Введение.
В последние 10-15 лет энергосбережение стало одним из основных приоритетных направлении технической политики во всех развитых странах мира наряду с информатизацией и компьютеризацией. Это связано с ограниченностью всех основных энергоресурсов, с непрерывно возрастающими сложностями их добычи и соответственно стоимостью, с глобальными экологическими проблемами, обозначившимися в последнее время. Энергосбережение в любой сфере сводится по существу к снижению бесполезных потерь энергии. Анализ структуры потерь в сфере производства, распределения и потреблении электроэнергии показывает, что определяющая доля потерь - до 90% приходится на сферу энергопотребления, тогда как потери при передаче электроэнергии составляют лишь 9-10%. Очевидно, что основные усилия по энергосбережению должны быть сконцентрированы именно в сфере потребления электроэнергии. Учитывая, что более 60% всей вырабатываемой электроэнергии потребляют электроприводы, можно сделать вывод о высокой актуальности задач энергосбережения при проектировании, эксплуатации, а также модернизации систем электропривода.
Современный уровень развития силовой электроники, микропроцессорных систем управления и контроля, теории и средств автоматического регулирования позволяет широко использовать эти теоретические и технические достижения для решения задач энерго- и ресурсосбережения. Применение современных способов регулирования скорости технологических механизмов в сочетании с широкими возможностями автоматизации может обеспечить оптимальное использование энергетических и других природных ресурсов. Сегодня электроприводы переменного тока постепенно вытесняют приводы постоянного тока, которые исторически доминировали в области регулируемого электропривода. Современные преобразователи частоты обеспечивают качество регулирования скорости асинхронных двигателей, не уступающее приводам постоянного тока. Хорошо известные преимущества асинхронного короткозамкнутого двигателя, такие как высокая надежность, меньшая стоимость, простота изготовления и эксплуатации в сочетании с обеспечиваемыми в настоящее время высокими регулировочными и динамическими показателями превращают асинхронный частотно-регулируемый электропривод в доминирующий тип регулируемого электропривода, массовое применение которого позволяет решать не только технологические задачи, но и проблему энергосбережения.
Из множества областей, в которых имеется потенциальная возможность энергосбережения средствами электропривода, можно выделить наиболее важные и эффективные направления:
широкое внедрение частотно-регулируемых асинхронных электроприводов в системах водоснабжения, водоотведения, отопления и вентиляции для регулирования скорости вращения насосов, вентиляторов, нагнетателей, воздуходувок, компрессоров и т.п.;
применение регулируемого электропривода и средств автоматизации в электросталеплавильном производстве и других энергоемких процессах;
модернизация подъемно-транспортных механизмов (кранов, подъемников, лифтов) путем установки частотно-регулируемых электроприводов, в том числе с рекуперацией энергии в сеть, где это целесообразно;
применение в электроприводах переменного тока современных частотных преобразователей со встроенной функцией оптимизации энергопотребления. Это особенно актуально для отечественной практики, так как многочисленные обследования показывают, что установленная мощность двигателя, как правило, существенно завышена;
объекты жилищно-коммунального хозяйства и промышленного комплекса, в задачу которых входит поддержание заданного уровня жидкости в резервуарах (водоразборные и очистные сооружения и др.).
Высокую эффективность внедрения частотно-регулируемого электропривода можно проиллюстрировать на примере использования его в насосных, вентиляторных, нагнетательных установках. Электроприводы указанного класса механизмов потребляют не менее 20-25% всей вырабатываемой электроэнергии и в большинстве случаев остаются нерегулируемыми, что не позволяет получить режим рационального энергопотребления и расхода воды, пара, воздуха и т. д. при изменении технологических потребностей в широких пределах. Регулирование производительности с помощью задвижек является крайне неэкономичным способом. Значительное снижение момента нагрузки при снижении скорости вращения приводного двигателя, характерное для рассматриваемых механизмов, обеспечивает существенную экономию электроэнергии (до 50%) при использовании регулируемого электропривода и позволяет создать принципиально новую технологию транспортировки воды, воздуха и т. д. с эффективным регулированием производительности агрегата. Кроме того, поддержание в системе минимально необходимого давления приводит к существенному уменьшению непроизводительного расхода транспортируемого продукта, снижению аварийности и увеличению срока службы гидравлических и пневматических сетей. Опыт применения частотно-регулируемых электроприводов в водоснабжении показывает, что можно сэкономить до 25% воды, что также дает значительную экономию эксплуатационных затрат. Невысокие требования к качеству регулирования давления обуславливают возможность применения относительно недорогих преобразователей частоты с так называемым скалярным управлением, которые наиболее просты в проектировании, наладке, эксплуатации. Положительным моментом является также то, что преобразователь частоты может быть легко внедрен в уже существующую установку без какой-либо реконструкции системы в целом. Сочетание высокой экономичности регулирования и относительно малой стоимости оборудования обеспечивает сравнительно низкий срок его окупаемости (от нескольких месяцев).
