Спосіб знаходження надмірного споживання електричного струму електрообладнанням

Реферат: Спосіб знаходження надмірного споживання електричного струму електрообладнанням шляхом визначення величини спожитого струму, за допомогою лічильників електричного струму, та її порівняння через фіксовані інтервали часу при однаковому навантажені. При знаходженні величини спожитого струму необхідно ідентифікувати електрообладнання у електромережі, шляхом визначення основних частот, які є максимальними значеннями амплітуд АЧХ цього обладнання, отриманих внаслідок запису у трьох фазах залежностей часу від спожитого струму та перетворених за допомогою аналого-цифрового перетворювача з аналогової форми у цифрову у вигляді спектра струму. Якщо обладнання використовується у електромережі вперше, знайдені основні частоти вибрати за еталон роботи електрообладнання у справному стані. Різниця між основними частотами, вибраними за еталон, та основними частотами, які знаходяться через фіксовані проміжки часу, є відносною величиною спожитого струму. UA 70714 U (12) UA 70714 U UA 70714 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галуззю використання корисної моделі є промислове обладнання гірничо-збагачувальних фабрик (компресорів, дробилок, млинів, сепараторів, класифікаторів, гідроциклонів тощо) з метою виявлення надмірного споживання електричного струму, для зниження затрат на спожиту електроенергію. Відомий спосіб діагностики електродвигуна змінного струму та пов'язаних з ним механічних пристроїв, згідно з яким діагностика електродвигуна змінного струму розглядає запис у трьох фазах залежностей від часу напруги та струму, спожитих електродвигуном, виконувану за допомогою датчиків струму та напруги, які мають лінійну амплітудно-частотну характеристику з допустимими відхиленнями від лінійності не більше ±3дБ. Частоти сигналу перетворюють за допомогою аналого-цифрового перетворювача з аналогової форми у цифрову, та формують спектри модуля струму, після чого виконують спектральний аналіз отриманих спектрів струмів, при якому по збігу всіх ліній в спектрах модуля вектора парку струму і напруги роблять висновок про відповідність спектра струму живильної напруги в електричному ланцюзі електродвигуна, а при виявленні ліній, присутніх в спектрі модуля вектора парку струму і відсутніх в спектрі модуля вектора парку напруги - про несправності у роботі електродвигуна [Патент № 2339049 (2008.11.20) Спосіб діагностики електродвигуна змінного струму та пов'язаних з ним механічних пристроїв]. Недоліками даного способу є неможливість діагностування надмірного споживання електричного струму електрообладнанням, тому що даний спосіб не передбачає визначення величини спожитого струму. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як прототип, є спосіб знаходження надмірного споживання електричного струму електрообладнанням, шляхом визначення величини спожитого струму, за допомогою лічильників електричного струму, та її порівняння через фіксовані інтервали часу при однаковому навантажені. Відомий спосіб передбачає, збирання інформації про спожиту енергію - суму струмів по трьох фазах, активну потужність по кожній фазі на момент збирання інформації, напругу на кожній фазі, струм по кожній фазі. Режим зняття добових даних дозволяє надалі архівувати дані про накопичену електроенергію за 30-хвилинні відліки протягом року, і ці дані можуть бути використані для розрахунку надмірного споживання електроенергії двигуном [Карпагольцев В.П., Симахін І.Я. Енергозбереження з використанням захисного моніторингу електродвигунів. Журнал "Энергонадзор информ" №4 (30) 2006, с. 60.] Недоліками відомого способу є зменшена оперативність аналізу інформації, неможливість моніторингу у випадку знаходження електрообладнання у важкодоступному місці, тому що даний спосіб передбачає безпосереднє під'єднання лічильників електричного струму до клем обладнання та накопичення великих баз даних. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу визначення надмірного споживання електричного струму електрообладнанням за рахунок аналізу спектральних характеристик обладнання, при навантаженні, через фіксовані інтервали часу, що дозволяє без посереднього під'єднання до електрообладнання ідентифікувати режими роботи (холостий хід, навантажений стан) та визначення надмірного споживання електричного струму) з метою зниження витрат на спожиту електроенергію. Поставлена задача вирішується шляхом визначення величини спожитого струму, за допомогою лічильників електричного струму, та її порівняння через фіксовані інтервали часу при однаковому навантажені. Згідно з корисною моделлю, при знаходженні величини спожитого струму необхідно ідентифікувати електрообладнання у електромережі, шляхом