الکتروموتور

راهکارها و فرصت های صرفه جویی انرژی

هنگامی که قصد داریم راندمان انرژی را در یک تاسیسات موتوری بهبود دهیم بایستی یک رهیافت سیستمی با ترکیب کردن پمپها، کمپرسورها و فن ها را مورد استفاده قرار دهیم تا به صرفه جویی و عملکرد بهینه دست یابیم. در ادامه، ملاحظات مربوط به استفاده از انرژی و فرصتهای صرفه جویی انرژی در الکتروموتورها ارائه شده است و برخی از حالات با انجام مطالعه موردی (case studies) تشریح شده است.

سیستمهای هوای فشرده و فن و پمپاژ علاوه بر موتورهای الکتریکی در مقاله های جداگانه ای مورد بررسی قرار گرفته است. پتانسیل های بهبود راندمان انرژی ۱- برنامه مدیریت موتور ۲- برنامه ریزی تعمیر و نگهداری ۳- استفاده از موتورهای راندمان بالا ۴- بازپیچی سیم پیچ های موتور ۵- انتخاب صحیح اندازه موتور ۶- استفاده از درایوهای سرعت متغیر (ASDs) ۷- اصلاح ضریب توان ۸- به حداقل رساندن عدم تقارن ولتاژ

پرسش سوال از متخصص موتور درایو

۱- برنامه مدیریت موتور

یک برنامه مدیریت موتور بخشی حیاتی از استراتژی مدیریت انرژی واحدهای صنعتی است. داشتن یک برنامه مدیریت موتور بجا و درست به شرکت این امکان را می دهد که صرفه جویی انرژی بلند مدت سیستم موتور را تصدیق کند. و تضمین خواهد کرد که خرابی های موتور با کم هزینه ترین و سریع ترین راه بر طرف می شود. در کمپینی که در مورد الکتروموتور تشکیل شده بود اصول زیر برای یک برنامه مدیریت موتور پیشنهاد شده است. ۱- تکوین یک برنامه ممیزی ، پیگیری و ردیابی برای موتورها ۲- توسعه رهنمودهایی برای فعالان تصمیم گیر در مورد تعمیر / جایگزینی ۳- آماده سازی برای وقوع خرابی های موتور با ایجاد ذخیره قطعات یدکی ۴- توسعه دفترچه های مشخصات خرید موتور ۵- توسعه دفترچه مشخصات تعمیرات ۶- توسعه و پیاده سازی یک برنامه تعمیرات و نگهداری پیش گیرانه و پیش گویانه

۲- تعمیر و نگهداری

هدف تعمیر و نگهداری موتور طولانی کردن عمر موتور و پیش گیری و پیش بینی خرابی های آن است. اقدامات تعمیر و نگهداری موتور از اینرو می تواند به دو دسته پیش گیرانه و پیش گویانه تقسیم بندی شود. اقدامات پیش گیرانه: به حداقل رساندن عدم تعادل ولتاژ، ملاحظات بار، تنظیم هم ترازی موتور، روغن کاری و تهویه موتور. برخی از این اقدامات هستند که در ادامه بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

توجه کنید که مقصود از انجام بخشی از این اقدامات جلوگیری از افزایش دمای موتور و به تبع آن افزایش یافتن مقاومت سیم پیچ ها است. افزایش دما، عمر موتور را کوتاه کرده و مصرف انرژی را افزایش می دهد. مقصود از تعمیر و نگهداری پیش گویانه مشاهده پیوسته دمای موتور، لرزش و بقیه اطلاعات عملیاتی برای تعیین زمانی است که نیاز است قبل از رخداد خرابی، موتور اورهال یا جایگزین شود. صرفه جویی مرتبط با برنامه تعمیر و نگهداری پیوسته موتور می تواند از ۲ تا ۳۰ درصد انرژی مصرفی کل سیستم موتور باشد.

۳- موتورهای راندمان بالا

موتورهای راندمان بالا از طریق طراحی بهبود یافته، مواد بهتر، تلرانسهای کوچک و تنگتر و بهبود تکنیکهای تولید، تلفات انرژی را کاهش می دهند. با نصب صحیح، موتورهای راندمان بالا گذشته از این می توانند خنک تر کار کنند. و این امر کمک می کند بارهای گرمایی ساختمان یا تاسیسات کاهش یابد، ضریب سرویس بالاتری داشته و عمر یاتاقانها و عایقهای الکتروموتور طولانی تر گردد و لرزش کاهش یابد.

