से, एनपीओ सेंट पीटर्सबर्ग इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग कंपनी (एसपीबीईसी) लगातार पूर्व सोवियत संघ के उद्यमों, संस्थानों और अनुसंधान केंद्रों से कार्यान्वित नवाचारों, विकासों और नवाचारों को एकत्र कर रही है।

रूसी वास्तविकताओं में लागू एक और नवाचार दिमित्री अलेक्जेंड्रोविच डुयुनोव के नाम से जुड़ा है, जो इसमें लगे हुए हैं बढ़ाने की समस्या अतुल्यकालिक मोटर्स की ऊर्जा दक्षता:

"रूस में, विभिन्न अनुमानों के अनुसार, अतुल्यकालिक मोटर्स, सभी उत्पन्न बिजली की खपत का 47 से 53% तक जिम्मेदार हैं। उद्योग में, औसतन 60%, ठंडे पानी की आपूर्ति प्रणालियों में 80% तक। वे लगभग सभी को पूरा करते हैं आंदोलन से जुड़ी तकनीकी प्रक्रियाएं और मानव जीवन के सभी क्षेत्रों को कवर करती हैं। प्रत्येक अपार्टमेंट में निवासियों की तुलना में अधिक अतुल्यकालिक मोटरें हैं। पहले, चूंकि ऊर्जा संसाधनों को बचाने का कोई काम नहीं था, उपकरण डिजाइन करते समय उन्होंने "सुरक्षा" करने की कोशिश की और मोटरों का इस्तेमाल किया डिजाइन से अधिक शक्ति के साथ। डिजाइन में ऊर्जा की बचत पृष्ठभूमि में फीकी पड़ गई, और ऊर्जा दक्षता जैसी अवधारणा इतनी प्रासंगिक नहीं थी। रूसी उद्योग ने ऊर्जा-कुशल इंजनों का डिजाइन या उत्पादन नहीं किया। में संक्रमण बाजार अर्थव्यवस्थास्थिति में नाटकीय परिवर्तन आया। आज, ऊर्जा संसाधनों की एक इकाई को बचाना, उदाहरण के लिए, पारंपरिक शब्दों में 1 टन ईंधन, इसे निकालने से आधा महंगा है।

ऊर्जा-कुशल मोटर (ईएम) एक गिलहरी-पिंजरे रोटर के साथ अतुल्यकालिक मोटर हैं, जिसमें सक्रिय सामग्रियों के द्रव्यमान, उनकी गुणवत्ता, साथ ही विशेष डिजाइन तकनीकों को बढ़ाकर, इसे बढ़ाना संभव था ( शक्तिशाली इंजन) या 4-5% ( छोटे इंजन) इंजन की कीमत में मामूली वृद्धि के साथ नाममात्र दक्षता। यह दृष्टिकोण फायदेमंद हो सकता है यदि लोड थोड़ा भिन्न होता है, गति नियंत्रण की आवश्यकता नहीं होती है और मोटर सही ढंग से चुना जाता है। संयुक्त स्लाव्यंका वाइंडिंग वाली मोटरों के आगमन के साथ, उनकी कीमत में वृद्धि किए बिना उनके मापदंडों में उल्लेखनीय सुधार करना संभव है। बेहतर यांत्रिक विशेषताओं और उच्च ऊर्जा प्रदर्शन के कारण, समान उपयोगी कार्य के साथ न केवल 30 से 50% ऊर्जा खपत को बचाना संभव हो गया, बल्कि एक परिवर्तनीय ड्राइव बनाना भी संभव हो गया। अद्वितीय विशेषतायें, जिसका दुनिया में कोई एनालॉग नहीं है।

मानक मोटरों के विपरीत, संयुक्त वाइंडिंग वाले इलेक्ट्रिक मोटरों में उच्च टॉर्क अनुपात होता है, दक्षता होती है और भार की एक विस्तृत श्रृंखला में रेटेड एक के करीब पावर फैक्टर होता है। यह आपको इंजन पर औसत भार 0.8 तक बढ़ाने और बढ़ाने की अनुमति देता है प्रदर्शन गुणड्राइव द्वारा प्रदत्त उपकरण।

अतुल्यकालिक ड्राइव की ऊर्जा दक्षता बढ़ाने के ज्ञात तरीकों की तुलना में, हमारे प्रस्तावित दृष्टिकोण की नवीनता क्लासिक मोटर वाइंडिंग के मौलिक डिजाइन सिद्धांत को बदलने में निहित है। वैज्ञानिक नवीनता इस तथ्य में निहित है कि मोटर वाइंडिंग के डिजाइन के साथ-साथ रोटर और स्टेटर स्लॉट की संख्या के इष्टतम अनुपात के चयन के लिए नए सिद्धांत तैयार किए गए हैं। उनके आधार पर, मानक उपकरणों पर मैन्युअल और स्वचालित वाइंडिंग बिछाने के लिए सिंगल-लेयर और डबल-लेयर संयुक्त वाइंडिंग के औद्योगिक डिजाइन और योजनाएं विकसित की गई हैं। तकनीकी समाधानों के लिए कई रूसी पेटेंट प्राप्त हुए हैं।

विकास का सार इस तथ्य से निकलता है कि, तीन-चरण नेटवर्क (स्टार या त्रिकोण) के लिए तीन-चरण लोड के कनेक्शन आरेख के आधार पर, दो वर्तमान सिस्टम प्राप्त किए जा सकते हैं, जिनके बीच 30 विद्युत डिग्री का कोण बनता है। वेक्टर तदनुसार, एक इलेक्ट्रिक मोटर जिसमें तीन-चरण वाली नहीं, बल्कि छह-चरण वाली वाइंडिंग होती है, उसे तीन-चरण नेटवर्क से जोड़ा जा सकता है। इस मामले में, वाइंडिंग का एक हिस्सा एक तारे से और एक हिस्सा एक त्रिकोण से जुड़ा होना चाहिए, और तारे और त्रिकोण के समान चरणों के ध्रुवों के परिणामी वैक्टर को एक दूसरे के साथ 30 विद्युत डिग्री का कोण बनाना चाहिए। एक वाइंडिंग में दो सर्किटों के संयोजन से इंजन के ऑपरेटिंग गैप में क्षेत्र के आकार में सुधार करना संभव हो जाता है और परिणामस्वरूप, इंजन की मुख्य विशेषताओं में काफी सुधार होता है।

