1 Sisteme de Actionare Electrica

1

Sisteme de actionare electrica

CURS 2

2008 semestrul II

Conf.dr.ing Marian GAICEANU

2

Cuprins 1. Definitii. Scop. 2. Componentele SAE 3. Tipuri de actionari electrice 4. Aplicatii pe domenii de puteri in functie de performantele necesare.

Aplicatii industriale 5. Evolutia actionarilor de c.a. pe piata mondiala 6. Aplicatii ale SAE in cresterea eficientei. Reducerea energiei in cazul

pompelor 7. Reducerea energetica locala. Exemplul 1 8. Reducerea energetica globala. Exemplul 2 9 Tipuri de actionari electrice 10. Topologia unei actionari electrice moderne 11. Natura interdisciplinara a actionarilor electrice 12. Clasificarea actionarilor electrice Intrebari

3

1. Definitii D1: Se numeste sistem de actionare electrica ansamblul de

dispozitive care transforma energia electrica in energie mecanica si care asigura controlul pe cale electrica a energiei mecanice

astfel obtinute. D2: actionare electrica moderna trebuie sa indeplineasca si anumite

conditii de reducere a armonicelor generate de convertoarele statice de putere, precum si posibilitatea recuperarii energiei in reteaua de alimentare.

Scopul punerea in miscare a unui mecanism, masina-unealta,

dispozitiv mecanic, pe scurt a unei masini de lucru, in conformitate cu cerintele procesului tehnologic

4

2. Componentele SAE

Maşina de lucru are rolul de a efectua una sau mai multe operaţii specifice procesului tehnologic deservit de instalaţia din care face parte: extragere, deplasare, deformare. In acest scop primeşte la intrare energie mecanică de anumiţi parametri

5

Componentele SAE-contin 1

Mecanismul de trasmisie are rolul de a transfera energia mecanică primită la intrare spre maşina de lucru putând schimba sau nu parametrii acesteia: felul mişcării (rotaţie, translaţie, continuă, discontinuă), sensul mişcării, valoarea parametrilor (reducere, multiplicare)

6

Componentele SAE-contin 2

Motorul de antrenare are rolul de a transforma energia primară primită (electrică, chimică, pneumatică, hidraulică) în energie mecanică.

7

3. Tipuri de actionari electrice

I. Actionari de viteza constanta. Dezavantaje:1) sunt actionari de c.a de frecventa constanta cu aplicatii in principal la actionarea

pompelor cu o anumita viteza;

2) nu se preteaza la automatizari;

3) eficienta redusa datorita pierderilor de putere sub forma de caldura in pompa- robinet de reglare a debitului

8

Tipuri de actionari electrice (cont1)

II. Actionari de viteza variabila:1) functionare la o viteza corespunzatoare;

2) asigura eficienta inalta;

3) elimina influenta operatorului uman

9

4. Aplicatii pe domenii de puteri in functie de performantele necesare

Fig. Aplicatii ale actionarilor electrice de viteza variabila.

10

Aplicatii industriale tipice

1. in industria tehnologica: actionarea pompelor centrifuge, ventilatoarelor, compresoarelor cu piston (1-10MW)

2. in industria constructoare de masini: actionarea preselor, frezelor, strungurilor (masini unelte), robotica (1-5kW)

3. pentru incalzire si aer conditionat (0,1-5kW): compresoare, sisteme de ventilatoare (suflante 132kW)

4. industria cimentului: mori de ciment, concasoare, compresoare (>10MW)5. in industria metalurgica, celulozei si a hartiei: masini de taiat si decojit busteni,

masini de amestecat, transportoare si elevatoare (100kW);6. in industria transporturilor: autovehicule, trenuri, ascensoare, avioane, nave (1MW)7. in industria textila: razboaie de tesut (5kW);8. in industria alimentara: transportoare cu banda, ventilatoare (suflante) (1-5kW)9. la masini de impachetat, de tiparit, in constructii (macarale, poduri rulante)(1-

100kW);10. in industria extractoare: gaz, minerit, petrol11. in industria bunurilor de larg consum: masini de spalat, frigidere, echipamente

electrocasnice etc (<1kW)12. Centrale hidroelectrice: turbine-GS (100MW)

11

5. Evolutia actionarilor de c.a. pe piata mondialaVanzarile in crestere:

datorita dezvoltarii rapide a tehnicii de calcul si introducerii acesteia in comanda masinilor electrice)datorita dezvoltarii electronicii de putere

O mare varietate a puterii si vitezei: viteze mici la puteri mari si invers

12

6. Aplicatii ale SAE in cresterea eficienteiReducerea energiei in cazul pompelor:

Rolul principal al unei pompe este de a asigura transportul unui debit de fluid intr-un punct oarecare (1), in alt punct(2), prin intermediul unei retele de transport, trebuind ca la punctul de sosire (2) fluidul sa aiba anumiti parametri de stare. Pompele utilizeaza lichide drept fluid de lucru. Pompa mareste energia cinetica si potentiala a unui fluid ce trece prin ea. In prima etapa datorita miscarii de rotatie se produce o crestere a energiei cinetice a fluidului; in a doua, lichidul este trecut prin diferite canale de sectiune variabila, in care are loc un proces de transfer al energiei cinetice in energie de presiune.