визначення основних частот, які є максимальними значеннями амплітуд АЧХ цього обладнання, отриманих внаслідок запису у трьох фазах залежностей часу від спожитого струму та перетворених за допомогою аналогоцифрового перетворювача з аналогової форми у цифрову у вигляді спектра струму, і якщо обладнання використовується у електромережі вперше, знайдені основні частоти вибрати за еталон роботи електрообладнання у справному стані. Різниця між основними частотами, вибраними за еталон та основними частотами, які знаходяться через фіксовані проміжки часу, є відносною величиною спожитого струму. Заявлена корисна модель ілюструється схемами, де на фіг. 1 представлено приклад спектральної характеристики асинхронного електродвигуна змінного трифазного струму потужністю 1кВт, де під вказівником 1 позначено максимальне значення амплітуди, яке береться за ідентифікатор обладнання; на фіг. 2 представлено приклад визначення надмірного споживання електричного струму, де під вказівником 1 представлено початкові значення амплітуд - ідентифікаторів, а під вказівником 2 значення амплітуд - ідентифікаторів, у 1 UA 70714 U 5 10 15 20 навантаженому стані; на фіг. 3 представлена спектральна характеристика одночасно ввімкнених електродвигунів потужністю 1 кВт (вказівник 3), та 2 кВт (вказівник 4); на фіг. 4 представлено приклад визначення надмірного споживання електричного струму, де під вказівником 3 представлено початкові значення амплітуд - ідентифікаторів, а під вказівником 5 значення амплітуд - ідентифікаторів, у навантаженому стані. Спосіб реалізується наступним чином: Електрообладнання (електродвигуни, гідроциклони, млини, насоси) під'єднується до електромережі з деякою напругою (U) та силою струму (І)·. Для визначення спектральних характеристик електрообладнання необхідно на кожну фазу (клему) під'єднати аналогово-цифровий перетворювач (АЦП), де оптимальна частота дискретизації АЦП становить 44.1 kHz, інтервал зняття спектральних характеристик 1-2 с, та, використовуючи метод швидкого перетворення Фур'є, отримати спектральні характеристики струму по кожній фазі. Сумарна спектральна характеристика електромережі матиме наступний вид: F(I(t)) = F(Ia(t)) + F(I(b)) + F(I(c)), (1) де а, b, с - фази, F() - функція перетворення. Максимальні значення амплітуд спектральної характеристики електромережі mах А( n) є основними частотами електрообладнання (див. фіг. 1), n - кількість максимальних значень амплітуд, вибраних за основні частоти. Якщо дане електрообладнання використовується вперше, то необхідно його основні частоти вибрати за еталонні при роботі у справному стані: Iст (n) = max An. (2) У процесі роботи можна визначити надмірне споживання напруги електрообладнанням, внаслідок зняття поточних спектральних характеристик (I п(t)) та порівняння їх з еталонними: C  25 30  ет t   п t   ет t  , (3) де Iп(t) - основні частоти, зняті через фіксовані інтервали часу (див. фіг. 2). Приклад 1. Моніторинг енергоспоживання двох електродвигунів потужністю 1 кВт та 2 кВт. АЧХ роботи двигунів у холостому ходу представлено фіг. 3. Значення амплітуд для двигунів № 1=-41dB та № 2=-55dB на частотах 906 Hz та 1000 Hz відповідно. Подамо на двигун № 1 деяке навантаження, внаслідок чого отримаємо АЧХ, представлену фіг. 4. Значення амплітуд для двигунів № 1=-44dB та № 2=-55dB на частотах 850Hz та 1001 Hz відповідно. Отже, амплітуда двигуна № 1 змінилася на 3 dB (6,8 %). Використання способу знаходження надмірного споживання електроенергії дозволяє діагностувати та виявляти надмірне споживання електричного струму електрообладнанням, що у свою чергу дозволяє зменшити витрати на електроенергію. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Спосіб знаходження надмірного споживання електричного струму електрообладнанням, шляхом визначення величини спожитого струму, за допомогою лічильників електричного струму, та її порівняння через фіксовані інтервали часу при однаковому навантаженні, який відрізняється тим, що при знаходженні величини спожитого струму необхідно ідентифікувати електрообладнання у електромережі, шляхом визначення основних частот, які є максимальними значеннями амплітуд АЧХ цього обладнання, отриманих внаслідок запису у трьох фазах залежностей часу від спожитого струму та перетворених за допомогою аналогоцифрового перетворювача з аналогової форми у цифрову у вигляді спектра струму, і якщо обладнання використовується у електромережі вперше, знайдені основні частоти вибрати за еталон роботи електрообладнання у справному стані, при цьому різниця між основними частотами, вибраними за еталон, та основними частотами, які знаходяться через фіксовані проміжки часу, є відносною величиною спожитого струму. 2 UA 70714 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3