ज्ञात लोगों की तुलना में, आपूर्ति वोल्टेज की बढ़ी हुई आवृत्ति के साथ संयुक्त वाइंडिंग के साथ नई मोटरों के आधार पर एक चर-आवृत्ति ड्राइव बनाई जा सकती है। यह मोटर चुंबकीय सर्किट के स्टील में कम नुकसान के कारण हासिल किया गया है। नतीजतन, ऐसी ड्राइव की लागत मानक मोटरों का उपयोग करने की तुलना में काफी कम है, विशेष रूप से, शोर और कंपन काफी कम हो जाते हैं।

प्रारूप में संख्या पीडीएफ(4221 केबी)

हाँ। डुयुनोव , प्रोजेक्ट मैनेजर, एएस और पीपी एलएलसी, मॉस्को, ज़ेलेनोग्राड

रूस में, विभिन्न अनुमानों के अनुसार, अतुल्यकालिक मोटर्स की हिस्सेदारी, सभी उत्पन्न बिजली की खपत का 47 से 53% तक है। उद्योग में - औसतन 60%, ठंडे पानी की आपूर्ति प्रणालियों में - 90% तक। वे आंदोलन से जुड़ी लगभग सभी तकनीकी प्रक्रियाओं को अंजाम देते हैं और मानव गतिविधि के सभी क्षेत्रों को कवर करते हैं। संयुक्त वाइंडिंग्स (एमडब्ल्यूएम) के साथ नए, तथाकथित मोटर्स के आगमन के साथ, कीमत में वृद्धि किए बिना उनके मापदंडों में उल्लेखनीय सुधार करना संभव है।

एक आधुनिक आवासीय भवन के प्रत्येक अपार्टमेंट में निवासियों की तुलना में अधिक अतुल्यकालिक मोटरें होती हैं। पहले, चूँकि ऊर्जा संसाधनों को बचाने का कोई लक्ष्य नहीं था, उपकरण डिज़ाइन करते समय उन्होंने "इसे सुरक्षित रखने" की कोशिश की और गणना की गई शक्ति से अधिक शक्ति वाले इंजनों का उपयोग किया। डिज़ाइन में ऊर्जा की बचत पृष्ठभूमि में फीकी पड़ गई, और ऊर्जा दक्षता जैसी अवधारणा इतनी प्रासंगिक नहीं रही। ऊर्जा कुशल इंजन एक विशुद्ध पश्चिमी घटना है। रूसी उद्योग ने ऐसे इंजनों का डिज़ाइन या उत्पादन नहीं किया। बाज़ार अर्थव्यवस्था में परिवर्तन ने स्थिति को नाटकीय रूप से बदल दिया। आज, ऊर्जा संसाधनों की एक इकाई को बचाना, उदाहरण के लिए पारंपरिक शब्दों में 1 टन ईंधन, इसे निकालने से आधा महंगा है।

विदेशी बाजार में प्रस्तुत ऊर्जा-कुशल मोटर्स (ईएम) एक गिलहरी-पिंजरे रोटर के साथ अतुल्यकालिक ईएम हैं, जिसमें सक्रिय सामग्रियों के द्रव्यमान, उनकी गुणवत्ता में वृद्धि के साथ-साथ विशेष डिजाइन तकनीकों के कारण वृद्धि संभव है 1-2% (शक्तिशाली मोटर) या 4-5% (छोटे इंजन) द्वारा इंजन की कीमत में मामूली वृद्धि के साथ दक्षता निर्धारित की गई। यह दृष्टिकोण फायदेमंद हो सकता है यदि लोड थोड़ा बदलता है, गति नियंत्रण की आवश्यकता नहीं है और मोटर पैरामीटर सही ढंग से चुने गए हैं।

बेहतर यांत्रिक विशेषताओं और उच्च ऊर्जा प्रदर्शन के कारण, संयुक्त वाइंडिंग्स (एमडब्ल्यूएम) के साथ मोटरों का उपयोग करके, समान उपयोगी कार्य के साथ न केवल 30 से 50% ऊर्जा खपत को बचाना संभव हो गया है, बल्कि एक समायोज्य ऊर्जा-बचत बनाना भी संभव हो गया है। अद्वितीय विशेषताओं वाली ड्राइव जिसका दुनिया में कोई एनालॉग नहीं है। वैरिएबल लोड वाले इंस्टॉलेशन में डीएसओ का उपयोग करते समय सबसे बड़ा प्रभाव प्राप्त होता है। इस तथ्य के आधार पर कि वर्तमान में विभिन्न क्षमताओं के अतुल्यकालिक मोटर्स की वैश्विक उत्पादन मात्रा प्रति वर्ष सात बिलियन यूनिट तक पहुंच गई है, नए मोटर्स की शुरूआत के प्रभाव को शायद ही कम करके आंका जा सकता है।

