طراحی و ساخت قفل الکترونيکي

رديابي گوشی همراه

كنترل هوشمند چهارراه

طراحی و ساخت مين ياب هوشمند

ادامه 

   موضوع مقاله :بهينه سازي مصرف انرژي

 

بحث انرژي از دو ديدگاه اقتصادي و زيست محيطي حائز اهميت است . بهينه سازي مصرف انرژي به اين معني است كه بتوان با استفاده از تجهيزات و يا مديريت بهتر همان كار را با مصرف انرژي كمتر انجام بدهيم .

صرفه جوئي انرژي مي تواند با استفاده از تجهيزات بهتر نظير : عايق بندي مطلوب ، افزايش راندمان سيسمتهاي حرارتي، و بازيابي تلفات حرارتي بدست آيد از طرف ديگر اعمال مديريت انرژي،بمنظور درك سيستمهاي موجود و طريقه استفاده از آنها،  مي تواند در كاهش مصرف انرژي نقش مهمي داشته باشد. در سياست گذاري انرژي بايد سازمانها رويكرد سيستمي داشته باشند. براي مثال در بهينه سازي مصرف انرژي الكتريكي هدف تنها كاهش هزينه هاي انرژي يك يا چند الكتروموتور مشخص نيست،  بلكه بايد آثار اقدامات مورد نظر روي ساير سيستمها نيز بدقت مورد توجه قرار گيرد. در یک بنگاه اقتصادی صرفه جوئی انرژی می تواند موجب برتری رقابتی بنگاه گردد.

در اغلب بخشهاي صنعتي انرژي الكتريكي مهمترين منبع انرژي صنعت بشمار مي رود . از آنجا كه موتورهاي الكتريكي، مصرف كننده اصلي انرژي الكتريكي در كارخانجات صنعتي مي باشند. لذا بهينه سازي مصرف انرژي در موتورهاي الكتريكي كه بخشی از کتاب است از اهميت ويژه اي برخوردار خواهد بود . براي درك اهميت بهينه سازي مصرف انرژي به اين مورد اشاره مي كنيم كه اگر راندمان موتورهاي الكتريكي القائي موجود در اروپا تنها به ميزان 1% افزايش يابد، هزينه مصرف انرژي الكتريكي به ميزان 6/1 ميليارد دلار در سال كاهش خواهد يافت .

آمار منتشر شده از سوي وزارت نيرو نشان مي دهد در سال 1373 ، 5/38%از كل انرژي الكتريكي مصرف شده در ايران توسط موتورهاي الكتريكي بوده است. البته اين ميزان در كشورهاي صنعتي تا 65% مي رسد و شاخص خوبي براي نشان دادن سطح صنعتي شدن يك كشور مي باشد.  اهداف بهينه سازي مصرف انرژيرا میتوان بصورت زیر بیان نمود:

 

  • ·  استفاده منطقي از انرژي
  • ·  حفظ منابع انرژي
  • ·  اصلاح ميزان مصرف انرژي در بخشهاي مصرف كننده انرژي
  • ·  كاهش گازهاي گلخانه اي و آلودگي هوا
  • ·  اصلاح وضعيت موجود
  • ·  کسب برتری رقابتی در بنگاههای اقتصادی
  •  

مي توان اقدامات مختلفي براي صرفه جوئي انرژي الكتريكي در الكتروموتورهاي صنعتي بعمل آورد. در حالت كلي اين اقدامات به دو دسته تقسيم مي شود:

 

1-  اقدامات مربوط به طراحي موتور

  • 2-   اقدامات مربوط به بهره برداري از موتورها

 

اقدامات مربوط به بهره برداري از موتورها را نيز مي توان به دو دسته تقسيم نمود:

 

  • 1- اقدامات روي موتور، نظير تهويه، روغنكاري، و بارگذاري
  • 2-  استفاده از درايویا کنترل کننده دور موتور
  •  

در اين مقاله  نخست روشهاي بهينه سازي مصرف انرژي در موتورهاي الكتريكي را مورد بحث قرار   مي دهيم سپس كاربرد درايوها در كنترل موتورهاي الكتريكي و تاثيري كه آنها مي تواند در صرفه جوئي مصرف انرژي بگذارند مورد بررسي قرار خواهد گرفت .

