probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2019-21-5-59-70probener-1105Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGЧастотно-регулируемый электропривод для энергосбережения и оптимизации технологических процессов в электротехнических комплексахFrequency-adjustable electric drive for energy saving and optimization of technological processes in electrical complexeshttps://orcid.org/0000-0002-7667-5456ИвановаВ. Р.IvanovаV. R.

Viliya R. Ivanova 

Kazan

vr-10@mail.ruКиселевИ. Н.KiselevI. N.

Igor N. Kiselev 

Kazan

igorkiselev17@gmail.comКазанский Государственный Энергетический университетРоссияKazan state power engineering universityRussian Federation2019171220192155970Copyright © Иванова В.Р., Киселев И.Н., 20192019Иванова В.Р., Киселев И.Н.Ivanovа V.R., Kiselev I.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1105

Актуальность исследования заключается в поиске энергосберегающих технологий. Так, в настоящее время, наиболее распространенным типом электропривода в промышленности является асинхронный, причем большинство из таких – нерегулируемые. Замена нерегулируемого электропривода на регулируемый в различных агрегатах позволяет существенно снизить потребление электроэнергии, увеличить срок службы механической части привода и повысить качество регулируемого технологического параметра. Замена заключается в установке между сетью и двигателем устройства – электронный преобразователь частоты. Данное устройство изменяет частоту вращения ротора двигателя за счет изменения частоты и амплитуды питающего напряжения. Наибольшее распространение получили преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Такие устройства построены на электронных ключах, которые выполнены на IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) транзисторах. С помощью программного обеспечения NI Multisim14 создана модель для определения экономии мощности при внедрении ЧРП.

В работе приводится обоснование внедрения частотно-регулируемого электропривода (ЧРП) для оптимизации технологических процессов в электротехнических комплексах и системах, в частности для примера представлен полный анализ энергоэффективности применения ЧРП в насосных системах водоснабжения. Также приведен расчет его экономической эффективности для конкретной установки.

The relevance of the study lies in the search for energy-saving technologies. So, at present, the most common type of electric drive in industry is asynchronous, most of which are unregulated. Replacing an unregulated electric drive with an adjustable one in various units can significantly reduce energy consumption, increase the life of the mechanical part of the drive and improve the quality of the adjustable process parameter. The replacement consists in installing an electronic frequency converter between the network and the motor of the device. This device changes the rotational speed of the motor rotor by changing the frequency and amplitude of the supply voltage. The most common are frequency converters with an intermediate DC link. Such devices are built on electronic keys, which are made on IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) transistors. Using the NI Multisim14 software, a model was created to determine power savings during the implementation of VFD.

The paper gives the rationale for the introduction of a frequency-controlled electric drive (VFD) to optimize technological processes in electrical complexes and systems, in particular, a complete analysis of the energy efficiency of VFD application in pumped water supply systems is presented as an example. The calculation of its economic efficiency for a particular installation is also given.