Показатели качества
Энергосбережение, прежде всего, характеризуется качеством электроэнергии питающей сети, которое зависит от следующих показателей:
1) Значений отклонений напряжения, которые должны находиться в пределах -5…10%, по условиям нормального пуска двигателя.
2) Значений отклонений частоты, которые ограничиваются величиной 
3) Характеристик несимметрии напряжения промышленной частоты
Несимметрия напряжения - это величина, которая характеризуется процентным отношением обратного напряжения и номинальному напряжению сети, что называется коэффициентом несимметрии, допустимое значение для которого является 2%.
, где 
4) Характеристик несинусоидальности формы кривой напряжения.
Несинусоидальность напряжения – это величина, характеризующаяся значением коэффициента несинусоидальности, который равен отношению суммарного значения напряжений v-й гармоники в квадрате, к номинальному напряжению.
100, где
Допустимое значение коэффициента несинусоидальности составляет 5%.
Стоит отметить, что на качества электроэнергии могут оказать влияние полупроводники, изменяя какие либо показатели, так как двигатель будет питаться несинусоидальным периодическим напряжением. В его составе присутствуют высшие гармоники, которые приводят к возрастанию реактивной мощности, а следовательно необходимо будет решать задачи электромагнитной совместимости.
Энергосберегающий двигатель.
Асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 7А (7AVE) относятся к трехфазным асинхронным электродвигателям, общепромышленной серии с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели уже адаптированы для использования в схемах частотно-регулируемого электропривода. Они имеют КПД на 2-4% выше чем у аналогов, произведенных в России (EFFI). Выпускаются со стандартным рядом оси вращения: от 80 до 355 мм, рассчитаны на мощности от 1 до 500 кВт. Промышленность освоила двигатели со стандартной частотой вращения: 1000, 1500, 3000 об/мин и напряжения: 220/380, 380/660. Двигатели выполнены со степенью защиты соответствующей IP54 и изоляцие класса F. Допустимый перегрев соответствует классу B.
Преимущества применения асинхронных двигателей серии 7А
К преимуществам применения асинхронных двигателей серии 7А относится их высокая экономичность. Экономия электроэнергии при установленной мощности P уст.= 10 000 кВт на экономии энергии можно экономить до 700 тыс.дол/год. Другим преимуществом таких двигателей является их высокая надежность и срок службы, кроме того, у них ниже уровень шума примерно в 2-3 раза по отношению к двигателям предыдущих серий. Они позволяют производить большее число включений-выключений и более ремонтопригодные. Двигатели могут работать при колебаниях сети до 10 % по напряжению.
Особенности конструкции
В электродвигателях серии 7А используется обмотка нового вида, которую можно намотать на обмоточном оборудовании старого поколения. При изготовлении двигателей этой серии применяются новые пропиточные лаки, обеспечивающие более высокую цементацию и высокую теплопроводность. Значительно повышена эффективность использования магнитных материалов. В течение 2009 г. освоены габариты 160 и 180, а в течение 2010-2011 гг. были освоены габариты 280, 132, 200, 225, 250, 112, 315, 355 мм.
AVER 160М2
Технические характеристики
- Номинальное рабочее напряжение, В: 220/380; 380/660
- Мощность, кВт: 18,5
- КПД, %: 91,2
- Cos φ: 0,9
- Частота вращения, об/мин: 3000
- Высота оси вращения, мм: 160
- Степень защиты, IP: 54; 55
- Способ охлаждения: IC411
- Режим работы: S1
- Монтажное исполнение, IM: 1081; 1082; 2081; 2082; 3081; 3082
- Масса, кг: 119
- Класс энергоэффективности: IE2