13

Aplicatii in cresterea eficienteiReducerea energiei in cazul pompelor:

Deplasarea punctului de functionare al instalatiei de transport se realizeaza in vederea reglarii debitului. Aceasta deplasare se poate realiza;

1. prin modificarea caracteristicii retelei de transport, pastrand neschimbata caracteristica turbomasinii (locul geometric pentru punctele de functionare este cuprins intre punctele de functionare (H1+H,Q2)-(H1,Q1)-se realizeaza prin laminarea fluxului de fluid prin intermediul unui robinet de inchidere intercalat pe conducta de refulare a turbomasinii;

2. prin modificarea separata a caracteristicii turbomasinii, pastrand neschimbata caracteristica retelei de transport (H2,Q2)-prin variatia vitezei de rotatie;

3. prin modificare simultana.

Robinetul de reglaj introduce o presiune suplimentara H necesara asigurarii debitului Q2. Actionarile cu viteza variabila reduc viteza de lucru a pompei in vederea satisfacerii cerintelor de sarcina.

14

Aplicatii in cresterea eficientei

Reducerea energetica locala: Se considera cazul real al unui sistem de actionare cu pompe avand puterea de 15kW, care

lucreaza 300 zile pe an, 24 ore pe zi si pompeaza 1200m3 apa/zi. Prin control cu robinet de reglare sistemul consuma 0,36kWh/m3 pentru a mentine presiunea constanta la debit variabil. Introducand o actionare cu viteza variabila, in aceleasi conditii, energia consumata este de 0,28kWh/m3 asigurand un control fin al debitului. Se considera ca pretul energiei electrice este de 8cents/kWh. Sa se estimeze economia energetica anuala.

Rezolvare: economia energetica anuala

Costul unui convertor de putere de 15kW este mai putin de 8000$. Astfel, intr-o prima aproximare, economia energetica perimite amortizarea costului in mai putin de 4 ani

Concluzie: reducerea energetica s-a calculat doar pentru convertor, motor (local)

Reducerea energiei in cazul pompelor: 7. Exemplul 1

anual $2340

$08.028.036.03001200

3

3

SkWhm

kWhzile

zi

apamS

15

Aplicatii in cresterea eficientei

Reducerea energetica globala:

8. Exemplul 2

16

Aplicatii in cresterea eficientei

Pentru aceeasi putere de iesire, puterea la intrare s-a redus la jumatate:

8. Exemplul 2

17

Aplicatii in cresterea eficientei

Pentru aceeasi putere de iesire, puterea la intrare s-a redus la jumatate:

8. Exemplul 2

18

9. Tipuri de actionari electrice 1) in regenerarea energiei eoliene

2) Vehicule electrice hibride

a) generala, in care caz un singur motor electric actioneaza cu ajutorul unuia sau a mai multor organe de transmisie mai multe masini de lucru. Ex. actionare electrica in atelierele vechi de prelucrare a metalelor in care un motor antrena printr-un sistem de arbori, saibe si curele, mai multe strunguri;b— individuala, cand se utilizeaza un singur motor electric pentru antrenarea unei singure masini de lucru, prin intermediul unei transmisii mecanice; de exemplu, masinile-unelte simple sunt actionate actualmente individual, simplificandu-se la maximum elementele de transmisie a miscarii;c— cu mai multe motoare, in care caz fiecare motor actioneaza doar un organ al unei masini complexe de lucru; de exemplu marile masini-unelte de prelucrare a metalelor, la care miscarile dupa diferite directii se realizeaza cu ajutorul unor motoare independente, alte motoare fiind necesare pentru pomparea agentului de racire sau pentru miscarea piesei de prelucrat.

19

10. Topologia unei actionari electrice moderne

20

11. Natura interdisciplinara a actionarilor electrice

21

12. Clasificarea actionarilor electrice

12.1 Actionari de c.c

22

12. Clasificarea actionarilor electrice

12.2 Actionari de c.a.

23

Intrebari:

1. Ce este o actionare electrica? Care este rolul actionarilor electrice? Explicati rolul fiecarei componente dintr-o actionare electrica?

2. Care era modul traditional de a controla debitul in industria tehnologica? Care sunt principalele dezavantaje ale acestuia? Cum au fost depasite?

3. Prezentati avantajele utilizarii unui sistem de actionare electrica.4. Care sunt disciplinele care fac posibila studierea si proiectarea

actionarilor electrice?5. Specificati 4 exemple de aplicatii ale actionarilor electrice in industrie cu

care sunteti familiari.6. Care ese rolul actionarilor electrice in industria transporturilor?7. Care sunt tipurile principale de actionari electrice?8. Dati exemple de aplicatii de reducere a energiei9. Explicati functionarea unei pompe.