Трехфазные нормализаторы переменного напряжения с функцией энергосбережения и контролем по каждой фазе для сетей 0,4 кВ

Сравнение характеристик

энергосберегающих нормализаторов NORMEL

и

стандартных стабилизаторов мощностью 55 кВА

Характеристика	Стандартные стабилизаторы	Энергосберегающие нормализаторы NORMEL
Мощность	55 кВА	55 кВА
Снижение затрат на электроэнергию	Не снижают, т.к. сами являются потребителями электроэнергии	от 10%
Совокупный экономический эффект	_	до 70%
Качество получаемой электроэнергии	Иногда являются источниками высших гармоник	В  соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 13109-97 Устранение высших гармоник
КПД	95,0%	99,7%
Габариты		в 3-6 раз меньше стандартного стабилизатора
Вес	250 кг	70 кг
Обслуживание	Ежемесячный осмотр и настройка оборудования	Необходим только профилактический осмотр не более одного раза в год
Увеличение срока службы  подключаемого оборудования	в 1,5 раза	в 2-4 раза
Цена	В среднем 250 тыс. рублей	110 тыс. рублей
Срок окупаемости	Не окупаются, т.к. сами являются потребителями электроэнергии	За счет энергосбережения 4-18 мес.

 

 

Энергосберегающий нормализатор NORMEL

 

1. 1.         Назначение и область применения

 

• Изделие NORMEL применяется как эффективное средство энергосбережения в сетях с любым типом нагрузки, где уровень питающего напряжения превышает 222 В. Устройство автоматически ограничивает величину напряжения на минимально возможном уровне в соответствии с ГОСТом. Это позволяет добиться существенной экономии расходуемой электроэнергии. При этом применение устройства позволяет увеличить срок службы электрооборудования за счет щадящего режима электроснабжения потребителя.
• Изделие NORMEL широко применяется в качестве индивидуального  энергосберегающего устройства нормализированного питания во всех сферах народного хозяйства.

Применение энергосберегающих нормализаторов NORMEL в силовых распределительных сетях 0,4 кВ позволяет:

• получить экономию потребляемой электроэнергии от 10%;
• высвободить дополнительную мощность;
• увеличить ресурс подключенного как бытового, так и технологического оборудования в 2,5 - 3 раза;
• устранить скачки напряжения и вследствие этого, ликвидировать брак при производстве (в частности в работе станков с ЧПУ);
• устранить просадки напряжения до 40 мс.

Изделие NORMEL объединяет в себе как устройство по сохранению электрической энергии, так и стабилизатор напряжения.

• Изделие NORMEL предназначено для автоматического регулирования величины напряжения в электрических сетях 380/220 В, 50 Гц. Регулирование осуществляется в заданных пределах при его отклонениях от параметров ГОСТа 13109 - 97.
• Изделие NORMEL является пассивным фильтром, который препятствует проникновению в нагрузку импульсных и высокочастотных помех.
• Изделие NORMEL разработано на основе патента РФ №2237270 от 09.01.2003 и №2377630 от 16.09.2008.

 

 

 

 

 

• Изделие успешно используется на таких объектах как:

 

	ФГУП "Производственное объединение "Новосибирский приборостроительный завод" Новосибирский Приборостроительный Завод является крупнейшим в России изготовителем переносных приборов наблюдения и разведки Результат: снижение затрат на электроэнергию до 15% при смешанной нагрузке.
	ЗАО «Волчихинский пивоваренный завод» основано в 1932 г. Производство и розлив пивобезалкогольной продукции. Результат: полное исключение сбоев питания электронного оборудования. Снижение затрат на электроэнергию 18,5% при смешанной нагрузке.
	ОАО «Краснокамский завод металлических сеток», г. Краснокамск — одно из крупнейших предприятий в Европе по производству металлических и синтетических сеток. Результат: снижение затрат на электроэнергию 25%, полное исключение производственного брака.
	Производственный комплекс «Завод Торгового Оборудования», г. Новосибирск – предприятие, занимающееся производством и монтажом торговой и офисной мебели, систем входа, барьерных ограждений, торговых конструкций на основе профильных систем. Результат: снижение затрат на электроэнергию 19,5% при смешанной нагрузке.
	ОАО «Производственное монтажно-строительное предприятие «Электрон», г. Новосибирск – выполняет строительные и электромонтажные работы на объектах государственной корпорации по атомной энергии «Росатом». Результат: полное исключение сбоев станков с ЧПУ.
	ООО "Омские Вездеходы" Предприятием разработаны и производятся уникальные снегоболотоходы на шинах  сверхнизкого давления. Результат: снижение затрат на электроэнергию 17,5% при смешанной нагрузке.

