СПОСОБ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
POWER SAVING METHOD

Изобретение относится к области электротехники, а именно к повышению качества тока в электропитающих сетях, особенно при включении (отключении) мощных нагрузок.
Известен способ энергосбережения на основе оптимизации энергосберегающих мероприятий (ЭСП) по всем этапам электротехнологического процесса (ЭТП) /1/. Способ заключается в следующем: разбивают весь энерготехнологический процесс на этапы его проведения, устанавливают измерители энергии и измеряют или вычисляют потребляемую энергию на каждом этапе, определяют энергоемкость этапов в исходном варианте проведения ЭТП, намечают ЭСМ, в качестве которых могут выступать регулирование параметров изменения режимов, замена элементов, прочие технические, технологические, производственные, организационные меры, направленные на повышение эффективности данного этапа ЭТП, определяются энергоемкости этапов при внедрении намеченных ЭСМ, вычисляют коэффициенты эффективности ЭСМ. ЭТП проводят применением таких ЭСМ на каждом этапе, чтобы его общий коэффициент эффективности принимал оптимальное значение. К недостаткам можно отнести ограниченные функциональные возможности, поскольку проведение энергосберегающих мероприятий необходимо проводить на каждом этапе технологического процесса. К недостаткам можно отнести ограниченные функциональные возможности, поскольку проведение энергосберегающих мероприятий необходимо проводить на каждом этапе электротехнического процесса.
Известен также способ управления энергоресурсами /2/. За заданный промежуток времени система определяет приращения расходов энергоносителей, сквозных энергозатрат и производительности выпуска продукции, определение динамической энергоемкости, оценки расходования энергоресурсов объекта управления по динамической энергоемкости. Система обеспечивает в динамике в пошаговом режиме оценку приращенной за заданный промежуток времени расходов энергоносителей сквозной энергоемкости и производительности выпуска продукции. Эти оценки проводятся как для сквозных энергозатрат, так и для их отдельных составляющих. К недостаткам данного способа можно отнести ухудшение эксплуатационных характеристик элементов защиты из-за кратковременных перенапряжений.
Известен также способ управления энергопотреблением, заключающийся в параллельном подключении компонентов и использовании реверсивных фильтров, что позволяет уменьшить фазовый угол тока и напряжения, снизить гармоники в сети, снизить гармонические искажения (суммарное значение коэффициента нелинейных искажений) до очень низких значений, при включении выпрямителя напряжения уменьшить напряжение /3/. Если напряжение и ток различаются по фазе, система уменьшает угол между током и напряжением. Система снижает потребление энергии и реагирует на нагрузку посредством тока и регулирует потребление мощности, регулирует напряжение с учетом потребления тока. Это особенно полезно для отраслей промышленности с высоким потреблением тока, например, с нагрузкой сети до 2500 Ампер. Элементы сети - конденсаторы, дугогасительное устройство, варисторы, ограничитель скачков напряжения, индуктивности или обмотки трансформатора - группируются для работы в однофазной сети, возможно подключение к двухфазной или трехфазной сети. Недостатком предложенного решения является то, что при выполнении данного способа происходит временная потеря экономии электроэнергии в результате ухудшения динамики процесса.
Также известен способ повышения качества электроэнергии, описанный в/4/, при уменьшении несинусоидальной формы питающего напряжения которого производят распределение потребления электроэнергии между электронными устройствами, искажающими форму питающего напряжения, и электронными устройствами, улучшающими форму питающего напряжения, в течение полуволны питающего напряжения сети. При этом улучшается форма питающего напряжения при упрощении конструкции.
Наиболее близким по технической сути является способ повышения качества электроэнергии в многофазной системе энергоснабжения при симметрировании по одной из фаз и комбинированном отборе мощности /5/. Процесс компенсации высших гармонических составляющих ставят в зависимость от характеристик последних в каждой из фаз и осуществляют совместно с симметрированием токов в упомянутых фазах, а процесс симметрирования осуществляют относительно опорной фазы. К недостаткам способа можно отнести то, что подключение (отключение) дополнительных межфазных и фазных конденсаторов происходит, когда напряжение на подключенных и отключенных конденсаторах равно нулю, то есть, когда они разрядятся, время разряда может достигать нескольких минут, в течение этого времени экономия электроэнергии невозможна, а при часто меняющейся динамической нагрузке вообще невозможна.
Задачей предлагаемого изобретения является экономия энергии за счет повышения коэффициента мощности без задержки на время, необходимое для разряда подключаемых конденсаторов до нуля и упрощения схемотехники входных блоков электропотребителей.
Способ энергосбережения включает в себя параллельное подключение компонентов сети между фазными проводами и общим проводом и между фазными проводами, симметрирование токов в фазах и межфазных токов, измерение значения напряжения на подключенных и подключаемых конденсаторах, сравнение мгновенных значений напряжений на подключаемых и подключенных конденсаторах, и в момент их равенства при помощи электронных ключей осуществляется параллельное соединение для повышения коэффициента мощности, который измеряется непрерывно, в течение всего времени эксплуатации сети.
Способ энергосбережения может осуществляться в любом месте электрической сети, где ее параметры не соответствуют требованиям Регламента сети и подвержены динамическим изменениям в процессе эксплуатации, например, при изменении характера нагрузки в сторону увеличения или уменьшения реактивной составляющей. Введение блоков динамической коррекции электросети позволяет анализировать фазовые соотношения между токами и напряжениями в сети: соединенные последовательно с нагрузкой дроссели ограничивают зарядный и разрядный ток в момент их коммутации при сохранении всех остальных стандартных функций защиты.
По сравнению с прототипом, когда пока подключаемые конденсаторы не разрядятся до нуля, подключать новые нельзя, соответственно, экономить электроэнергию в это время невозможно. Ресурс (срок службы) конденсаторов увеличивается, поскольку сравнить два напряжения можно с большей точностью, чем проводить измерения напряжений вблизи нуля из-за остаточных (шумовых) напряжений на конденсаторах. В случаях, когда изменение нагрузки в сети происходит часто, экономить электроэнергию стандартным образом не удается, поскольку ожидание разряда конденсатора до нуля может превзойти время переключения.
Способ осуществляется следующим образом. Все компоненты сети подключаются параллельно между фазными проводами и общим проводом и между фазными проводами. Симметрируют токи в фазах и межфазные токи. Измеряют значение напряжения на подключенных и подключаемых конденсаторах, затем сравнивают мгновенные значения напряжений на подключенных и подключаемых конденсаторах, при равенстве значений напряжений осуществляется параллельное соединение конденсаторов при помощи электронных ключей - для повышения коэффициента мощности, который измеряется непрерывно, в течение всего времени эксплуатации сети.
Пример конкретного выполнения
В результате измеренного текущего изменения коэффициента мощности в сети выше установленного уровня контроллер вычисляет значение емкости конденсатора, необходимое для компенсации этого изменения. Измеряются значения напряжения в сети и напряжение на подключаемом конденсаторе. Когда напряжение в сети становится равным напряжению на подключаемом конденсаторе, контроллер выдает управляющую команду на подключение электронным ключом конденсатора (конденсаторов) к сети.
Изобретение позволяет экономить электроэнергию за счет повышения коэффициента мощности, позволяет упростить схемотехнику входных блоков электропотребителей, повысить срок службы конденсаторов.
Источники информации
1. Патент РФ №2357342.
2. Патент РФ №2315324.
3. Патент РФ №2340991.
4. Патент США №7573253.
5. Патент РФ №2390083. - прототип.