Замена малозагруженных асинхронных двигателей электродвигателями меньшей номинальной мощности

Асинхронные двигатели являются одними из основных потребителей реактивной мощности на промышленных предприятиях. Поэтому наиболее важным является снижение реактивной мощности, потребляемой асинхронными двигателями.

Потребление реактивной мощности асинхронным двигателем зависит от коэффициента загрузки и его технических характеристик:

, (22)

где Q_х – реактивная мощность, потребляемая двигателем при холостом ходе, кВАр:

; (23)

k_з = P/P_н – коэффициент загрузки двигателя по активной мощности; ΔQ_н – увеличение потребления реактивной мощности при полной загрузке двигателя по сравнению с потреблением при холостом ходе, кВАр:

, (24)

где P_н – номинальная мощность двигателя, кВт; η – КПД двигателя при полной загрузке; tgφ_н – номинальный коэффициент реактивной мощности двигателя; U_н – номинальное напряжение, В; I_х – ток холостого хода асинхронного двигателя, А.

Одним из организационных мероприятий, направленных на уменьшение реактивной мощности, потребляемой асинхронными двигателями, является замена малозагруженных асинхронных двигателей электродвигателями меньшей номинальной мощности. Условия рентабельности требуют, чтобы замена двигателя влекла за собой уменьшение суммарных потерь активной мощности:

, (25)

где ΔP – полные потери активной мощности в двигателе, кВт;
k_Q – коэффициент изменения потерь, кВт/кВАр (в расчетах принимается k_Q = 0,1 кВт/кВАр).

Полные потери активной мощности в асинхронном двигателе равны

, (26)

где ΔP_х – потери активной мощности при холостом ходе двигателя, кВт:

; (27)

ΔP_н – прирост потерь активной мощности в двигателе при загрузке 100 %, кВт:

; (28)

γ – расчетный коэффициент, зависящий от конструкции двигателя:

, (29)

где % – потери холостого хода в процентах от активной мощности, потребляемой двигателем при загрузке 100 %.

Таким образом, суммарные потери активной мощности
в двигателе будут

. (30)

По опыту эксплуатации асинхронных двигателей считается, что, если их средняя загрузка составляет менее 45 % номинальной мощности, то замена электродвигателей менее мощными является целесообразной. При загрузке асинхронных двигателей более 70 % номинальной мощности можно считать, что замена в общем случае нецелесообразна. В том случае, если средняя загрузка электродвигателей составляет 45–70 % номинальной мощности, то целесообразность их замены должна быть подтверждена технико-экономическим расчетом.

Задача 5. К распределительному пункту трансформаторной подстанции промышленного предприятия подключен асинхронный электродвигатель серии 4А основного исполнения номинальной мощностью P_1н, работающий с нагрузкой P₁ при номинальном напряжении U_1н. Определить техническую целесообразность его замены двигателем меньшей номинальной мощности. Варианты для выполнения задания приведены в табл. 7.

Таблица 7

Варианты для выполнения задания

Номер варианта	Номинальная мощность P1н, кВт	Номинальное напряжение U1н, В	Мощность нагрузки P1, кВт
	5,5		2,5
			42,5
			3,5
	18,5
	0,75		0,5
	7,5		3,5
			17,5
			10,5
			4,5
			25,5
	1,5		0,7

Продолжение табл. 7

			5,5
			20,5
	5,5
	18,5
	7,5		2,5
	1,1		0,5
			13,5
			14,5
	5,5
	2,2
			32,5
			4,5
	7,5
	18,5
			1,5

Перейти к Содержанию