Об экономичности электропогрузчика

Экономичность электропогрузчика проявляется тем сильнее, чем интенсивнее режим его работы. В значительной степени она зависит от технико-экономических характеристик трех основных компонентов погрузчика - электродвигателя, аккумуляторной батареи и системы управления электродвигателем.

До недавнего времени в электропогрузчиках традиционно применялись только двигатели постоянного тока, и лишь в последние годы наряду с ними стали использоваться асинхронные электродвигатели. Последние не нуждаются в техническом обслуживании, обладают меньшей массой, более удобными габаритами и стоят дешевле; тем не менее они встречаются еще достаточно редко. Поэтому в настоящей статье мы будем рассматривать только электропогрузчики с двигателями постоянного тока.

Для анализа экономичности транспорта необходимо знать стоимость топлива и его расход. Если для двигателя внутреннего сгорания, где используются бензин, дизельное топливо или газ, эти величины известны каждому автолюбителю, то кaк оценить расход энергии в электротранспорте - не ясно порой даже специалистам. Попробуем получить некоторые цифры, характеризующие стоимость электроэнергии аккумуляторной батареи (АКБ), а также определить затраты на эксплуатацию электропогрузчика.

Экономичность аккумуляторной батареи

При интенсивной и продолжительной эксплуатации погрузчика важным моментом является его способность выдержать этот режим работы до следующей зарядки АКБ. Чтобы не допустить нежелательного перерыва в работе для вынужденной подзарядки, нередко используют резервную АКБ. Это оправдано при круглосуточном режиме работы машины, но не всегда целесообразно в иных случаях из-за высокой стоимости тяговой АКБ.

В настоящее время предпочтение отдается свинцово-кислотным аккумуляторам, т. к., по сравнению со щелочными, они обладают наибольшей емкостью на единицу стоимости и имеют большую энергоотдачу (высокий КПД).

Новейшие системы управления исключают возможность выхода из строя аккумуляторов по причине "глубокого" разряда с полным отбором запасенной энергии. Например, система управления "Curtis" (США), устанавливаемая на отечественных погрузчиках "ЭП-103 КИО", позволяет постоянно контролировать уровень разряженности батареи, подает предупреждающий сигнал при уровне разряженности АКБ в 75 процентов и блокирует двигатель подъема каретки электропогрузчика в случае разряженности АКБ на 80 процентов.

Продолжительность работы машины между зарядками батареи (рабочий цикл) зависит от количества электрической энергии Aр, которую АКБ способна отдать для выполнения работы за это время, и равного произведению емкости АКБ при разряде Qр и среднего разрядного напряжения Uр (Aр = Qр·Uр).

Величину Aр также можно выразить через зарядные характеристики:
Aр = hАКБ·Qз·Uз,

где Qз - емкость при заряде, Uз - среднее зарядное напряжение АКБ, а hАКБ - КПД энергоотдачи.

Ресурс АКБ составляет примерно 1000 циклов заряда/разряда. Следовательно, за весь срок своей службы АКБ выделит для выполнения работы погрузчика электрическую энергию, оцениваемую как:
Aр0 = 1000·Qр·Uр = 1000·hАКБ·Qз·Uз.

КПД энергоотдачи современного аккумулятора равен 0,68. По мере эксплуатации батареи эта величина уменьшается. Полагая, что средний КПД энергоотдачи за всё время работы АКБ составляет приблизительно 0,6, получим Aр0 = 600·Qз·Uз. Если тариф стоимости электроэнергии составляет Т руб., то полная стоимость электроэнергии, затраченной на заряд АКБ за всё время эксплуатации, можно оценить как:
Сз0 = 1000·Т·Qз·Uз.
 
Стоимость единицы электроэнергии, полученной от разряда АКБ за всё время эксплуатации, можно оценить следующим образом:
Ср0 = (Сз0 + САКБ)*600·Qз·Uз = 1,7·Т + САКБ*600·Qз·Uз,

где САКБ - стоимость АКБ.
Проведем сравнение различных АКБ, применяемых на электропогрузчиках грузоподъемностью 1000 кг
российского (ЭП-103 КО) и болгарского производства (ЕВ 687).

Экономичность системы управления электродвигателем

Ранее (см. ПТО № 4, 2001) мы сопоставляли особенности работы погрузчиков с импульсной (ИСУ) и контакторной (КСУ) системами управления электродвигателем. Проведем теперь сравнение контакторной и импульсной систем управления по экономичности на примере электропогрузчика "ЭП-103 КО". Стоимость контакторной системы управления для этого погрузчика можно оценить приблизительно в 10 тыс. рублей. При этом затраты на ее техническое обслуживание (замену контактов, контакторов, предохранителей и контроллеров) составляют, при интенсивном характере работы, 1-3 тыс. рублей в месяц, а в ряде случаев - до 9 тыс. рублей в месяц. Стоимость импульсной системы управления составляет около 40 тыс. рублей, и она не требует технического обслуживания.

При интенсивном характере работы АКБ (когда погрузчик задействован примерно 8-12 часов в сутки) она, как правило, заряжается ежесуточно в ночное время. Часто она ставится на подзарядку в середине рабочего дня. Это приводит к исчерпанию ресурса АКБ (1000 циклов заряда/разряда) за 2-3 года, после чего она подлежит замене. В зависимости от режима работы батареи импульсная система управления позволяет увеличить срок ее службы в 2-3 раза, т. е. до 6 лет.

Эти данные позволяют сопоставить расходы на работу погрузчиков с контакторной и импульсной системами управления за 6 лет (см. диаграмму) и убедительно доказывают, что импульсная система управления окупается за 1-2 года.