От чего зависит энергопотребление электродвигателей

Энергопотребление электродвигателя зависит не только от его номинальной мощности и класса энергоэффективности, но и от фактической механической нагрузки, скорости вращения, крутящего момента и продолжительности работы в различных режимах. Поэтому оценивать расход электроэнергии необходимо с учётом того, какую работу выполняет привод и каким способом регулируется нагрузка.

Главный принцип проверки — сопоставить электрическое потребление двигателя с механической нагрузкой и действующим способом регулирования. Высокий класс энергоэффективности двигателя сам по себе не гарантирует низких энергозатрат, если оборудование эксплуатируется в неподходящем режиме.

Какие параметры определяют энергопотребление двигателя

Для анализа необходимы сведения о мощности привода, крутящем моменте, скорости вращения и нагрузочном цикле. Эти показатели позволяют охарактеризовать механическую работу и условия, при которых двигатель потребляет электроэнергию.

Мощность привода характеризует его энергетические возможности, но номинальное значение не следует принимать за фактическое потребление при любой нагрузке. Крутящий момент и скорость вращения определяют механическую мощность, передаваемую приводом. Нагрузочный цикл показывает, как изменяются условия работы во времени и как долго двигатель находится в соответствующих режимах.

При анализе необходимо установить границы рассматриваемой системы: оценивается сам электродвигатель или привод с оборудованием, на которое он передаёт механическую энергию. От выбранных границ зависит интерпретация потребления и возможность сопоставления разных способов регулирования.

Показатели также должны относиться к согласованному периоду наблюдения. Данные о скорости и моменте в отдельном режиме недостаточны для определения потребления за весь период, если неизвестна продолжительность работы в этом режиме.

Как сопоставляют электрическое потребление и механическую нагрузку

Основной метод заключается в сопоставлении потребления электроэнергии с фактической механической нагрузкой двигателя и способом её регулирования.

Механическая мощность на вращающемся валу определяется произведением крутящего момента на угловую скорость. Для практического анализа это означает, что изменение момента или скорости необходимо учитывать при оценке выполняемой двигателем работы.

Однако механическая мощность и потребляемая электрическая мощность не являются одной и той же величиной. Поэтому по одному значению крутящего момента либо скорости нельзя достоверно установить расход электроэнергии без соответствующих сведений о работе привода.

Нагрузочный цикл необходим для оценки потребления за период. Если двигатель работает с изменяющейся нагрузкой, результат должен учитывать продолжительность соответствующих режимов. Иначе сравнение по отдельной рабочей точке может не отражать действительную картину энергопотребления.

При изменении режима эксплуатации сопоставление выполняют повторно. Результаты, полученные для первоначальной нагрузки и способа регулирования, нельзя автоматически переносить на новые условия.

Дросселирование насоса и частотное управление

Особое значение способ регулирования имеет для насосного привода. Дросселирование и частотное управление могут обеспечивать изменение рабочего режима, но отличаются по энергетической эффективности.

При дросселировании расход насоса регулируют изменением сопротивления системы. При частотном управлении изменяют скорость вращения электродвигателя. Поэтому одинаковая задача регулирования может соответствовать различным сочетаниям механической нагрузки и электрического потребления.

Для оценки этих способов необходимо сопоставлять фактическую нагрузку, скорость вращения, крутящий момент и потребление привода в соответствующих режимах. Нельзя определять преимущество одного способа только по его названию, без проверки условий работы рассматриваемой системы.

Если сведения о регулировании неполны, необходимо уточнить действующий режим. В противном случае различие энергопотребления может быть ошибочно приписано исключительно характеристикам двигателя, хотя существенное значение имеет способ управления механической нагрузкой.

Как интерпретировать результат проверки

Проверка позволяет установить, насколько энергопотребление двигателя соответствует его механической нагрузке, нагрузочному циклу и способу регулирования. Для этого последовательно определяют границы системы, собирают сведения о мощности привода, моменте, скорости и режимах работы, а затем сопоставляют электрическое потребление с выполняемой механической работой.

Если исходных данных недостаточно, необходимо уточнить характеристики привода и нагрузочный цикл. Без этих сведений нельзя достоверно оценить влияние регулирования на энергопотребление за рассматриваемый период.

При подготовке выводов следует разграничивать фактически подтверждённые характеристики работы двигателя, расчётные оценки энергетического результата и предположения, для которых недостаточно измерений.

Принципиальное ограничение: высокий класс энергоэффективности двигателя не гарантирует экономию электроэнергии при неподходящем режиме эксплуатации. Для обоснованного вывода необходимо учитывать механическую нагрузку, продолжительность работы и способ регулирования. Без фактических данных нельзя утверждать наличие конкретных дефектов электропривода или гарантированную величину экономии.

Вопросы обследования оборудования рассмотрены на странице «Электродвигатели и электроприводы». Оценка расхода энергоресурсов представлена на странице «Анализ энергопотребления». Другие технические публикации доступны в разделе «Материалы».