यह ज्ञात है कि घरेलू उद्योग में एक इलेक्ट्रिक मोटर का औसत भार (मशीन के कामकाजी हिस्से द्वारा खपत की गई बिजली और इलेक्ट्रिक मोटर की रेटेड शक्ति का अनुपात) 0.3-0.4 है (यूरोपीय अभ्यास में यह मान 0.6 है) . यह मतलब है कि पारंपरिक इंजनरेटेड से काफी कम दक्षता के साथ काम करता है। अत्यधिक इंजन शक्ति अक्सर पहली नज़र में अदृश्य हो जाती है, लेकिन इलेक्ट्रिक ड्राइव द्वारा संचालित उपकरणों में बहुत महत्वपूर्ण नकारात्मक परिणाम होते हैं, उदाहरण के लिए, बढ़े हुए नुकसान, कम विश्वसनीयता आदि के साथ जुड़े हाइड्रोलिक नेटवर्क में अत्यधिक दबाव। मानक वाले के विपरीत, डीएसओ के पास है कम स्तरशोर और कंपन, उच्च टॉर्क बहुलता, भार की एक विस्तृत श्रृंखला में रेटेड एक के करीब दक्षता और शक्ति कारक है। यह आपको इंजन पर औसत भार 0.8 तक बढ़ाने और ड्राइव द्वारा परोसे जाने वाले तकनीकी उपकरणों की विशेषताओं में सुधार करने की अनुमति देता है, विशेष रूप से, इसकी ऊर्जा खपत को काफी कम करता है।

बचत, वापसी, मुनाफ़ा

उपरोक्त ड्राइव में ऊर्जा की बचत से संबंधित है और इसका उद्देश्य विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने पर होने वाले नुकसान को कम करना और ड्राइव के ऊर्जा प्रदर्शन को बढ़ाना है। बड़े पैमाने पर लागू होने पर, डीएसओ नई ऊर्जा-बचत प्रौद्योगिकियों के निर्माण सहित ऊर्जा बचत के लिए पर्याप्त अवसर प्रदान करते हैं।

संघीय राज्य सांख्यिकी सेवा की वेबसाइट (http://www.gks.ru/) के अनुसार
2011 में रूस में wps/wcm/connect/rosstat/rosstatsite/main/) बिजली की खपत कुल मिलाकर 1,021.1 बिलियन kWh थी।

6 अक्टूबर 2011 के संघीय टैरिफ सेवा के आदेश संख्या 239-ई/4 के अनुसार, 2012 में खुदरा बाजारों में ग्राहकों को आपूर्ति की जाने वाली विद्युत ऊर्जा (बिजली) के लिए टैरिफ का न्यूनतम स्तर 164.23 कोपेक/किलोवाट (वैट को छोड़कर) होगा ) .

मानक इंडक्शन मोटरों को बदलने से समान उपयोगी कार्य के लिए 30 से 50% ऊर्जा की बचत होगी। व्यापक प्रतिस्थापन का आर्थिक प्रभाव न्यूनतम होगा:

1021.1·0.47·0.3·1.6423 = 236.4503 अरब रूबल। साल में।

मॉस्को क्षेत्र में प्रभाव न्यूनतम होगा:

47100.4·0.47·0.3·1.6423 = 10906.771 मिलियन रूबल। साल में।

परिधीय और अन्य समस्या क्षेत्रों में विद्युत ऊर्जा के लिए अधिकतम टैरिफ स्तरों को ध्यान में रखते हुए, अधिकतम प्रभाव और न्यूनतम भुगतान अवधि अधिकतम टैरिफ वाले क्षेत्रों में प्राप्त की जाती है - इरकुत्स्क क्षेत्र, खांटी-मानसी स्वायत्त ऑक्रग, चुकोटका स्वायत्त ऑक्रग, यमालो-नेनेट्स स्वायत्त ऑक्रग , वगैरह।

निरंतर संचालन वाले इंजनों को प्रतिस्थापित करके अधिकतम प्रभाव और न्यूनतम भुगतान अवधि प्राप्त की जा सकती है, उदाहरण के लिए, जल आपूर्ति पंपिंग इकाइयां, प्रशंसक इकाइयां, रोलिंग मिल, साथ ही अत्यधिक लोड वाले इंजन, उदाहरण के लिए, लिफ्ट, एस्केलेटर, कन्वेयर।

पेबैक अवधि की गणना के लिए ओजेएससी यूरालइलेक्ट्रो की कीमतों को आधार के रूप में लिया गया। हमारा मानना ​​है कि पंपिंग यूनिट के एडीएम 132 एम4 इंजन को पट्टे के आधार पर बदलने के लिए कंपनी के साथ एक ऊर्जा सेवा अनुबंध संपन्न किया गया है। इंजन की कीमत 11,641 रूबल। इसे बदलने के काम की लागत (लागत का 30%) RUB 3,492.3 है। अतिरिक्त खर्च (लागत का 10%) RUB 1,164.1

कुल लागत:

11,641 + 3,492.3 + 1,164.1 = 16,297.4 रूबल।

आर्थिक प्रभाव होगा:

11 किलोवाट 0.3 1.6423 रूबल/किलोवाट 1.18 24 = = 153.48278 रूबल। प्रति दिन (वैट सहित)।

ऋण वापसी की अवधि:

16,297.4 / 153.48278 = 106.18 दिन या 0.291 वर्ष।

अन्य क्षमताओं के लिए, गणना समान परिणाम देती है। यह ध्यान में रखते हुए कि औद्योगिक उद्यमों में इंजनों का परिचालन समय 12 घंटे से अधिक नहीं हो सकता है, पेबैक अवधि 0.7-0.8 वर्ष से अधिक नहीं हो सकती है।