 

1-2- مصرف انرژي در موتورهای الکتریکی

 

در سالهاي اخير بهينه سازي مصرف انرژي در صنايع بدلايل اقتصادي و زيست محيطي اهميت بيشتري يافته و موجب شده است كه اقدامات عملي گسترده اي در اين زمينه بعمل آيد. علي رغم اينكه يكي از بزرگترين مصرف كنندگان انرژي الكتريكي در بخش صنعت موتورهاي الكتريكي مي باشند ، ليكن در زمينه افزايش بازدهي مبدلهاي انرژي الكتريكي به مكانيكي مستقر در صنايع اقدامات عملي چنداني بعمل نيامده است. بديهي است كه افزايش بازدهي محرك هاي صنعتي نه تنها از نظر اقتصادي مورد توجه استفاده كنندگان مي باشد بلكه در برنامه‌ريزي انرژي در سطح ملي نيز حائز اهميت است .

 

مطالعات انجام شده در صنایع ایران حکایت از وضعیت نابسامان انتخاب و بهره برداری از موتورهای الکتریکی دارد . بر اساس این تحقیقات اغلب موتورها بزرگتر از میزان نیاز انتخاب شده و در شرائط بدی نگهداشت می شوند. استفاده از موتورهای با راندمان بالا در ایران رایج نبوده و گزارش موثری از استفاده از درایو جهت صرفه جوئی انرژی در دست نیست. كاربردهاي صنعتي بسياري مي توان يافت كه موتورها در بازدهي بسيار پايين تر از مقدار حداكثر قرار دارند . بعنوان مثال در يكي از كارخانجات صنعتي كشورمان در يك مورد ، متوسط توان مصرفي در يك موتور القائي سه فاز صنعتي تنها 28% توان نامي اندازه گيري شده است. بديهي است پايين بودن توان خروجي،تا اين حد تاثيرات منفي قابل توجهي بر بازدهي و ضريب توان موتور خواهد داشت .

از سوی دیگر دولت نیز نتوانسته است در ترویج فرهنگ استفاده بهینه از انرژی الکتریکی توفیقات خوبی داشته باشد. بعنوان مثال وزارت نیرو و سازمانهای وابسته به آن که مشخصا در زمینه بهینه سازی مصرف انرژی الکتریکی در سطح کلان عمل می کند هنوز در ارتباط با کاهش مصرف داخلی نیروگاهها اقدام موثری بعمل نیاورده است. در حالیکه پتانسیل صرفه جوئی انرژی الکتریکی زیادی در نیروگاهها وجود دارد.

 

 

1-3- موانع در سیاست گذاری انرژی

 

در ایران موانعی که سر راه بهینه سازی مصرف انرژی الکتریکی وجود دارد را میتوان بصورت زیر دسته بندی نمود:

 

  • -   سیاست دولت در پرداخت سوبسید به صنایع
  • -  عدم آگاهی مدیران صنایع از روشهای صرفه جوئی انرژی الکتریکی
  • -  ضعف دانش فنی مهندسین مرتبط با بهینه سازی مصرف انرژی
  • -  نگرانی از ضریب اطمینان درایو و آثار منفی آن روی شبکه و موتور
  • - نداشتن یک رویکرد سیستمی در استفاده از موتورهای با راندمان بالا
  •  
  •  
  • بهينه سازي مصرف انرژي
  • شكل 1 (ب)

                                              
1-4-انتخاب موتور مناسب

 

موتورهاي القائي سه فاز و يك فاز به دليل تنوع مصرف در كاربردهاي زيادي مورد استفاده قرارمي گيرند. مشخصه هاي بارمكانيكي ناشي از كاربرد و مورد مصرف مي باشد. بديهي است موتور در صورتي مي تواند بار مكانيكي متصل به آن را تامين كند كه مشخصه عملكردي موتور منطبق بر مشخصه بار مكانيكي باشد .

 

1-5- تطابق موتور و بار

 

همانطور كه در بالا اشاره شد موتور و بار داراي مشخصه هاي خاص خود مي باشند . منظور از تطابق بين موتور و بار انطباق بين مشخصه هاي موتور و مشخصه هاي بار متصل به محور موتور مي باشد .

مشكل اصلي در صنايع كشور آن است كه در اغلب موارد تطابق مطلوبي بين مشخصه هاي بار و موتور وجود ندارد.توان اغلب موتورها بيش از بار متصل به محور شان مي باشد و با توجه به اينكه قيمت تمام شده موتور متناسب با توان آن مي‌باشد، لذا بديهي است انتخاب موتور با توان بيش از نياز بار،علاوه بر افزايش هزينه اوليه موتور موجب افزايش ساير هزينه ها از قبيل كابل كشي و نصب و راه اندازي و تعمير خواهد شد .

