В современном производстве наиболее используемым видом энергии является энергия электрическая вследствие легкости ее транспортирования и преобразования в другие виды энергии. Большая часть выработанной электроэнергии (около 60 %) потребляется электродвигателями, в которых происходит процесс преобразования электрической энергии в механическую. Процесс преобразования энергии неизбежно сопровождается ее потерями. В связи с ростом цен на энергоресурсы, а также дефицитом мощностей проблема энергосбережения сегодня является одной из основных в энергетике.
Около 80 % от общего числа используемых двигателей составляют двигатели асинхронные. Это, как правило, нерегулируемые двигатели, используемые в приводе насосов, вентиляторов, компрессоров. При проектировании оборудования мощность двигателя принимается несколько больше требуемой. При работе машин часто возникают случаи, когда нагрузка на двигатель меньше того максимального значения, которое использовалось для выбора двигателя при проектировании. Поэтому при работе оборудования происходит снижение коэффициента полезного действия двигателя из-за недозагрузки (рис. 1) и, как следствие, увеличение потерь энергии.
На рис. 2 показана энергетическая диаграмма нерегулируемого электропривода. Источником энергии является трансформатор ТУ, к которому подключен двигатель М. Нагрузкой двигателя является рабочий механизм РМ. Входная мощность Рвх, поступающая от трансформатора, преобразуется в механическую энергию в двигателе. Часть этой мощности рассеивается в виде потерь, зависящих от типа используемого двигателя и его нагрузки.
Из вышесказанного следует, что основным направлением в энергосбережении является переход к регулируемому приводу, который позволяет регулировать мощность, потребляемую из сети, а значит, поддерживать значение потерь энергии, возникающих в двигателе на минимальном значении. Это осуществляется посредством управления координатами двигателя: скоростью и моментом.
Наиболее эффективным является регулирование посредством изменения частоты питающего напряжения и его амплитуды. Для этого между источником питания и двигателем ставится преобразователь частоты.