A energy efficient electric drive of air units

Abstract

EN: Purpose. Improving the efficiency and energy performance of an asynchronous electric drive for stationary fan’s units of the main ventilation line of mines. Methodology. The research was carried out using the methods of the theory of electrical circuits, mathematical physics, simulation, interpolation and approximation Findings. The research of electromagnetic and energy processes in the asynchronous electric drive system with pulse control at a fan load, taking into account the variable aerodynamic parameters of the main ventilation line of mines. An electric drive system is able to respond with high accuracy and reliability to changes in the aerodynamic parameters of the main ventilation line of mines has been proven. This will also increase the power factor of the electric drive at a fan load up 0.8 to 0.93 p.u., and the efficiency up 92.5% to 94.5%, when regulating in the range of the operating slip of the rotor of the drive fan motor s = 0.5 . rated s , which, respectively, is on average up 0,25% to 40 higher in comparison with systems of an unregulated electric drive. Recommendations has been developed for the design and rational selection of the rated fan capacity for the main ventilation line to advance the best energy efficiency level of the electric drive. Originality. The research of electro-mechanical, electro-energy power and aerodynamic processes in the dynamic modes of the fan electric drive was carried out. The fan-loaded "induction motor-converter" system has been proven to be self-regulating. It is able to respond with high accuracy and reliability even at low switching frequencies of the power chopper to any changes of the aerodynamic parameters of the main ventilation line of mines. Practical value. Recommendations has been developed for the design and rational selection of the rated fan capacity for the main ventilation line to advance the best energy efficiency level of the electric drive. UK: Мета роботи. Підвищення ефективності роботи і енергетичних показників асинхронного електроприводу для стаціонарних установок вентиляторів магістралі головного провітрювання шахт. Методи дослідження. Дослідження проводились із застосуванням методів теорії електричних кіл, математичної фізики, імітаційного моделювання, інтерполяції та апроксимації. Отримані результати. Проведено дослідження електромагнітних і енергетичних процесів в системі асинхронного електроприводу з імпульсним регулюванням при вентиляторному навантаженні з урахуванням змінних аеродинамічних параметрів магістралі головного провітрювання шахт. Встановлено, що система електроприводу здатна з високою точністю і надійністю реагувати на зміни аеродинамічних параметрів магістралі головного провітрювання шахт, а також дозволить підвищити коефіцієнт потужності електроприводу при вентиляторному навантаженні до 0,8 . 0,93, і коефіцієнта корисної дії до (92,5 . 94,5)% при регулюванні в діапазоні робочих ковзань ротора привідного вентиляторного двигуна s = 0,5. sн , що відповідно в середньому на 0,25 і 40% вище в порівнянні з системами нерегульованого електроприводу. Розроблено рекомендації з проектування та раціонального вибору встановленої потужності вентилятора для магістралі головного провітрювання для забезпечення найкращого рівня енергоефективності електроприводу. Наукова новизна. Проведено дослідження електромеханічних, електроенергетичних та аеродинамічних процесів в динамічному режимі електроприводу вентилятора. Доведено, що система "асинхронний двигунперетворювач" з вентиляторним навантаженням є саморегулюючою, тобто здатна реагувати з високою точністю і надійністю навіть при низьких частотах комутації силового ключа на будь-які зміни аеродинамічних параметрів мережі головного провітрювання шахт. Практична цінність. Розроблено рекомендації з проектування та раціонального вибору встановленої потужності вентилятора для магістралі головного провітрювання для забезпечення найкращого рівня енергоефективності електроприводу.