 از طرف ديگر در صورتيكه موتور انتخاب شده بزرگتر از حد لازم باشد در اين صورت موتور در حالت بار كامل و يا نزديك به بار كامل كار نكرده و لذا بازدهي آن پايين تر از مقدار حداكثر آن خواهد بود .وخود اين امر اشكالات جدي در بهينه سازي مصرف انرژي ايجاد خواهد كرد .

در موتورهاي القائي سه فاز در صورت كاهش ميزان بازدهي موتور ، به ويژه به ميزان كمتر از 80% بار كامل ، شاهد كاهش قابل توجه در بازدهي موتور خواهيم بود . متاسفانه در اكثر موارد به اين نكته توجه نشده و تنها تاثير نامطلوب انتخاب موتور بزرگتر از حد لازم بر هزينه اوليه مورد توجه قرار مي گيرد . در صورتيكه محاسبات انجام شده حاكي از آن است كه تاثير انتخاب نامناسب موتور بر هزينه هاي متغير (هزينه اتلاف انرژي اضافي) قابل توجه و بمراتب بيش از افزايش هزينه ثابت اوليه مي باشد .

يك مثال اين موضوع را روشن خواهد كرد :

مثال : فرض مي كنيم براي انجام يك كار مكانيكي ، موتور القائي سه فاز با توان خروجي 110        كيلو وات مناسب باشد و بجاي آن موتور با توان 132 كيلو وات انتخاب شود . اطلاعات زير را مورد توجه قرار مي دهيم :

 

  • -  بازدهي موتور در بار كامل = 2/94%
  • -   بازدهي موتور در 3/83% بار كامل = 5/92%
  • -  طول عمر مفيد موتور = 15 سال
  • -   ضريب كاركرد = 8/0
  •  

با انجام كمي محاسبات مي توان نتيجه گرفت كه مصرف انرژي در طول 15 سال بمقدار 600/937 كيلو وات ساعت افزايش پيدا خواهد كرد. مطالب فوق اين واقعيت را بيان مي كند كه انتخاب موتور مناسب به لحاظ اقتصادي حائز اهيمت فراوان بوده و لذا تطابق بين بار و موتور از اهميت ويژه اي برخوردار است.  انتخاب موتور بزرگتر از حداقل مورد نياز به دلايل زير غير اقتصادي مي باشد :

  •  
  • 1-    با افزايش توان موتور قيمت آن يعني هزينه اوليه افزايش مي يابد .
  • 2-     با افزايش توان موتور هزينه هاي نگهداري و تعميرات آن افزايش مي يابد .
  • 3-   با افزايش توان موتور بدليل پايين آمدن ضريب بار ، بازدهي موتور كاهش يافته و بدين ترتيب انرژي تلف شده افزايش مي يايد .
  •  

1-6- موتورهای با راندمان بالا (Energy Efficient Motors)

 

  • گرچه قیمت موتورهای با راندمان بالا بیشتر از موتورهای استاندارد است، ولی در اغلب کاربردها استفاده از آنها کاملا اقتصادی است. مخصوصا در کاربردهائی که:
  •  
  • - مدت زمان روشن بودن موتور بیش از زمان خاموش بودن آن باشد.
  • - مدت زمان روشن بودن موتور بیش از 2000 ساعت در سال باشد.
  • - گشتاور بار نسبتا ثابت بوده و موتور بدرستی به بار تطبیق شده باشد.
  •  

استفاده از موتورهای با راندمان بالا توصیه می شود. بارهائی چون میکسرها، نقاله ها و فیدرها از این نوع هستند. اهمیت موضوع وقتی آشکار می شود که توجه کنیم که هزینه انرژی مصرفی یک الکتروموتور در طول عمر مفید آن 10 تا 20 برابر قیمت موتور است.  موتورهای با راندمان بالا علاوه بر صرفه جوئی انرژی معمولا مزیتهای دیگری نیز دارند. برای مثال آنها جریان های بیشتری را در هنگام راه اندازی تحمل می کنند و حرارت و نویزکمتری تولید می کنند. هر چند که موتورهای با راندمان بالا تنها 2 تا 3 درصد راندمان را بهبود می دهند، اما اگر در انتخاب و بکارگیری آنها بجای یک موتور کل سیستم در نظر گرفته شود، اثر بخشی کار بالا خواهد رفت. با رویکرد سیستمی به موضوع و در نظر گرفتن عوامل دیگر نظیر هزینه های تعمیر و نگهداشت و بهره برداری میتوان به کارائی این موتورها بیشتر پی برد. ميزان صرفه جوئي انرژي در صورت استفاده از موتور با راندمان بالا، به جاي موتورهاي استاندارد از رابطه زير قابل محاسبه است:

بهينه سازي مصرف انرژي

در رابطه فوق hpتوان موتور بر حسب اسب بخار، lضريب بار( در صد از بار كامل تقسيم بر 100)، hrساعات كار در طول سال، cمتوسط قيمت انرژي (قيمت هر كيلووات ساعت انرژي)، stdhراندمان موتور استاندارد (%)، و eehراندمان موتور با راندمان بالا (%) است.

توصيه مي شود هنگام خريد موتور و يا سفارش ساخت ماشين به سازندگان ماشين از موتورهاي با راندمان بالا استفاده گردد. همچنين معمولا اقتصادي است كه بجاي سيم پيچي كردن موتورهاي سوخته و استفاده مجدد از آنها، از موتورهاي با راندمان بالا استفاده گردد. زمان بازگشت سرمايه(به سال)در خريد اين نوع موتورها،بطور ساده عبارت خواهد بود از:

بهينه سازي مصرف انرژي

 

1-7- اقدامات مورد نياز براي بهبود عملكردسیستمهای مرتبط باالكتروموتورها

 

يك موتور معمولا با اجزا و سيستمهاي ديگر در ارتباط است. براي بهبود عملكرد الكتروموتورها لازم است سيستمهاي مرتبط با موتور نيز در نظر گرفته شود. اين سيستمها شامل شبكه برق، كنترل كننده هاي موتور، الكتروموتور و سيستم انتقال نيرو مي گردد.

 

1-7-1-  كيفيت توان  Power Quality

 

مسائل كيفيت توان شبكه شامل كليه اختلالات شبكه برق مثلعدم تقارن در ولتاژ، افت ولتاژ، چشمك زدن، اسپايك، سيستم ارت بد ، هارمونيكها و نظاير آن ميشود. از آنجا كه كيفيت توان تاثير زيادي در اتلاف انرژي دارد، لازم است يك مهندس مجرب وضعيت شبكه برق تاسيسات را زير نظر داشته باشد.

 

بهينه سازي مصرف انرژي

                                                       شكل 1(پ)

 

1-7-2- تثبيت ولتاژ شبكه

 

تا آنجا كه ممكن است بايد ولتاژ اعمالي به موتور نزديك به ولتاژ كار موتور باشد. گرچه تغييرات 10% در ولتاژ موتور مجاز است اما از نقطه نظر اتلاف انرژي ميزان انحراف از ولتاژ نامي موتور بايد كمتر از 5% باشد. تغيير ولتاژ موتور موجب افت ضريب قدرت، عمر مفيد موتور و راندمان ميگردد.شکل 1 (ج)

بهينه سازي مصرف انرژي

 

 

شکل 1 (ج): بررسی تائیر تغییرات ولتاژ اعمالی به موتور روی تورک، جریان راه اندازی، جریان بار کامل، راندمان و ضریب قدرت

اگر ولتاژ موتور بيش از 5% كاهش پيدا كند، راندمان بين 2 تا 4 درصد افت پيدا كرده و دماي موتور حدود 15 درجه افزايش مي يابد و اين افزايش دما عمر عايق موتور را كاهش خواهد داد. در شكل (2) عمر موتور در دماهاي كار مختلف  و با كلاسهاي عايقي مختلف نشان داده شده است.