यह माना जाता है कि लीजिंग अनुबंध की शर्तों के तहत, एक उद्यम जिसने इंजनों को नए इंजनों से बदल दिया है, लीजिंग भुगतान का भुगतान करने के बाद, तीन वर्षों के लिए ऊर्जा बचत का 30% भुगतान करता है। इस मामले में, आय होगी: 153.48278·365·3 = 168,063.64 रूबल। नतीजतन, एक कम-शक्ति वाले इंजन को बदलने से आपको 84 से 168 हजार रूबल तक आय प्राप्त करने की अनुमति मिलती है। औसतन, इंजन बदलने से एक छोटी उपयोगिता कंपनी कम से कम 4.8 मिलियन रूबल की आय उत्पन्न कर सकती है। मानक इंजनों को अपग्रेड करते समय नए इंजनों की शुरूआत उपयोगिताओं और परिवहन को कई मामलों में टैरिफ में वृद्धि किए बिना बिजली के लिए सब्सिडी छोड़ने की अनुमति देगी।

यह परियोजना रूस के विश्व व्यापार संगठन में शामिल होने के संबंध में विशेष सामाजिक महत्व प्राप्त करती है। एसिंक्रोनस मोटर्स के घरेलू निर्माता दुनिया के अग्रणी निर्माताओं के साथ प्रतिस्पर्धा करने में सक्षम नहीं हैं। इससे शहर बनाने वाले कई उद्यम दिवालिया हो सकते हैं। संयुक्त वाइंडिंग वाली मोटरों के उत्पादन में महारत हासिल करने से न केवल यह खतरा दूर होगा, बल्कि विदेशी बाजारों में गंभीर प्रतिस्पर्धा भी पैदा होगी। इसलिए, परियोजना के कार्यान्वयन का देश के लिए राजनीतिक महत्व भी है।

प्रस्तावित दृष्टिकोण की नवीनता

हाल के वर्षों में, विश्वसनीय और किफायती फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स के आगमन के कारण, समायोज्य अतुल्यकालिक ड्राइव व्यापक हो गए हैं। यद्यपि कन्वर्टर्स की कीमत काफी अधिक रहती है (मोटर की तुलना में दो से तीन गुना अधिक महंगी), कुछ मामलों में वे ऊर्जा की खपत को कम करना और मोटर विशेषताओं में सुधार करना संभव बनाते हैं, जिससे उन्हें कम विश्वसनीय मोटरों की विशेषताओं के करीब लाया जाता है। एकदिश धारा. आवृत्ति नियामकों की विश्वसनीयता भी इलेक्ट्रिक मोटरों की तुलना में कई गुना कम है। प्रत्येक उपभोक्ता के पास आवृत्ति नियामकों की स्थापना पर इतनी बड़ी मात्रा में धन निवेश करने का अवसर नहीं है। यूरोप में, 2012 तक, केवल 15% समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव डीसी मोटर्स से सुसज्जित हैं। इसलिए, मुख्य रूप से अतुल्यकालिक इलेक्ट्रिक ड्राइव के संबंध में ऊर्जा बचत की समस्या पर विचार करना महत्वपूर्ण है, जिसमें चर-आवृत्ति ड्राइव शामिल हैं विशेष इंजनकम सामग्री खपत और लागत के साथ।

विश्व अभ्यास में, इस समस्या को हल करने की दो मुख्य दिशाएँ हैं।

पहला, हर समय अंतिम उपभोक्ता को आवश्यक बिजली की आपूर्ति करके इलेक्ट्रिक ड्राइव के माध्यम से ऊर्जा की बचत करना है। दूसरा ऊर्जा-कुशल मोटरों का उत्पादन है जो IE-3 मानक को पूरा करते हैं। पहले मामले में, प्रयासों का उद्देश्य आवृत्ति कनवर्टर्स की लागत को कम करना है। दूसरे मामले में - नई विद्युत सामग्री विकसित करना और विद्युत मशीनों के मुख्य आयामों को अनुकूलित करना।

अतुल्यकालिक ड्राइव की ऊर्जा दक्षता बढ़ाने के ज्ञात तरीकों की तुलना में, हमारे प्रस्तावित दृष्टिकोण की नवीनता क्लासिक मोटर वाइंडिंग के मौलिक डिजाइन सिद्धांत को बदलने में निहित है। वैज्ञानिक नवीनता इस तथ्य में निहित है कि मोटर वाइंडिंग के डिजाइन के साथ-साथ रोटर और स्टेटर स्लॉट की संख्या के इष्टतम अनुपात के चयन के लिए नए सिद्धांत तैयार किए गए हैं। उनके आधार पर, मैनुअल और स्वचालित बिछाने दोनों के लिए सिंगल-लेयर और डबल-लेयर संयुक्त वाइंडिंग्स के औद्योगिक डिजाइन और योजनाएं विकसित की गई हैं। 2011 से तकनीकी समाधानों के लिए 7 रूसी पेटेंट प्राप्त हुए हैं। Rospatent द्वारा कई आवेदन विचाराधीन हैं। विदेश में पेटेंट कराने के लिए आवेदन तैयार किये जा रहे हैं।

ज्ञात लोगों की तुलना में, आपूर्ति वोल्टेज की बढ़ी हुई आवृत्ति के साथ डीएसओ के आधार पर एक चर-आवृत्ति ड्राइव बनाई जा सकती है। यह चुंबकीय कोर के स्टील में कम नुकसान के कारण हासिल किया गया है। ऐसी ड्राइव की लागत मानक मोटरों का उपयोग करने की तुलना में काफी कम है, विशेष रूप से, शोर और कंपन काफी कम हो जाते हैं।

कटाई पंप प्लांट के स्टैंड पर किए गए परीक्षणों के दौरान, मानक 5.5 किलोवाट मोटर को हमारे डिजाइन की 4.0 किलोवाट मोटर से बदल दिया गया था। पंप ने विनिर्देशों की आवश्यकताओं के अनुसार सभी पैरामीटर प्रदान किए, जबकि इंजन व्यावहारिक रूप से गर्म नहीं हुआ।

वर्तमान में, तेल और गैस कॉम्प्लेक्स (लुकोइल, टीएनके-बीपी, रोसनेफ्ट, बुगुलमा इलेक्ट्रिक पंप प्लांट), मेट्रो उद्यमों (इंटरनेशनल एसोसिएशन ऑफ मेट्रोज़), खनन उद्योग (लेबेडिंस्की जीओके) और ए में प्रौद्योगिकी पेश करने के लिए काम चल रहा है। अन्य उद्योगों की संख्या.

