你的位置:首頁 > 電源管理 > 正文

工廠的能源效率如何優(yōu)化?電機驅動如何助力?

發(fā)布時間:2014-12-22 責任編輯:echolady

【導讀】能源報告顯示,電機能耗已經(jīng)成為超過世界電能的存在,其二氧化碳的排放量讓人心驚。如何優(yōu)化工廠生產系統(tǒng)的能源效率成為世界難題。電機大幅增長所需的能源使制造商對能源高能效系統(tǒng)的需求尤為迫切。

據(jù)國際能源報告1顯示,2006年電機能耗超過全世界電能的46%,相應的CO2 排放量達6040公噸。因此,電機驅動制造商需要增加先進的控制功能和支持系統(tǒng)能源效率優(yōu)化的工具。全球普遍開始采用一種在工廠生產系統(tǒng)中優(yōu)化能源效率的新型電機驅動生態(tài)系統(tǒng)。對于歐洲來說,慶幸的是,由于推行節(jié)能政策,電力消耗正以每年 1% 的速率下降。

在工廠中,電機最常用于泵、風機、壓縮機和傳送機,這些電機大部分可作為標準目錄產品。小型機器和設備中使用的小型電機(低于0.75kW)占全球總庫存的 90%,但所占的電機能耗不到10%,而但中型(0.75kW-350kW)工業(yè)電機卻常占全世界電機能源消耗的近70%。

在典型應用中,系統(tǒng)消耗的電能中只有50%轉換為有用的機械能,這引起了全世界的能源監(jiān)管機構和工廠經(jīng)營者的關注。過去幾年來,美國、中國、歐洲和其他地區(qū)的監(jiān)管機構已引進最低能效標準(MEPS)。目前高級電機額定能效水平在最低80%至最高96%的范圍內,因此工廠經(jīng)營者正在尋找除電機以外其他確保節(jié)能的方法。

工廠的能源效率如何優(yōu)化?電機驅動如何助力?
圖1:機器自動控制需要多反饋控制回路,并在功率逆變器和控制通信電路之間設置安全隔離屏障
 
圖 1 給出了現(xiàn)代化工廠中自動化機器操作或工藝過程中的主要元件。此方法能夠優(yōu)化機器操作和工藝過程,將能效和生產效率提升到全新的水平。

高效的扭矩生成:算法和以太網(wǎng)

有多個決定電機效率和整個生產過程的控制層。第一個控制層調整功率逆變器切換序列,以控制電機電壓和電流,并最大化扭矩生成效率。接下來是實現(xiàn)高效操作機器的位置和速度控制器。在過程設備中,這可以驅動最優(yōu)泵流量,而在自動化設備中,可作為一系列速度或位置命令來執(zhí)行裝配功能。

在后一種情況中,對機器控制器而言,速度控制的響應時間可能比扭矩生成的效率更關鍵。由于工廠網(wǎng)絡中還連接有通過高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡同步的多個電機,因此通信和系統(tǒng)層的重要性正在增加。過程管理器可以按照需求有序啟動機器,不需要使機器在空閑模式下等待。聯(lián)網(wǎng)安全功能支持高效設備啟動和停止,實現(xiàn)最低停機時間。工廠管理者通過跟蹤電機驅動運行和診斷數(shù)據(jù)來提高過程能源效率和可靠性。

工廠的能源效率如何優(yōu)化?電機驅動如何助力?
圖2:PMSM和AIM 電機具有相似的定子,但具有及其不同的轉子磁場結構。

電機效率是任意給定速度和端電壓下每安培生成扭矩的函數(shù)。電機通過趨于將其內部磁場對齊的力生成扭矩。在圖2的交流電機中,這些力通過定子和轉子磁場的交互生成。交流電機在定子電流與轉子運動同步時生成恒定扭矩,以維持連續(xù)的磁場錯位。交流電機轉速與電機電流的頻率直接相關,速度控制需要可變頻率電壓源。

相關閱讀:

TI推兩款實現(xiàn)最高能源效率與最低待機功耗的反激式電源方案
能源效率達95%且體積小的負載點轉換器
彩色太陽能電池更大提高能源效率

要采購工具么,點這里了解一下價格!
特別推薦
技術文章更多>>
技術白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關閉

?

關閉