بهينه سازي مصرف انرژي

شکل (2): بررسی تاثیر دمای کلافهای موتور روی عمر مفید آن برای موتورهای با کلاس عایقی مختلف

 

 

1-7-3-  عدم تقارن فاز

 

  • عدم تقارن فاز بايد كمتر از 1% باشد. عدم تقارن فاز بصورت زير توسط NEMAتعريف شده است:
  •  
  • بهينه سازي مصرف انرژي
  •  
  • براي مثال اگر ولتاژهاي فاز بترتيب 462 و 463 و 455 ولت باشد. متوسط ولتاژ سه فاز برابر با 460 ولت مي شود و در صد عدم تقارن بصورت زير محاسبه خواهد شد:
  •  
  • بهينه سازي مصرف انرژي

 

1-7-4- ضريب قدرت

 

ضريب قدرت پائين موجب افزايش جريان كابلها و ترانسقورماتورها و افت ولتاژ شده و بدين ترتيب باعث كاهش ظرفيت سيستم تغذيه مي شود. ضريب قدرت پائين ناشي از بار كم در شفت موتور است. در شكل (3) منحنيهاي ضريب قدرت براي بارهاي مختلف و رنجهاي تواني متفاوت موتورها آمده است. بوضوح مشاهده مي شود با كاهش بار موتور ضريب قدرت تغييرات قابل توجهي مي كند.

بهينه سازي مصرف انرژي

شکل (3): تغییرات ضریب قدرت متناسب با بار موتور

1-8-روشهاي عملي براي افزايش بازدهي موتور

 

اشاره شد كه بالا بردن بازدهي متوسط موتورهاي القائي به لحاظ اقتصادي از اهميت ويژه اي برخوردار است . بديهي است نحوه عمل و دستيابي به نتايج مطلوب وابسته به نوع و اندازه موتور ، شرايط بارگذاري ، نحوه نگهداري و غيره بوده و لذا نمي توان دستور العمل كلي براي ارتقاء بازدهي كليه موتورهاي القائي ارائه داد. بطور كلي اقدامات لازم براي بالا بردن بازدهي موتورهاي القائي را مي توان به دو دسته تقسيم نمود . دسته اول تمهيداتي است كه در زمان طراحي و ساخت موتور بايد بكار گرفت . دسته دوم شامل مجموعه اقدامات عملي جهت بالا بردن بازدهي موتورهاي القائي در حال كار در صنايع مي شود .

اقدامات عملي ساده اي منجر به افزايش راندمان كار مي گردد به عنوان مثال مقدار معمول جريان         بي باري در موتورهاي القائي سه فاز در محدوده 3 تا 5 درصد جريان نامي موتور است . ولي در بررسي- هاي بعمل آمده مشاهده شده است كه در اكثر موارد جريان بي باري موتور بيشتر از اين مقدار بوده و در برخي موارد تا 12% جريان نامي افزايش يافته است . اين افزايش در جريان بي باري موتور بعلت عدم نگهداري صحيح از موتور است . در اكثر موارد اين شرائط نامطلوب در حالات بارگذاري نيز مشاهده مي شود. به اين معني كه با اعمال بار مكانيكي غیر مفیدبه محور موتور ،بصورتاصطكاكهای مکانیکیناشي از عدم نگهداري صحيح،موجبمی شود کهموتور بار اعمال شده را در جريان الكتريكي بيشتري تامين مي كند . و در واقع بخشي از توان الكتريكي ورودي صرف تامين بار و قسمت ديگر آن براي غلبه بر اصطكاك مكانيكي مصرف مي شود .

بدين ترتيب موارد زير را در ارتباط با تلفات اهمي موتور ميتوان بيان كرد :

 

  • 1-    تلفات اهمي موتور متغير بوده و تابعي از ميزان و نحوه بارگذاري موتور مي باشد .
  • 2-   در بسياري از موارد عدم نگهداري صحيح از قسمتهاي چرخان موتور به ويژه بلبرينگ محور موتور ، موجب ايجاد بار مجازي ناشي از افزايش اصطكاك مكانيكي شده و لذا جريان ورودي موتور در حالت بي باري و بار از حد مطلوب و اعلام شده توسط سازنده بيشتر خواهد شد.
  • 3-   افزايش جريان ورودي موتور موجب بالا رفتن تلفات اهمي و حرارت ايجاد شده در سيم پيچ شده و لذا درجه حرارت اطراف سيم پيچ افزايش خواهد يافت .