преобразователь частотыэлектроприводэнергосбережениенасосные установкиэнергосбережениечастотаасинхронный двигательfrequency converterelectric driveenergy savingpumping unitsenergy savingfrequencyasynchronous motorReferencesАбрамов Б.И, Коган А.И., Бреслав Б.М, и др. Частотно-регулируемый электропривод буровых установок БУ-4200/250 // Элетротехника. М.: Издательство. Фирма Знак. 2009. №1. С.8- 13.Abramov BI. Frequency-adjustable electric drive for drilling rigs BU-4200/250. Electrical engineering. M.: 2009;1:8-13.Авербух М.А. Анализ электродинамических процессов и электромагнитной совместимости частотного электропривода в пакете MATLAB 7.12 // Известия высших учебных заведений. Электромеханика 2014. №4. С.57-62.Averbukh MA Analysis of electrodynamic processes and electromagnetic compatibility of the frequency electric drive in the MATLAB package 7.1. News of higher educational institutions. Electromechanics. 2014;4:57-62.Бабакин В.И. Энергосберегающий частотно-регулируемый электропривод кустовой насосной станции // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2014. Т.1. №2. С.21-25.Babakin VI. Energy-saving frequency-controlled electric pumping station pump. Electrical Engineering: a networked electronic scientific journal. 2014;1(2):21-25.Глоба М.Д. Разработка программного комплекса для дистанционного управления частотным электроприводом // Научно-образовательный потенциал молодежи в решении актуальных проблем XXI века. №4. 2016. С. 204-206.Globa MD. Development of a software system for remote control of a frequency electric drive. The scientific and educational potential of young people in solving actual problems of the 21st century. 2016;4:204-206.Иванова В.Р. Исследование работоспособности асинхронных электродвигателей совместно с преобразователем частоты // Материалы 1 Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития электроэнергетики и электротехники». 2019. С. 283-286.Ivanova VR. Investigation of the performance of asynchronous electric motors together with a frequency converter. Proceedings of the 1st All-Russian Scientific and Practical Conference "Problems and Prospects for the Development of the Electric Power Industry and Electrical Engineering". 2019. pp. 283-286.Иванова В.Р. Разработка критериев оценки принимаемых решений в области проектирования, создания и эксплуатации активно-адаптивных электроэнергетических систем // Материалы международной научной конференции «Высокие технологии и инновации в науке». СПб: 2018. С. 112-116.Ivanova VR. Development of criteria for assessing decisions made in the design, creation and operation of active-adaptive electric power systems. Proceedings of the international scientific conference "High Technologies and Innovations in Science". St. Petersburg. 2018. pp. 112-116.Иванова В.Р. Разработка учебного стенда для эффективной и безопасной эксплуатации резервного электроснабжения на промышленных предприятиях // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. №9-10. С.165-169Ivanova VR. Development of a training facility for the efficient and safe operation of backup power supply at industrial enterprises . Proceedings of higher educational institutions. Energy problems. 2018;9-10:165 -169.Ivanova VR. The analysis of Measurements of Indicators of Quality of the Electric Power and Calculation of Economic Efficiency After Installation of the Booster Transformer OA. International multi-conference on industrial engineering and modern technologies, Fareastcon 2018. Vladivostok, 03- 04 Okt. 2018.Ivanova VR. The analysis of Measurements of Indicators of Quality of the Electric Power and Calculation of Economic Efficiency After Installation of the Booster Transformer OA. International multi-conference on industrial engineering and modern technologies, Fareastcon 2018. Vladivostok, 03-04 Okt. 2018.Кочегаров М.В, Муконин А.К, Питолин В.М. О работе преобразовательных устройств для частотного электропривода // Вестник Воронежского государственного технического университета, 2012. Т. 8. №3. С.166-168.Krysanov VN. Development of an adaptive heat supply process control system on the example of an individual heat supply station. Proceedings of the 17 th International Seminar "Physical and Mathematical Modeling of Systems". 2017. pp. 79-83.Крысанов В.Н. Разработка адаптивной АСУТП теплоснабжения на примере индивидуального теплового пункта // Материалы 17 Международного семинара «Физико- математическое моделирование систем», 2017. С.79-83.Kochegarov MV. About the work of converters for frequency electric drive. Bulletin of the Voronezh State Technical University. 2012;8(3):166-168.Ланген А.М. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод двухмассовой системы // Электричество. Изд. НИУ МЭИ. 1994. С.35-41Langen AM. Frequency-controlled asynchronous electric drive of a two-mass system. Electricity. Ed. SRU MPEI. 1994. pp. 35-41Макаров А.Н. Автоматизированный электропривод с частотным управлением по датчику гидростатического давления // Вестник Машиностроения. 2017. №3. С.53-10.Makarov AN. Automated electric drive with frequency control by hydrostatic pressure sensor Bulletin of Machine Building. 2017;3:53-10.Мамедов Ф.А. Линейный электропривод с однофазным частотным преобразователем для вибропневмосепаратор // Сборник трудов международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве», 2010. Т.3. С.161-164.Mamedov FA. Line, 2017ar electric drive with single-phase frequency converter for vibropneumatic separator. Collected Works of the International Scientific and Technical Conference "Energy Supply and Energy Saving in Agriculture". 2010;3:61-164.Мещеряков В.Н. Энергосберегающий каскадно-частотный электропривод для турбомеханизмов нефтегазовой отрасли // Сборник статей конференции «Булатовские чтения», 2018. Т.6. С.218-220.Meshcheryakov VN. Energy-saving cascade-frequency electric drive for turbomechanisms of the oil and gas industry . Collection of articles of the conference “Bulat readings”. 2018;6:218-220.Новиков Е.А. Применение учебного стенда для изучения частотных преобразователей в учебном процесс // Сборник трудов конференции «Актуальные вопросы преподавания технических дисциплин». 2016. С.232-237.Novikov EA. Application of the training stand for studying frequency converters in the educational process. Proceedings of the conference "Actual issues of teaching technical disciplines," 2016. pp. 232-237.Panasetsky D. Simplified variable frequency induction-motor drive model for power system stability studies and control // IFAC-Papersonline. 2016. T.49. №47. pp.451-456.Panasetsky D. Simplified variable frequency induction-motor drive model for power system stability studies and control . IFAC-Papersonline. 2016;49(47):451-456.Филонов С. А. Частотно-регулируемый электропривод как способ оптимизации электропотребления // Сборник трудов конференции «Наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения». 2018. С.197-204.Filonov SA, Pribylova NV, Soldatov YuI. Frequency-controlled electric drive as a way to optimize power consumption . Proceedings of the conference "Science and education at the present stage of development: experience, problems and ways to solve them". 2018. pp.197-204.Хворостенко С.В. Синтез пассивных фильтрокомпенсирующих устройств для ослабления высших гармоник в цеховых сетях электроснабжения с нелинейными потребителям // Интеллектуальная электротехника. 2019. №1(5). С.84-93.Khvorostenko SV. Synthesis of passive filter-compensating devices for attenuating higher harmonics in shop-side power supply networks with non-linear consumers. Intellectual Electrical Engineering. 2019;1(5):84-93.Шабанов В.А. Ресурсосберегающий эффект от использования функции подхвата преобразователя частоты электропривода при авторотации вентиляционных установок // Энергобезопасность и энергосбережение. 2019. №2. С.34-39.Shabanov VA. Resource-saving effect from the use of the pickup function of the frequency converter of the electric drive during the autorotation of ventilation systems. Energy Security and Energy Saving. 2019;2:34-39.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.