1. 2.         Принципиальные особенности энергосберегающих нормализаторов напряжения NORMEL

 

1. КПД изделия NORMEL составляет 99,7%.
2. Мощность нагрузки может колебаться от 0 до 100%, что не сказывается на качестве нормализируемого напряжения.
3. Экономия электроэнергии от 10%. 
4. Обеспечивает качество электроэнергии в соответствии с действующим межгосударственным стандартом ГОСТ РФ 13109-97г. в процессе автоматического регулирования величины входного напряжения +/-5%.
5. Препятствует проникновению в нагрузку из сети импульсных высокочастотных помех.
6. Устройство не содержит в своей схеме силовых полупроводниковых элементов, т.е. по своей сути  не является источником высших гармоник, т.е. помех.
7. Процесс нормализации происходит без разрыва питающих цепей и искажения синусоид напряжения и тока.
8. Обладает легкой адаптивностью к действующим электрическим сетям. 
9. Вес и габариты в 3-6 раз меньше всех известных стабилизирующих систем.

10. Стоимость нормализации 1 кВА с применением изделия NORMEL составляет 1,6 -2,0 тыс. рублей, у стандартных стабилизаторов этот показатель больше чем в 2 раза.

11. Обеспечивает увеличение срока службы электрооборудования.

12. Срок окупаемости составляет от 4 до 18 месяцев и зависит от объема нагрузки.

 

1. 3.         Общие сведения

 

• Изделие NORMEL обеспечивает контроль входного напряжения с диапазоном 170 – 260В  и одноступенчатым регулированием по каждой фазе отдельно.
• При уровнях напряжения, имеющих значительные отклонения от требований ГОСТа, возможно использование большего количества нормализаторов (два и более) с последовательным включением, что приведет к расширению диапазона регулирования напряжения, соответственно количеству  установленных изделий NORMEL.
• Изделия NORMEL функционально обеспечивают следующие режимы работы:

-          «ТРАНЗИТ» - напряжение на нагрузке равно напряжению сети;

-          «ПОНИЖЕНИЕ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ» - напряжение на нагрузке ниже напряжения сети на заданную величину;

-          «ПОВЫШЕНИЕ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ» - напряжение на нагрузке выше напряжения сети на заданную величину;

 

1. 4.         Технические данные

 

Напряжение в питающей сети, В....................................................................... 380/220

Частота, Гц.......................................................................................................................... 50

Ток нагрузки на фазу, А................................................................................. от 30 до 400

КПД, %, не менее............................................................................................................ 99,7

Вид нагрузки............................................................................................................... любой

Диапазоны входных напряжений питающей сети:

- для одноступенчатого исполнения, В.......................................................... 170 – 260

 

Изделия NORMEL защищены от токов перегрузки и коротких замыканий.

Вид климатического исполнения изделия NORMEL соответствует ГОСТ 15150-69 УХЛ4.

Степень защиты оболочки соответствует ГОСТ 14254-96 категория от IP-20 до IP-66.

Элементы принципиальной схемы изделия NORMEL являются фильтром для подавления токов высших гармоник.

Принципиальные электрические схемы энергосберегающих нормализаторов переменного напряжения NORMEL защищены патентами РФ №2237270 от 09.01.2003 и №2377630 от 16.09.2008. выданные Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

5.         Энергосберегающие нормализаторы NORMEL

 

      Цены с 01.05.2011

NORMEL		Трехфазный одноступенчатый с контролем напряжения по каждой фазе
Тип	Номинальный ток, А		Максимальная мощность нагрузки, кВА	Диапазон входного напряжения сети, В	Габаритные размеры, мм	Вес,  кг	Цена без НДС, руб.
ESSV-I 3.200-050-02	50		35	170 ÷ 260	800х750х350	65	70 000,00
ESSV-I 3.200-080-02	80		55	170 ÷ 260	800х750х350	70	110 000,00
ESSV-I 3.200-130-02	130		85	170 ÷ 260	800х750х350	85	145 000,00
ESSV-I 3.200-160-02	160		110	170 ÷ 260	800х750х350	110	185 000,00
ESSV-I 3.200-205-02	205		135	170 ÷ 260	800х750х350	120	220 000,00
ESSV-I 3.200-250-02	250		165	170 ÷ 260	800х750х350	125	270 000,00
ESSV-I 3.200-330-02	330		220	170 ÷ 260	950х900х450	130	350 000,00
ESSV-I 3.200-415-02	415		270	170 ÷ 260	950х900х450	135	430 000,00

 

При уровнях напряжения имеющих значительные отклонения от требований ГОСТа, возможно использование двух и трех нормализаторов с последовательным включением, что приведет к расширению диапазона регулирования напряжения.