 از مشخصات بارز تلفات مكانيكي موتور دشواري محاسبه ميزان و تعيين منابع آن است . بخش عمده تلفات مكانيكي در قسمت هاي چرخان موتور بوده و ناشي از اصطكاك و بار مي باشد و لذا ميزان تلفات مكانيكي تا حد زيادي وابسته به شرايط نگهداري موتور دارد . با روغن كاري مناسب و بموقع بلبرينگ و نظافت قسمتهاي چرخان موتور و همچنين اطمينان از بالانس بودن محور ، مي توان تلفات مكانيكي موتور را به حداقل رساند بدين ترتيب در ارتباط با تلفات مكانيكي موتور مي توان موارد زير را اظهار داشت :

  • 1-  ميزان تلفات مكانيكي تابعي از شرايط نگهداري موتور مي باشد .
  • 2- با انجام اقدامات مناسب در نگهداري موتور مي توان تلفات مكانيكي را بسادگي در مقدار حداقل خود نگه داشت.
  • 3-  تلفات مكانيكي نيزمنجر به افزايش درجه حرارت بويژه در قسمتهاي چرخان موتور مي شود

 انواع تلفات موتور بدون توجه به نوع آن منجر به ايجاد حرارت مي شود بدين ترتيب خنك كاري موتور بويژه در شرائطي كه موتور زير بار است از اهميت ويژه اي برخوردار است . بالا رفتن درجه حرارت موتور باعث كاهش عمر مفيد آن مي‌شود .

در موارد زيادي مشاهده شده است كه بدليل عدم رعايت نكات ساده و مهم در نگهداري موتور باعث كاهش بازدهي سيستم خنك كن شده و درجه حرارت موتور در حالت بار نامي افزايش پيدا كند . در اين گونه موارد گاهي اوقات بجاي رفع اشكال نگهداري،اقدام به جايگزين كردن موتور با توان بيشتر مي شود كه اين امر خود منجر به كاهش بازدهي سيستم و اتلاف انرژي خواهد شد .

بر اساس تجارب شركت ديناميك نوع ديگري از اشكالات مربوط به سيم پيچي موتورهاي معيوب توسط افراد غير متخصص مي شود. مشاهدات ما نشان مي دهد كه در برخي از موارد موتور بدفعات مورد سيم پيچي قرار مي گيرد . عدم رعايت نكات فني در عايق بندي موتور سيم پيچي شده و همچنين استفاده از ابزار و آلات غير اصولي در درآوردن سيم پيچي سوخته شده موتور نتايج بدي بدنبال دارد .

بعنوان يك اصل تجربي موتورهائي كه به اين شيوه سيم پيچي مجدد مي شوند براي كار با اينورتر يا كنترل كننده دور موتور مناسب نيستند. اغلب اين موتورها بدليل آسيب هائي كه به مدار مغناطيسي آنها در حين سيم پيچي وارد مي شود از جريان بي باري بالاتر از حد معمول برخوردار بوده و عايق بندي آنها براي كار با اينورتر مناسب نمي باشد . اين نوع موتورها حرارت بيشتري نسبت به موتورهاي سالم دارند و تلفات انرژي زيادي ايجاد مي كنند . ضمناً اين موتورها بمراتب آسيب پذيرتر از موتورهاي فابريك مي باشند . توصيه مي شود در سيم پيچي موتورهاي آسيب ديده از تكنيسين هاي مجرب و ابزارآلات مناسب استفاده شود . ضمناً تا زمانيكه اطمينان از فرآيند كار حاصل نشده باشد از استفاده از اين نوع موتورها همراه با كنترل كننده دور موتور اجتناب گردد .

توصيه مي شوداگر قصد تعويض اين نوع موتورها را داريد و يا ميخواهيد موتورهاي جديدي تهيه    كنيد، موتورهائي تهيه كنيد كه راندمان بالاتري داشته باشند.

1-9-دستور العملهاي لازم براي بهبود عملكرد موتورهاي الكتريكي

اشاره شد كه عوامل موثر در بازدهي موتورهاي الكتريكي را مي توان بصورت زير بيان نمود :

  • -  عوامل موثر در مراحل طراحي و ساخت
  • -  عوامل موثر در بهره برداري
  •  

بررسی عوامل موثر فوق خارج از حوصله اين کتاب است.یک مطالعه خوب از عوامل فوق توسط آقای دکتر اوروعی در سال 1373 انجام گرفته استدر اینجا بطور خلاصه به عوامل موثر در بهره برداری از موتور که به افزایش بازدهی آنها منجر خواهد شد اشاره می شود‌‌‌‌‌‌‌‌‌‍‍‌‌‌.در جدول(1) خلاصه اي از عوامل موثر در بازدهي موتورهاي الكتريكي آمده است .