प्रस्तावित विकास का सार

विकास का सार इस तथ्य से निकलता है कि, तीन-चरण नेटवर्क (स्टार या त्रिकोण) के लिए तीन-चरण लोड के कनेक्शन आरेख के आधार पर, दो वर्तमान सिस्टम प्राप्त करना संभव है जो 30 विद्युत डिग्री का कोण बनाते हैं चुंबकीय प्रवाह प्रेरण वैक्टर के बीच। तदनुसार, एक इलेक्ट्रिक मोटर जिसमें तीन-चरण वाली नहीं, बल्कि छह-चरण वाली वाइंडिंग होती है, उसे तीन-चरण नेटवर्क से जोड़ा जा सकता है। इस मामले में, वाइंडिंग का एक हिस्सा एक तारे से और एक हिस्सा एक त्रिकोण से जुड़ा होना चाहिए, और तारे और त्रिकोण के समान चरणों के ध्रुवों के परिणामी प्रेरण वैक्टर को एक दूसरे के साथ 30 विद्युत डिग्री का कोण बनाना चाहिए।

एक वाइंडिंग में दो सर्किटों के संयोजन से इंजन के ऑपरेटिंग गैप में क्षेत्र के आकार में सुधार करना संभव हो जाता है और परिणामस्वरूप, इंजन की मुख्य विशेषताओं में काफी सुधार होता है। एक मानक इंजन के कार्य अंतराल में क्षेत्र को केवल सशर्त रूप से साइनसॉइडल कहा जा सकता है। वास्तव में, यह चरणबद्ध है। परिणामस्वरूप, इंजन में हार्मोनिक्स, कंपन और ब्रेकिंग टॉर्क उत्पन्न होते हैं, जो इंजन पर नकारात्मक प्रभाव डालते हैं और इसके प्रदर्शन को ख़राब करते हैं। इसलिए मानक अतुल्यकालिक मोटरकेवल रेटेड लोड मोड में स्वीकार्य विशेषताएं हैं। जब लोड रेटेड लोड से भिन्न होता है, तो मानक मोटर का प्रदर्शन तेजी से कम हो जाता है, जिससे पावर फैक्टर और दक्षता कम हो जाती है।

संयुक्त वाइंडिंग विषम हार्मोनिक्स से क्षेत्रों के चुंबकीय प्रेरण के स्तर को कम करना भी संभव बनाती है, जिससे मोटर चुंबकीय सर्किट के तत्वों में समग्र नुकसान में उल्लेखनीय कमी आती है और इसकी अधिभार क्षमता और बिजली घनत्व में वृद्धि होती है। यह 50 हर्ट्ज की आवृत्ति पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन किए गए स्टील्स का उपयोग करते समय मोटरों को उच्च आपूर्ति वोल्टेज आवृत्तियों पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन करने की भी अनुमति देता है। संयुक्त वाइंडिंग वाले मोटर्स में उच्च शुरुआती टॉर्क पर शुरुआती धाराओं की कम आवृत्ति होती है। यह बार-बार और लंबे समय तक चलने वाले उपकरणों के साथ-साथ उच्च वोल्टेज ड्रॉप के साथ लंबे और भारी लोड वाले नेटवर्क से जुड़े उपकरणों के लिए आवश्यक है। वे नेटवर्क में कम हस्तक्षेप उत्पन्न करते हैं और आपूर्ति वोल्टेज के आकार को कम विकृत करते हैं, जो जटिल इलेक्ट्रॉनिक्स और कंप्यूटिंग सिस्टम से सुसज्जित कई वस्तुओं के लिए आवश्यक है।

चित्र में. चित्र 1 24 स्लॉट स्टेटर के साथ एक मानक 3000 आरपीएम मोटर में फ़ील्ड आकार दिखाता है।

संयुक्त वाइंडिंग वाली एक समान मोटर का फ़ील्ड आकार चित्र में दिखाया गया है। 2.

ऊपर दिए गए ग्राफ़ से यह देखा जा सकता है कि संयुक्त वाइंडिंग वाली मोटर का फ़ील्ड आकार मानक मोटर की तुलना में साइनसॉइडल के करीब है। परिणामस्वरूप, जैसा कि मौजूदा अनुभव से पता चलता है, श्रम तीव्रता में वृद्धि किए बिना, कम सामग्री खपत के साथ, मौजूदा प्रौद्योगिकियों को बदले बिना, अन्य सभी स्थितियां समान होने पर, हमें ऐसे इंजन मिलते हैं जिनकी विशेषताएं मानक से काफी बेहतर होती हैं। ऊर्जा दक्षता बढ़ाने के लिए पहले से ज्ञात तरीकों के विपरीत, प्रस्तावित समाधान सबसे कम खर्चीला है और इसे न केवल नए इंजनों के उत्पादन में लागू किया जा सकता है, बल्कि इसमें भी लागू किया जा सकता है। प्रमुख नवीकरणऔर मौजूदा बेड़े का आधुनिकीकरण। चित्र में. चित्र 3 दिखाता है कि इंजन के एक बड़े ओवरहाल के दौरान मानक वाइंडिंग को संयुक्त वाइंडिंग से बदलने से यांत्रिक विशेषताएं कैसे बदल गईं।

