Засоби підвищення енергоефективності асинхронних двигунів, що працюють в мережах з неякісною електроенергією.

Abstract

Дисертація присвячена розробці методологічних основ вибору ефективних і економічно доцільних засобів підвищення енергоефективності АД, що працюють в конкретних цехових мережах з неякісною електроенергією. Розроблено математичний аналог АД, що дозволяє визначити його енергетичні показники при якості електроенергії, яка довільно змінюється в часі. За результатами експерименту, проведеного в умовах «Укрспецсервіс» було підтверджено адекватність розробленої моделі АД. Створено стохастичну модель напруг в цехових мережах промислових підприємств. Перевірка розробленої цифрової моделі лінійних напруг в цеховій електромережі ВАТ «Укрспецсервіс» показала, що статистичні характеристики гармонік, що генеруються, незначно відрізняються від гіпотетичних, тому, модель може вважатися адекватною. Показано, що скорочення терміну придатності ізоляції АД може бути спрогнозовано на основі непрямої оцінки його температури в ході експлуатації, отриманої за допомогою синтезованої в роботі одномасової динамічної теплової моделі, теплові втрати в якій розраховують шляхом використання електромагнітної моделі, з урахуванням імовірнісних характеристик показників якості електроенергії. Розроблено метод вибору економічно доцільних засобів підвищення енргоефективності АД і алгоритм обчислення сумарного економічного збитку при роботі останнього в умовах неякісної електроенергії, які дозволяють прийняти економічно обгрунтоване рішення щодо вибору засобів компенсації негативного впливу неякісної електроенергії на техніко-економічні показники АД.

Диссертация посвящена разработке методологических основ выбора эффективных и экономически целесообразных средств повышения энергоэффекттивности асинхронных двигателей, которые работают в конкретных цеховых сетях с некачественной электроэнергией. Разработана математическая электромагнитная модель АД, которая позволяет определить его энергетические показатели при качестве электроэнергии, которая произвольно изменяется во времени. Проверка адекватности модели проведена в условиях экспериментального цеха ОАО «Укрспецсервис». Получены значения относительной среднеквадратичной погрешности прогноза соответственно для КПД, коэффициента мощности и измеренных энергетических потерь составили 2,72; 3,0; 3,99% соответственно, что свидетельствует об адекватности разработанной модели и возможности ее использования для заданий вычислительных исследований энергетической эффективности АД. Создана стохастическая модель напряжений в цеховых сетях промышленных предприятий. Проверка разработанной цифровой модели линейных напруг в цеховой электросети ОАО «Укрспецсервис» показала, что статистические характеристики гармоник, которые генерируются, незначительно отличаются от гипотетических, потому, настроенная данным образом модель может считаться адекватной. Использование вышеупомянутого аналога в цеховой электрической сети с некачественной электроэнергией позволяет на основе вычислительных исследований оценивать энергоэффективность АД, которые в ней работают. Доказано, что традиционные методы оценки электромагнитной составляющей экономического убытка, причиненного питанием АД некачественной электроэнергией, занижают величину последнего, особенно в случае, когда показатели качества электроэнергии незначительно отличаются от нормально допустимых значений. Показано, что сокращение срока службы изоляции АД может быть спрогнозировано на основе косвенной оценки определения его температуры в ходе эксплуатации, полученной с помощью синтезированной в работе одномассовой динамической тепловой модели, тепловые потери в которой рассчитывают с помощью электромагнитной модели для суточного цикла эксплуатации АД, с учетом вероятностных характеристик показателей качества электроэнергии. При этом оценка сокращения срока службы включает, таким образом, не только величину превышения допустимой температуры электродвигателя, но и длительность его работы, с конкретным превышением. Разработан метод выбора экономически целесообразных средств защиты АД и алгоритм вычисления суммарного экономического ущерба при работе последнего в условиях некачественной электроэнергии позволяют принять экономически обоснованное решение о выборе средств компенсации негативного влияния некачественной электроэнергии на технико-экономические показатели АД, которое принимается исходя из сопоставления величины ущерба, стоимости электродвигателя и предложенных технических средств его защиты. Вышеупомянутый метод расчета убытка, учитывает увеличение потребления электроэнергии двигателем, а также сокращение срока службы его изоляции в результате перегрева, обусловленного некачественной электроэнергией.

The dissertation is devoted to development of the basic scientific provisions concerning creation of a methodology’s choice of effective and economically reasonable remedies of asynchronous engines which work in specific shop networks with the unquality electric power. The likelihood model of tension in shop networks of industrial enterprises is created. Check of developed digital model linear strains in the shop power supply network of public corporation “Ukrspetsservice” showed that statistical characteristics of harmonicas which are generated, slightly differ from hypothetical therefore, the model adjusted by this image can be considered as the adequate. Use of aforementioned analog in a shop electric network with the unquality electric power allows to estimate on the basis of computing researches an energy efficiency the asynchronous motor which in it work. It is shown that reducing service life of isolation the asynchronous motor can be predicted on the basis of an indirect assessment of determination of its temperature during the operation received by means of one-mass dynamic thermal model synthesized in work heating losses in which calculate by means of electromagnetic model for a daily cycle of operation the asynchronous motor, taking into account likelihood characteristics of indicators of electric power’s quality. The methodology’s choice of economically reasonable remedies the asynchronous motor and total calculation’s algorithm of an economic damage of the asynchronous motor which working in the conditions of the unquality electric power are allowed to make economically reasoned decision on a choice of means of compensation of the unquality electric power’s negative impact on technical and economic indicators the asynchronous motor which is accepted proceeding from comparison of size of a damage, cost of the electric motor and the offered means of its protection. The aforementioned design procedure of a loss, considers increase in electricity consumption by the engine, and also reducing service life of its isolation as a result of an overheat caused by the unquality electric power.