 Описание изделия NORMEL

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ НОРМАЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ  NORMEL  - производится как устройство модульного построения, заключенное в единую металлическую оболочку  размерами 800х750х350(мм) или 950х900х450(мм), выполненную из стали толщиной 1,5 мм. с высококачественным полимерным покрытием.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ НОРМАЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ  NORMEL промышленной серии ESSV предназначен:

• для автоматического регулирования величины напряжения в электрических сетях 380/220 В, 50 Гц.;
• сбережения электроэнергии от 10%;
• улучшения  качества  электроэнергии в соответствии с требованиями ГОСТ 13109-97.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ НОРМАЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ  NORMEL включает в себя оригинальный электронный блок управления  и силовую часть.

Электронный блок управления состоит из:

• контроллера, 
• блока коммутации 
• блока снабберов.

Силовая часть включает:

• аппараты силовые защитно-коммутационные, 
• систему фазированных электромагнитных преобразователей мощностью соответствующей номинальной мощности установки. 

Регулирование напряжения осуществляется в заданных пределах при его отклонениях от параметров ГОСТ 13109-97.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ НОРМАЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ  NORMEL позволяет регулировать и снижать напряжение до нижнего уровня, разрешенного ГОСТ 13109-97, что является условием эффективной работы всех электроприемников без недопустимого  снижения их производительности.

В результате нормализации электропитания при применении ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО НОРМАЛИЗАТОРА ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ NORMEL достигаются следующие и необходимые цели:

• экономия денежных средств за счет сокращения электропотребления;
• экономия денежных средств за счет увеличения ресурса электроприемников;
• экономия денежных средств за счет защиты электроприемников от возможных отклонений от нормы в сетях электропитания.

Применяемое в изделии схемное решение позволяет использовать компоненты силовой части имеющие номинальную мощность, не превышающую 10% от мощности стабилизируемой нагрузки.

В результате этого, КПД устройства составляет 99,7%.

 

Стандартная схема применения трансформаторов типа ОСМ

 В этом случае трансформации подвергается вся мощность, передаваемая на нагрузку из сети, следовательно, мощность трансформатора должна равняться мощности нагрузки

Оригинальная схема применения трансформаторов типа ОСМ в нормализаторах “NORMEL”

Принцип работы энергосберегающего нормализатора переменного напряжения  NORMEL основан на применении трансформатора, регулирующего напряжение и включенного по различным схемам.

1.Режим «ТРАНЗИТ», когда напряжение  сети равно напряжению нагрузки.

Обмотки трансформатора W₁ W₂  включена параллельно, их суммарное сопротивление близко к нулю.

Поэтому напряжение сети Uс  практически равно напряжению на нагрузке Uн.  Ток в сети Ic  равен току нагрузки Iн. Энергия передается из сети в нагрузку на 100% электрическим путем.

2. Режим понижения напряжения на нагрузке.

Трансформатор включен как автотрансформатор с указанной полярностью.  Обмотка высшего напряжения W1 индуцирует в обмотке  низшего напряжения W2  Э.Д.С. U2, направленную встречно напряжению в сети. Напряжение на нагрузке равно разности сетевого напряжения и U2:
Uн = Uс - U2.

По первому закону Кирхгофа для точки m:  
Iн = Iс + I1,

где

Iс  - доля тока, передаваемого из сети в нагрузку, за счет электрической связи. (Основная доля).

I1 - доля тока, передаваемого из сети в нагрузку, за счет электромагнитной связи. (Дополнительная, малая доля).

Для трансформатора 

I1 = Iс  / K ,

где

K- коэффициент трансформации трансформатора.

K=W1 / W2.

Значит, доля тока, передаваемого из сети в нагрузку за счет электромагнитной связи, в K раз меньше доли тока, передаваемого за счет электрической связи. Иначе говоря, мощность регулировочного трансформатора в K раз меньше мощности подключаемой нагрузки, что коренным образом  влияет на габариты, вес, стоимость и К.П.Д. стабилизатора.

Например, если имеем  1 кВа;   220/12 В, 

то   К = 220 / 12 = 18.

Доля электрически передаваемого тока: 

Iэ = 1000/12=83,3 А;

Доля тока, передаваемая электромагнитным способом: 

Iэм = 1000/220 = 4, 54 А

3. Режим повышения напряжения на нагрузке.

Трансформатор включен по автотрансформаторной схеме с указанной полярностью. Здесь обмотка W1  индуцирует в обмотке  W2  Э.Д.С., направленную согласованно с напряжением сети. Напряжение Uн

Uн = Uс + U2,

т.е. равно сумме напряжения сети и индуцируемого напряжения.

Ток (энергия) из сети в нагрузку передаются за счет электрической связи (основная доля) и электромагнитной связи.  Рассуждаем так же, как и для режима 2. Удобно рассматривать режимы работы. Анализируя автотрансформаторную схему включения трансформатора.

Введем понятие коэффициента трансформации автотрансформатора КАТ.

Для режима 2:

КАТ = W1 /( W1 +W2) = U1 / (U1 + U2).