कोई अन्य ज्ञात विधि मौजूदा इंजन बेड़े की यांत्रिक विशेषताओं में इतने मौलिक और प्रभावी ढंग से सुधार नहीं कर सकती है। यूरालइलेक्ट्रो-के सीजेएससी, मेडनोगोर्स्क की सेंट्रल फैक्ट्री प्रयोगशाला द्वारा किए गए बेंच परीक्षणों के परिणाम घोषित मापदंडों की पुष्टि करते हैं। प्राप्त आंकड़ों की पुष्टि व्लादिमीर में NIPTIEM में परीक्षणों के दौरान प्राप्त परिणामों से होती है।

प्रतिस्पर्धात्मक लाभ

प्रस्तावित समाधान की विशिष्टता इस तथ्य में निहित है कि प्रतिस्पर्धी जो पहली नज़र में स्पष्ट हैं, वास्तव में, संभावित रणनीतिक भागीदार हैं। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि मानक मोटर्स के उत्पादन या मरम्मत में लगे लगभग किसी भी विशेष उद्यम में कम से कम समय में संयुक्त वाइंडिंग के साथ मोटर्स के उत्पादन और आधुनिकीकरण में महारत हासिल करना संभव है। इसके लिए मौजूदा तकनीकों में बदलाव की आवश्यकता नहीं है। ऐसा करने के लिए, उद्यमों में मौजूदा डिज़ाइन दस्तावेज़ीकरण को परिष्कृत करना पर्याप्त है। कोई भी प्रतिस्पर्धी उत्पाद ये लाभ प्रदान नहीं करता है। इस मामले में, विशेष परमिट, लाइसेंस और प्रमाणपत्र प्राप्त करने की कोई आवश्यकता नहीं है। इसका एक उदाहरण ओजेएससी यूरालइलेक्ट्रो-के के साथ सहयोग का अनुभव है। यह पहला उद्यम है जिसके साथ संयुक्त वाइंडिंग के साथ ऊर्जा-कुशल अतुल्यकालिक मोटर्स के उत्पादन के अधिकार के लिए एक लाइसेंस समझौता संपन्न किया गया है। फ़्रीक्वेंसी ड्राइव की तुलना में, प्रस्तावित तकनीक काफी कम पूंजी निवेश के साथ अधिक ऊर्जा बचत की अनुमति देती है। ऑपरेशन के दौरान रखरखाव की लागत भी काफी कम होती है। अन्य ऊर्जा-कुशल इंजनों की तुलना में, समान प्रदर्शन के लिए प्रस्तावित उत्पाद की कीमत कम है।

निष्कर्ष

संयुक्त वाइंडिंग के साथ अतुल्यकालिक मोटर्स के अनुप्रयोग का दायरा मानव गतिविधि के लगभग सभी क्षेत्रों को कवर करता है। दुनिया में हर साल विभिन्न क्षमताओं और डिजाइनों के लगभग सात अरब इंजनों का उत्पादन किया जाता है। आज, इलेक्ट्रिक मोटर के उपयोग के बिना लगभग कोई भी तकनीकी प्रक्रिया आयोजित नहीं की जा सकती है। इस विकास के बड़े पैमाने पर उपयोग के परिणामों को कम करके आंकना मुश्किल है। सामाजिक क्षेत्र में, वे बुनियादी प्रकार की सेवाओं के लिए टैरिफ को महत्वपूर्ण रूप से कम करना संभव बनाते हैं। पारिस्थितिकी के क्षेत्र में, वे हमें अभूतपूर्व परिणाम प्राप्त करने की अनुमति देते हैं। उदाहरण के लिए, समान उपयोगी कार्य के साथ, वे विशिष्ट बिजली उत्पादन को तीन गुना कम करना संभव बनाते हैं और परिणामस्वरूप, हाइड्रोकार्बन की विशिष्ट खपत को तेजी से कम करते हैं।

रूसी संघ के संघीय कानून के अनुसार "ऊर्जा बचत के बारे में"एक औद्योगिक उद्यम में, प्रत्येक विद्युत स्थापना के लिए ऊर्जा बचत के उपाय विकसित किए जाने चाहिए। यह मुख्य रूप से इलेक्ट्रिक ड्राइव वाले इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरणों पर लागू होता है, जिसका मुख्य तत्व एक इलेक्ट्रिक मोटर है। यह ज्ञात है कि दुनिया में उत्पादित सभी बिजली का आधे से अधिक हिस्सा काम करने वाली मशीनों, तंत्रों और वाहनों की इलेक्ट्रिक ड्राइव में इलेक्ट्रिक मोटरों द्वारा खपत किया जाता है। इसलिए, इलेक्ट्रिक ड्राइव में ऊर्जा बचाने के उपाय सबसे अधिक प्रासंगिक हैं।

ऊर्जा बचत कार्यों की आवश्यकता है सर्वोतम उपायन केवल विद्युत मशीनों के संचालन के दौरान, बल्कि उनके डिजाइन के दौरान भी। इंजन संचालन के दौरान, क्षणिक मोड में और मुख्य रूप से इंजन स्टार्टअप के दौरान महत्वपूर्ण ऊर्जा हानि देखी जाती है।

जड़ता के कम रोटर क्षणों के साथ मोटरों के उपयोग के माध्यम से क्षणिक मोड में ऊर्जा हानि को काफी कम किया जा सकता है, जो हासिल किया गया है रोटर व्यास को कम करनासाथ ही इसकी लंबाई भी बढ़ती है, क्योंकि इंजन की शक्ति अपरिवर्तित रहनी चाहिए। उदाहरण के लिए, यह क्रेन-मेटलर्जिकल श्रृंखला के इंजनों में किया जाता है, जो प्रति घंटे बड़ी संख्या में स्टार्ट के साथ आंतरायिक मोड में संचालन के लिए डिज़ाइन किया गया है।