 

بهينه سازي مصرف انرژي

جدول (1) عوامل موثر در بازدهي موتورهاي الكتريكي

 

همان طور كه مشاهده مي شود مجموعه اقدامات ساده فوق خصوصاً اقداماتي كه به عوامل وابسته به شرايط نگهداري موتور مي شود مي تواند منجر به صرفه جوئي اقتصادي قابل توجهي شود .

براي اطمينان يافتن از اينكه بازدهي موتورهاي مستقر در صنايع و ساير كاربردها در حد مطلوب قرار دارد مي توان نسبت به تدوين شناسنامه صنعتي براي هر موتور ( و بويژه موتورهاي بزرگ) اقدام نموده و با ثبت اطلاعات مورد نظر از جمله موارد زير بازدهي اين موتور ها را مورد بررسي قرار داد :

 

  • - ميزان بار (درصد از بار كامل)
  • - ميزان تغييرات بار ( درصد از بار كامل)
  • - ميزان تغييرات سرعت (درصد از سرعت سنكرون)
  • - ميزان تغييرات ولتاژ شبكه (درصد از ولتاژ نامي)
  •  

1-10- دسته بندي اقدامات لازم براي بهينه سازي مصرف انرژي

براي روشن شدن تاثير اقدامات مختلف براي افزايش بازدهي موتورهاي الكتريكي در جدول(2) نتايج قابل انتظار اين اقدامات براي دسته اي از موتورهاي القائي با توان خروجي 2/2 تا 30 كيلو وات نمايش داده شده است.

بهينه سازي مصرف انرژي

 

جدول (2) : اقدامات مختلف براي افزايش بازدهي موتورهاي الكتريكي با توان 2/2 تا 30 كيلو وات .

 

1-11- تكنولوژي الكترونيك قدرتو درایوهای AC

 

تکنولوژی الکترونیک قدرت(Power Electronics)، بهره وری و کیفیت فرایندهای صنعتی مدرن را بی وقفه بهبود می بخشد. امروزه با کمک همین تکنولوژی امکان استفاده از منابع انرژی غیرآلاینده بازیافتی(Renewable Energy)، نظیر باد و فتو ولتائیک فراهم شده است. تخمین زده می شود که با استفاده از الکترونیک قدرت، حدود 15 تا 20 درصد امکان صرفه جوئی انرژی الکتریکی وجود دارد. در واقع با کاهش بیوقفه قیمت ها در عرصه الکترونیک قدرت زمینه برای حضور آنها در کاربردهای صنعتی، حمل ونقل و حتی خانگی فراهم می گردد.

نیروی محرک بيشتر پمپها و فنها  موتورهاي القائي هستند که در دور ثابت کار می کنند.ليكن در سالهاي اخير با پيشرفتهاي انجام گرفته در زمينه تكنولوژي الكترونيك قدرت ، استفاده از موتورهاي القائي قفس سنجابي همراه با كنترل كننده دور موتور (AC DRIVEيا اينورتر يا بطور ساده درايو) رو به گسترش است .درایوها دستگاههائی هستند که توان ورودی با ولتاژ و فرکانس ثابت را به توان خروجی با ولتاژ و فرکانس متغیر تبدیل می­کنند. باید توجه کرد که دور یک موتور تابعی از فرکانس منبع تغذیه آن است. برای این منظور یک درایو نخست برق شبکه را به ولتاژ DCتبدیل کرده و سپس آنرا با استفاده از یک اینورتر مجددا به ولتاژ AC با فرکانس و ولتاژ متغیر تبدیل می­کند. در شکل(4) قسمتهای اصلی یک درایو ولتاژ پائین نشان داده شده است. همانطور که مشاهده می­کنید قسمت اینورتر متشکل از سوئیچهای قدرتی است که در سالهای اخیر تغییرات تکنولوژیک زیادی پیدا کرده اند. در واقع با معرفی سوئیچهای قدرتی چون IGBTبا قیمتهای رو به کاهش، زمینه برای عرضه درایوهای با قیمت مناسب فراهم شد. در هر حال خاطر نشان می­کنیم که شکل موج خروجی درایو ترکیبی از پالسهای DCبا دامنه ثابت است. این موضوع موجب می­شود که خود درایو منشا اختلالاتی در کار موتور شود. برای مثال کیفیت شکل موج خروجی درایو می­تواند سبب اتلاف حرارتی اضافی ناشی از مولفه های هارمونیکی فرکانس بالا در موتور شده و یا موجب نوسانات گشتاور Torque Pulsationدر موتور گردد. با این حال درایوهای امروزی بدلیل استفاده از سوئیچهای قدرت سریع این نوع مشکلات را عملا حذف کرده اند.

