Analysis of Static Stability and Energy Consumption of Synchronous Motors When They Are Connected to Frequency Converters With Changing Technological and Electrical Operating Parameters

Abstract

Усовершенствование технологического процесса металлургических производств и повышенные требования к снижению се-бестоимости продукции в условиях рыночной конкуренции требуют применения более экономичных и гибких систем электро-снабжения мощных двигателей. В связи с этим питание крупных синхронных двигателей осуществляется не напрямую от сети трехфазного переменного тока, а посредством преобразователей частоты, что приводит к изменению не только энергопотреб-ления, но и устойчивости узла электрической нагрузки в целом. Такой переход, с одной стороны, существенно повышает энер-гетическую эффективность производства на счет снижения потребляемой электроэнергии. С другой стороны, синхронные дви-гателя прекращают быть источниками реактивной мощности, что может при большой электрической удаленности снизить ус-тойчивость оставшихся в параллельной работе с энергосистемой двигателей. В данной статье рассмотрены вопросы анализа статической устойчивости синхронных двигателей в узле нагрузки, содержащем крупные синхронные двигатели, питающиеся как через преобразователи частоты, так и непосредственно от энергосистемы, а также источники распределенной генерации относительно небольшой мощности с помощью разработанного программного комплекса. Даны рекомендации по повышению статической устойчивости синхронных двигателей. Исследовано изменение энергопотребления нагнетателей как основных потребителей электрической энергии кислородно-конвертерного цеха при замене преобразователей частоты, предназначенных для пуска, на полностью регулируемый частотный преобразователь с одновременным перестроением технологической схемы их работы на примере системы электроснабжения ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». На основе полученных экспериментальных данных выполнен анализ изменения параметров работы нагнетателей при замене преобразователей часто-ты, предназначенных для пуска, на преобразователи частоты для постоянной работы. Произведено исследование выбранной циклограммы работы привода и пантографа. Разработаны мероприятия по повышению энергетической эффективности работы новых приводов в части изменения частоты и временных интервалов разгона -торможения. Полученные материалы могут слу-жить основой для дальнейшего повышения энергоэффективности мощных синхронных двигателей с вентиляторным моментом сопротивления на валу в различных циклах производства.Ключевые слова: синхронный генератор, синхронный двигатель, статическая устойчивость, промышленное предприятие, установившийся режим, программное обеспечение, система электроснабжения, энергетическая эффективность, потребление электроэнергии, нагнетатель, преобразователь частоты. ВВЕДЕНИЕ 1 В настоящее время энергосбережение в России входит в пятерку приоритетных направлений развития экономики. До одной трети всех производимых в стра-не энергоресурсов расходуется нерационально. Энер-гоемкость ВВП России по оценкам экспертов в сред-нем в 4-5 раз выше, чем в странах Западной Европы [1]. Именно поэтому одним из главных приоритетов новой энергетической политики России является по-вышение эффект...