एक कारगर उपायमोटर चालू करते समय होने वाले नुकसान को कम करने के लिए स्टेटर वाइंडिंग को आपूर्ति किए गए वोल्टेज में क्रमिक वृद्धि के साथ शुरुआत करना है। इंजन को ब्रेक लगाने पर खपत होने वाली ऊर्जा इलेक्ट्रिक ड्राइव के चालू होने पर उसके गतिमान भागों में संग्रहीत गतिज ऊर्जा के बराबर होती है। ब्रेक लगाने पर ऊर्जा-बचत प्रभाव ब्रेकिंग विधि पर निर्भर करता है। सबसे बड़ी ऊर्जा-बचत प्रभाव जनरेटर पुनर्योजी ब्रेकिंग के साथ नेटवर्क में जारी ऊर्जा के साथ होता है। डायनेमिक ब्रेकिंग के दौरान, मोटर नेटवर्क से डिस्कनेक्ट हो जाता है, संग्रहीत ऊर्जा मोटर में समाप्त हो जाती है और नेटवर्क से कोई ऊर्जा खपत नहीं होती है।

सबसे अधिक ऊर्जा हानि बैक-ब्रेकिंग के दौरान देखी जाती है, जब ऊर्जा की खपत गतिशील ब्रेकिंग के दौरान इंजन में नष्ट हुई ऊर्जा के तीन गुना के बराबर होती है। रेटेड लोड के साथ इंजन के स्थिर-अवस्था संचालन के दौरान, ऊर्जा हानि रेटेड दक्षता मूल्य द्वारा निर्धारित की जाती है। लेकिन यदि विद्युत ड्राइव परिवर्तनीय भार के साथ संचालित होती है, तो भार में गिरावट की अवधि के दौरान मोटर दक्षता कम हो जाती है, जिससे नुकसान में वृद्धि होती है। इस मामले में ऊर्जा बचत का एक प्रभावी साधन अंडरलोड के तहत संचालन की अवधि के दौरान इंजन को आपूर्ति किए गए वोल्टेज को कम करना है। यह ऊर्जा बचत विधि तब लागू की जा सकती है जब इंजन किसी सिस्टम में काम कर रहा हो समायोज्य कनवर्टरयदि इसमें शामिल है प्रतिक्रियालोड करंट द्वारा. वर्तमान फीडबैक सिग्नल कनवर्टर नियंत्रण सिग्नल को समायोजित करता है, जिससे कम लोड की अवधि के दौरान मोटर को आपूर्ति की जाने वाली वोल्टेज कम हो जाती है।

यदि ड्राइव एक अतुल्यकालिक मोटर है जो स्टेटर वाइंडिंग्स को जोड़कर संचालित होती है "त्रिकोण", तो चरण वाइंडिंग्स को आपूर्ति की गई वोल्टेज में कमी को इन वाइंडिंग्स को कनेक्शन पर स्विच करके आसानी से महसूस किया जा सकता है "तारा", क्योंकि इस मामले में चरण वोल्टेज 1.73 गुना कम हो जाता है। यह विधि इसलिए भी उचित है क्योंकि इस स्विचिंग से इंजन का पावर फैक्टर बढ़ जाता है, जो ऊर्जा की बचत में भी योगदान देता है।

इलेक्ट्रिक ड्राइव डिज़ाइन करते समय उसका सही होना ज़रूरी है इंजन शक्ति चयन. इस प्रकार, ओवररेटेड रेटेड पावर वाला इंजन चुनने से इसके तकनीकी और आर्थिक संकेतकों (दक्षता और पावर फैक्टर) में कमी आती है, जो इंजन के अंडरलोडिंग के कारण होता है। इंजन चुनते समय यह निर्णय विकास की ओर ले जाता है पूंजीगत निवेश(बढ़ती शक्ति के साथ, इंजन की लागत बढ़ जाती है), और परिचालन लागत, क्योंकि दक्षता और शक्ति कारक में कमी के साथ, घाटे में वृद्धि होती है, और, परिणामस्वरूप, अनुत्पादक ऊर्जा खपत बढ़ जाती है। कम शक्ति वाले इंजनों के उपयोग के कारण परिचालन के दौरान उन पर अत्यधिक भार पड़ जाता है। परिणामस्वरूप, वाइंडिंग्स का ओवरहीटिंग तापमान बढ़ जाता है, जो नुकसान में वृद्धि में योगदान देता है और मोटर की सेवा जीवन में कमी का कारण बनता है। अंततः, दुर्घटनाएँ होती हैं और इलेक्ट्रिक ड्राइव का अप्रत्याशित शटडाउन होता है और परिणामस्वरूप, परिचालन लागत में वृद्धि होती है। यह ब्रश-कम्यूटेटर असेंबली की उपस्थिति के कारण डीसी मोटर्स पर सबसे अधिक हद तक लागू होता है जो ओवरलोड के प्रति संवेदनशील है।

