Способ снижения потребления электрической энергии из питающей сети

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам снижения потребления электрической энергии из питающей сети. Способ снижения потребления электрической энергии из питающей сети заключается в накоплении инерционным аккумулятором (маховиком) кинетической энергии с последующей передачей накопленной энергии электродвигателям и синхронному генератору во время появления активной электрической нагрузки в цепи генератора. Технический результат состоит в снижении потребления электрической энергии из питающей сети. 1 ил.

 

Способ снижения потребления электрической энергии из питающей сети относится к электроэнергетике и может быть использован для снижения потребления электрической энергии из питающей сети на предприятиях ЖКХ, сельского хозяйства, предприятиях здравоохранения и предприятиях промышленности с небольшим электропотреблением.

Известен способ регулирования скорости вращения и мощности системы «генератор-двигатель», в которой непосредственно гальванически связаны якоря обеих машин накоротко, в случае когда двигатель постоянного тока питают отдельным генератором, при этом один конец вала генератора постоянного тока вращают приводным двигателем (дизельным, синхронным или асинхронным), а другой конец вала с возбудителем, питающим обмотку возбуждения этого генератора и обмотку возбуждения двигателя постоянного тока, вал которого соединен с валом исполнительного механизма, а на вал приводного двигателя насаживают маховик [Кулик Д.Д. Электрические машины. Учебное пособие для ВУЗов. - М.: Высшая школа, 1971 г., стр. 372-373]. Этот способ не предназначен для получения электроэнергии из-за его другого технологического применения.

Известен способ получения электрической энергии агрегатом для бесперебойного электропитания, включающий в себя синхронный трехфазный генератор, инерционный накопитель кинетической энергии (маховик) и электродвигатель [Ханин Ц.И. и др. Эксплуатация электроустановок связи. - М. Радио и связь, 1994. Стр. 225-226]. Этот способ предназначен для кратковременной (30-40 сек) подачи электроэнергии на технологическое оборудование предприятия при авариях на питающих электрических сетях с последующим включением резервного электроснабжения. При отсутствии аварийной ситуации агрегат находиться в рабочем состоянии и потребляет из внешней сети электроэнергию.

Известен способ получения электроэнергии, заключающийся в разгоне, стартерным двигателем внутреннего сгорания, инерционного аккумулятора (маховика) через промежуточный вал, в качестве которого используют вал асинхронного электродвигателя, отключенного в момент разгона от генератора, причем после разгона маховика и генератора электродвигатель вводят в рабочий режим, обеспечивающийся постоянной его подпиткой электрической энергии от генератора [Патент на изобретение №2339844. Способ получения электрической энергии. Зарегистрирован 27 ноября 2007 г.]. Использование такой схемы не исключает применение топлива для работы установки и как следствие появление небольших выбросов вредных веществ в атмосферу. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке такой системы электроснабжения, при которой величина потребляемой электрической энергии из внешней питающей электросети была бы меньше, чем величина электрической энергии, выработанной синхронным генератором блок-станции. Эта задача решается тем, что в способе снижения потребления электрической энергии из питающей сети, предусматривающем использование эффекта накопления кинетической энергии вращающимся маховиком, часть кинетической накопленной энергии используется на подкрутку приводных электродвигателей и поддержание их работы в режиме холостого хода. При использовании накопленной энергии маховика для подкрутки приводных электродвигателей происходит значительное уменьшение величины электрического тока потребляемого этими двигателями из питающей сети и как следствие - уменьшение потребляемой электрической энергии, что и фиксируется счетчиками активной электрической энергии, установленными на щите управления блок-станции.

Производство и накопление механической энергии инерционным аккумулятором путем его раскрутки до номинальной частоты вращения производится двумя асинхронными трехфазными электродвигателями, что позволяет уменьшить пусковой ток в момент пуска установки в работу, путем включения их в работу поочередно. Передача вращающегося момента от приводных двигателей на инерционный аккумулятор (маховик) осуществляется через полумягкие соединительные муфты, а от маховика к синхронному генератор - у через ременную передачу.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлена система снижения потребления величины электрической энергии в виде схемы цепи аппаратов блок-станции. На схеме показана энергетическая установка, преимущественно для снижения потребления электрической энергии, содержащая два приводных трехфазных электродвигателя (1), инерционный аккумулятор (маховик) (4) с синхронным генератором (6) и пульт управления блок-станцией (7). Валы приводных электродвигателей соединены с валом маховика через полумягкие муфты (2), вал маховика установлен на подшипниковых опорах (3) и один конец вала маховика снабжен шкивом для ременного привода (5) вала синхронного электрогенератора через шкив (9), установленный на валу последнего. Для управления работой электрической части блок-станции установлен пульт (7), на котором установлены два электрических счетчика активной электроэнергии (10 и 11), которые учитывают количество потребленной электроэнергии из сети (10) и количество электроэнергии, выработанной блок-станцией (11). Способ снижения потребления электрической энергии осуществляют следующим образом: включают поочередно приводные электродвигатели (1), которые раскручивают инерционное устройство (маховик) (4) до номинальной частоты вращения, равной частоте вращения электродвигателей, в этом режиме потребление электроэнергии из питающей сети минимальное, после того как инерционное устройство достигло номинальных оборотов, производят включение нагрузки на синхронный генератор в виде нагревательных элементов типа ТЭН или освещение (12). Для учета потребленной электроэнергии из питающей сети, а также выработанной электроэнергии генератором, на пульте управления установлены электрические счетчики активной энергии в соответствии с требованием Постановления Правительства РФ №442 от 4 мая 2012 г. «О функционировании розничных рынков электрической энергии» раздел III, пункт 63.

Пример. Способ снижения потребления электрической энергии из питающей сети осуществлен на установке, содержащей два приводных трехфазных асинхронных двигателя типа 4А112М2УЗ, в качестве инерционного аккумулятора (маховика) металлический цилиндр, синхронного генератора ЕСС-62-4, имеющие следующие технические характеристики: приводной электродвигатель мощность 7,5 кВт. - 2 шт.; инерционный аккумулятор (маховик) - масса 100 кг, диаметр 0,63 м, частота вращения 2950 об/мин; синхронный генератор мощность 15 кВт, частота оборотов 1500 об/мин. После раскрутки маховика до 2950 об/мин и синхронного генератора до 1500 об/мин была получена электроэнергия напряжением 0,4 кВт, частотой 50 Гц, после чего производилось подключение к генератору активной нагрузки величиной 3 кВт, 6 кВт и 7,5 кВт. Результаты испытаний показаны в таблице.

Способ снижения потребления электрической энергии из питающей сети, предусматривающий использование эффекта рекуперации кинетической энергии инерционного аккумулятора для привода во вращение вала синхронного электрогенератора, отличающийся тем, что накопление энергии инерционным аккумулятором производят путем его разгона до номинальной частоты вращения двумя трехфазными асинхронными электродвигателями, которые постоянно подкручивают инерционный аккумулятор, поддерживая обороты вала синхронного генератора в номинальном режиме, вращающий момент с вала маховика, ременной передачей, передают на вал синхронного генератора с самовозбуждением.