Для режима 3:

КАТ = ( W1 +W2) / W1  = (U1 + U2)/ U1.

Для схем режимов 1, 2, 3  rn – сопротивление элементов сети (проводов, кабелей, трансформаторов и т.д.) от источника до места установки стабилизатора.

Составим таблицу для режима 2 из условия применения стандартных трансформаторов с различными коэффициентами трансформации.

Приводим таблицу энергетических показателей нормализатора при использовании стандартных трансформаторов. (Табл.1).

Таблица 1.
Энергетические показатели нормализатора напряжения

при использовании стандартных трансформаторов

Трансформатор	*Кат	Кат²	Кат4	Sт/Sн , %
220/6	0,97	0,94	0,88	3
220/12	0,95	0,90	0,81	5
220/14	0,94	0,88	0,78	6
220/24	0,90	0,81	0,66	10

*Где

Кат  – коэффициент трансформации автотрансформатора,

Sт/Sнг  – отношение номинальной мощности регулировочного трансформатора к мощности подключаемой нагрузки, %.

 

Методика расчета экономической эффективности

∑ = _∆P_{* cos} φ_* T·t_{факт.загрузки}

∑ - сумма экономии

_∆P_факт  = 12 ÷ 20 % при cos φ = 0,6 ÷ 1 (где cos φ –соотношение в нагрузке потребителя реактивной и активной мощностей), т.е.  _∆P_{факт *= ∆}P_* cos φ. (Вт)

T - тариф за 1 кВт/ч = (1,5-4) рубля.

t – время фактической загрузки – 8760 часов (24 часа*365 дней)

Таблица зависимости эффекта экономии от типа нагрузки.

Тип нагрузки	cos φ	R сопротивление нагрузки	Получаемый эффект экономии	Уровень загрузки
P = U * I * cos φ	От 0,6 до 1	Const или циклическая const	∆P от P нагрузки	Характеристика линейная
Активная омическая	1	-	≈20%	-

 

Пример 1

А) Максимальный эффект при использовании изделия NORMEL типа

ESSV-I 3.200-130-02 мощностью 85 кВА (Р_н – Р_{нагрузки}).

Цена изделия 132 000 рублей.

Р_н = 85 кВт; _∆P = 17 кВт; _cos φ =1; Т= 3 руб. кВт/ч.; t_{загрузки}= 8760 часов

Годовая экономия: ∑ = 17 * 1 * 3,0 * 8760 = 446 760 рублей.

Экономия в месяц:  =    = 37 230 рублей.

Срок окупаемости:  = 3,54 ≈3,6 месяца.

Срок окупаемости изделия составляет 3,6 месяца.

В) Среднестатистический эффект при использовании изделия NORMEL типа

ESSV-I 3.200-130-02 мощностью 85 кВА (Р_н – Р_{нагрузки}).

Цена изделия 132 000 рублей.

Р_н = 85 кВт; _∆P = 13 кВт; _cos φ =0,7; Т= 3 руб. кВт/ч.; t_{загрузки}= 4380 часов (т.е. 50 % от максимального).

Годовая экономия: ∑ = 13 * 0,7 * 3,0 * 4380 = 119 574 рубля.

Экономия в месяц:  =     = 9 965 рублей.

Срок окупаемости:  = 13,24 ≈13,3 месяца.

Срок окупаемости изделия составляет 13,3 месяца.

 Пример 2

А) Максимальный эффект при использовании изделия NORMEL типа

ESSV-I 3.200-250- 02 мощностью 165 кВА (Р_н – Р_{нагрузки}).

Цена изделия 242 000 рублей.

Р_н = 165 кВт; _∆P = 33 кВт; _cos φ =1; Т= 3 руб. кВт/ч.; t_{загрузки}= 8760 часов

Годовая экономия: ∑ = 33 * 1 * 3,0 * 8760 = 867 240 рублей.

Экономия в месяц:  =    = 72 270 рублей в месяц.

Срок окупаемости:  = 3,34 ≈3,4 месяца.

Срок окупаемости изделия равен 3,4 месяца.

 В) Среднестатистический эффект при использовании изделия NORMEL типа

ESSV-I 3.200-130- 02 мощностью 165 кВА (Р_н – Р_{нагрузки}).

Цена изделия 242 000 рублей.

Р_н = 165 кВт; _∆P = 25 кВт; _cos φ =0,7; Т= 3 руб. кВт/ч.; t_{загрузки}= 4380 часов (т.е. 50 % от максимального).

Годовая экономия: ∑ = 25 * 0,7 * 3,0 * 4380 = 229 950 рубля.

Экономия в месяц:  =    = 19 162,5 рублей в месяц.

Срок окупаемости:  = 12,62 ≈12,7 месяца.

Срок окупаемости изделия составляет 12,7 месяца.