काफी महत्व की गिट्टी का तर्कसंगत चयन. एक ओर, यह वांछनीय है कि स्टार्ट-अप, रिवर्स ब्रेकिंग और गति नियंत्रण की प्रक्रियाओं के साथ बिजली की महत्वपूर्ण हानि न हो, क्योंकि इससे इलेक्ट्रिक ड्राइव के संचालन की लागत में वृद्धि होती है। लेकिन, दूसरी ओर, यह वांछनीय है कि गिट्टी की कीमत बहुत अधिक नहीं होनी चाहिए, जिससे पूंजी निवेश में वृद्धि होगी। आमतौर पर ये आवश्यकताएँ संघर्ष में होती हैं। उदाहरण के लिए, थाइरिस्टर रोड़े का उपयोग इंजन को शुरू करने और विनियमित करने की सबसे किफायती प्रक्रिया सुनिश्चित करता है, लेकिन इन उपकरणों की लागत अभी भी काफी अधिक है। इसलिए, थाइरिस्टर उपकरणों का उपयोग करने की व्यवहार्यता तय करते समय, किसी को डिज़ाइन किए गए इलेक्ट्रिक ड्राइव के ऑपरेटिंग शेड्यूल का उल्लेख करना चाहिए। यदि इलेक्ट्रिक ड्राइव महत्वपूर्ण गति समायोजन, बार-बार स्टार्ट, रिवर्स आदि के अधीन नहीं है, तो थाइरिस्टर या अन्य महंगे उपकरणों की बढ़ी हुई लागत उचित नहीं हो सकती है, और ऊर्जा हानि से जुड़ी लागत नगण्य हो सकती है। और इसके विपरीत, क्षणिक मोड में इलेक्ट्रिक ड्राइव के गहन संचालन के साथ, इलेक्ट्रॉनिक रोड़े का उपयोग उचित हो जाता है। इसके अलावा, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि इन उपकरणों को वस्तुतः किसी रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है और विश्वसनीयता सहित उनके तकनीकी और आर्थिक संकेतक काफी ऊंचे हैं। यह आवश्यक है कि महंगे इलेक्ट्रिक ड्राइव उपकरणों का उपयोग करने के निर्णय की तकनीकी और आर्थिक गणना द्वारा पुष्टि की जाए।

ऊर्जा बचत की समस्या का समाधान सिंक्रोनस मोटर्स के उपयोग से सुगम होता है, जो आपूर्ति नेटवर्क में प्रतिक्रियाशील धाराएं बनाता है जो चरण में वोल्टेज से आगे होती हैं। नतीजतन, नेटवर्क को वर्तमान के प्रतिक्रियाशील (आगमनात्मक) घटक से अनलोड किया जाता है, नेटवर्क के इस खंड में पावर फैक्टर बढ़ जाता है, जिससे इस नेटवर्क में वर्तमान में कमी आती है और, परिणामस्वरूप, ऊर्जा की बचत होती है . नेटवर्क में शामिल करके समान लक्ष्य अपनाए जाते हैं तुल्यकालिक क्षतिपूर्तिकर्ता. सिंक्रोनस मोटर्स के उचित उपयोग का एक उदाहरण कंप्रेसर इकाइयों की इलेक्ट्रिक ड्राइव है जो किसी उद्यम को संपीड़ित हवा की आपूर्ति करती है। इस इलेक्ट्रिक ड्राइव की विशेषता शाफ्ट पर एक छोटे से भार के साथ शुरू करना, स्थिर भार के साथ दीर्घकालिक संचालन और ब्रेकिंग और रिवर्सिंग की अनुपस्थिति है। ऑपरेशन का यह तरीका पूरी तरह से सिंक्रोनस मोटर्स के गुणों के अनुरूप है।

सिंक्रोनस मोटर में ओवरएक्सिटेशन मोड का उपयोग करके, पूरे संयंत्र में महत्वपूर्ण ऊर्जा बचत प्राप्त की जा सकती है। इसी उद्देश्य के लिए, पावर कैपेसिटर इकाइयों का उपयोग किया जाता है ( "कोसाइन"कैपेसिटर)। नेटवर्क में चरण में वोल्टेज से आगे एक करंट बनाकर, ये इंस्टॉलेशन आंशिक रूप से आगमनात्मक (चरण में अंतराल) धाराओं के लिए क्षतिपूर्ति करते हैं, जिससे नेटवर्क के पावर फैक्टर में वृद्धि होती है, और इसलिए ऊर्जा की बचत होती है। इसका उपयोग करना सबसे अधिक प्रभावशाली है संधारित्र इकाइयाँकिसी दिए गए पावर फैक्टर मान के स्वचालित रखरखाव के साथ यूकेएम 58 टाइप करें और 400 वी के वोल्टेज पर 20 से 603 केवीएआर की सीमा में प्रतिक्रियाशील शक्ति में चरणबद्ध परिवर्तन के साथ।

यह याद रखना चाहिए कि ऊर्जा बचत का उद्देश्य न केवल आर्थिक, बल्कि बिजली उत्पादन से जुड़ी पर्यावरणीय समस्याओं को भी हल करना है।

आधुनिक तीन-चरण ऊर्जा-बचत मोटरें अपनी उच्च दक्षता के कारण ऊर्जा लागत को काफी कम कर सकती हैं। दूसरे शब्दों में, ऐसे इंजन खर्च की गई प्रत्येक किलोवाट विद्युत ऊर्जा से अधिक मात्रा में यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम हैं। व्यक्तिगत प्रतिक्रियाशील शक्ति क्षतिपूर्ति के माध्यम से अधिक कुशल ऊर्जा खपत प्राप्त की जाती है। साथ ही, ऊर्जा-बचत करने वाली इलेक्ट्रिक मोटरों का डिज़ाइन उच्च विश्वसनीयता और लंबी सेवा जीवन की विशेषता है।

यूनिवर्सल तीन-चरण ऊर्जा-बचत इलेक्ट्रिक मोटर बेसल 2SIE 80-2B संस्करण IMB14

तीन-चरण ऊर्जा-बचत मोटरों का अनुप्रयोग

तीन-चरण ऊर्जा-बचत मोटरों का उपयोग लगभग सभी उद्योगों में किया जा सकता है। वे पारंपरिक तीन-चरण मोटरों से केवल अपनी कम ऊर्जा खपत में भिन्न होते हैं। लगातार बढ़ती ऊर्जा कीमतों के संदर्भ में, ऊर्जा की बचत करने वाली इलेक्ट्रिक मोटरें वास्तव में बन सकती हैं लाभदायक विकल्पवस्तुओं और सेवाओं के छोटे उत्पादकों और बड़े औद्योगिक उद्यमों दोनों के लिए।

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