بهينه سازي مصرف انرژي

 

شکل(4): ساختمان یک کنترل کننده دور موتور ( فقط قسمتهای قدرت نشان داده شده است).

 

كنترل كننده هاي دور موتورهاي الكتريكي هر چند كه ادوات پيچيده اي هستند ولي چون در ساختمان آنها از مدارات الكترونيك قدرت استاتيك استفاده مي شود و فاقد قطعات متحرك مي باشند، از عمر مفيد بالائي برخوردار هستند. مزيت ديگر كنترل كننده هاي دور موتور توانائي آنها در عودت دادن انرژي مصرفي در ترمزهاي مكانيكي و يا مقاومت هاي الكتريكي به شبكه مي باشد . در چنين شرائطي با استفاده از كنترل كننده هاي دور مدرن مي توان از اتلاف اين نوع انرژي جلوگيري نمود . بطوريكه در برخي كاربردها قيمت انرژي بازيافت شده از اين طريق ، در كمتر از يكسال معادل هزينه سرمايه گذاري سيستم بازيافت انرژي مي شود .

 

1-12- كنترل كننده هاي دور موتور

تا اينجا درمورد مجموعه اقداماتي كه براي بهينه سازي مصرف انرژي مي­توانستيم روي موتورهاي الكتريكي اعمال كنيم بحث شد. اشاره شد كه در كشور ايران در سال 73 بيش از 35 درصد مصرف انرژي در موتورهاي الكتريكي بخش صنعت بوده است . البته اين مقدار در كشورهاي صنعتي تا 65 در صد نيز ميرسد. اين امر اهميت بهينه سازي مصرف انرژي در موتورهاي الكتريكي را نشان مي­دهد. در اين قسمت از کتاب در مورد تاثير استفاده از كنترل كننده هاي دور موتور در كاهش مصرف انرژي صحبت خواهيم كرد. سعي مي­كنيم با استفاده از تعدادي مثال اهميت موضوع را نشان دهيم . بطور خلاصه در كاربردهاي صنعتي زيادي، صرفه جوئي كه با استفاده از كنترل كننده دور موتور در مصرف انرژي حاصل مي­شود بمراتب بيشتر از اقدامات برشمرده در قسمتهاي قبلي کتاب است.

استفاده از موتورهاي مجهز به كنترل كننده دور موتور ، امكان اعمال تغييرات لازم در سرعت موتور فنو يا پمپ را بطور دائم فراهم آورده و بدين ترتيب مي توان با توجه به فرآيند مورد نظر از اتلاف انرژي ايجاد شده در تنظيم كننده هاي مكانيكي جلوگيري نمود . با استفاده از درایوموتور به بارتطبیق داده شده، و هر گونه نياز به خاموش و روشن كردن موتورو یا ادوات تنظیم کننده نظیر شیر یا دمپرحذف مي گردد . همچنين كنترل سرعت دقيق و متعاقب آن توان خروجي قابل دسترسي بوده و با توجه به استفاده از مدارات الكترونيكي ، استهلاك قسمتهاي كنترل كننده در حد بسيار پايين خواهد بود . تصميم گيري در مورد استفاده از موتور با كنترل كننده دور متغيير بستگي به نوع كاربرد مورد نظر دارد . از آنجا كه هزينه اوليه اين سيستمها (كنترل كننده دور موتور) بيش از ساير روشها مي باشد و با توجه به اينكه صرفه جوئي ناشي از بالا بودن بازدهي تنها بصورت كاهش هزينه راهبري نمايان مي­شود، لذا استفاده از موتورهاي مجهز به كنترل كننده دور در طول زمان منجر به صرفه جوئي اقتصادي مي­شود . معمولاً بسته به نوع كاربرد زمان بازگشت سرمايه گذاري بين يك تا سه سال متغير خواهد بود .

نور پردازي پل كابلي تبريز

روشنايي بيلبوردهاي جاده اي شيراز

نصب سيستم برق اضطراري (UPS) نداجا

طراحي سيستم اضطراري (LED) براي پتروشيمي تبريز

 ساير پروژه هاي انجام شده