موتور راندمان بالا

یک نمونه موتور راندمان بالا

انتخاب گزینه نصب یک موتور راندمان بالا بشدت به شرایط بهره برداری موتور، هزینه های بهره برداری در کل طول عمر کاری موتور و هزینه های مربوط به سرمایه گذاری اولیه برای خرید موتور ارتباط دارد. به طور کلی، موتورهای راندمان بالا در صورتی که کارکرد سالیانه آن از ۲۰۰۰ ساعت در سال بیشتر شود از لحاظ اقتصادی بسیار جذاب هستند.

بعضی اوقات، حتی جایگرین کردن یک موتور در حال کار با یک مدل راندمان بالا ممکن است دوره بازگشت سرمایه کوتاه مدتی داشته باشد. بر طبق اطلاعات بدست آمده از گزارش Copper Development Association ، ترفیع به موتور راندمان بالا در مقایسه با موتورهایی که راندمان حداقل دارند می تواند دوره برگشت سرمایه ای حتی کمتر از ۱۵ ماه برای موتورهای ۵۰ اسب بخار داشته باشد.

۴- بازپیچی سیم پیچ های موتور

در برخی مواقع ، امکان دارد بازپیچی موتوری که راندمان بالا است در مقایسه با خرید یک موتور جدید به صرفه تر باشد. به عنوان یک قانون کلی، هنگامی که هزینه های بازپیچی بیشتر از ۶۰% هزینه خرید یک موتور جدید باشد، احتمالا خرید یک موتور جدید گزینه بهتری است. (CEE, 2007) هنگام تعمیر یا بازپیچی موتور، خیلی مهم است که یک مرکز سرویس موتور را انتخاب کنید که از بهترین تکنیک های استاندارد بازپیچی موتور استفاده می کند تا پتانسیل از دست رفتن راندمان کاهش یابد. یک چنین استانداردهایی توسط همایش تعمیرکاران دستگاههای الکتریکی پیشنهاد شده است. (EASA). هنگامی که بهترین شیوه های بازپیچی سیم پیچی اجرا گردد، کاهش راندمان نوعا کمتر از ۱% خواهد بود.(EASA, 2003).

"</p

یک موتور بازپیچی شده

۵- انتخاب صحیح اندازه موتور

این موضوع اسطوره و باور رایج شده است که موتورهایی که بزرگتر از میزان مورد نیاز انتخاب شده اند، خصوصا موتورهایی که در باری کمتر از ۵۰% بار خود کار می کنند، بهره ور نبوده باید سریعا با یک نمونه راندمان بالا که در اندازه درست انتخاب شده جایگزین شود. در واقعیت، جهت ارزیابی درست تر صرفه جویی مصرف انرژی، به اطلاعات دیگری نیاز داریم . این اطلاعات شامل: مقدار بار روی موتور، راندمان عملیاتی موتور در نقطه ای که بار قرار دارد، سرعت بار کامل (به صورت دور بر دقیقه(rpm) )موتوری که می خواهد جایگزین شود. و سرعت بار کامل موتور فعلی که اندازه کوچکتر دارد، می باشد.

راندمان هر دو نوع موتور استاندارد معمولی و راندمان بالا نوعاً در ۷۵ درصد بار نامی در حداکثر مقدار خود قرار دارد و به سمت پایین تا ۵۰ درصد بار نامی نسبتا تخت است. موتورهای با اندازه بزرگتر می توانند تا بارهای کمتر و تا ۲۵ درصد بار نامی راندمان خوب و قابل قبولی داشته باشند. دو روند دیگر نیز وجود دارد: موتورهای بزرگتر در هر دو سمت بیشتر از بار نامی و کمتر از بار نامی راندمان خوبی دارند. و راندمان در نقطه زیر ۵۰% شیب پیدا کرده و با سرعت زیادتر از موتورهای با اندازه کوچکتر افت پیدا می کند.

۶- استفاده از درایوهای سرعت متغیر (ASDs)

درایوهای سرعت متغیر در هنگام بهره برداری موتور با مشخصه بار بهتر منطبق شده، و از اینرو مراقبت و تضمین می کند که استفاده از انرژی موتور برای کاربرد مفروض بهینه شده باشد. از آنجایی که انرژی مصرفی موتورها تقریبا متناسب با مکعب نرخ دبی است، یک کاهش نسبتا کوچک دبی، که متناسب با سرعت پمپ است باعث صرفه جویی انرژی قابل توجهی می شود. سستمهای درایو سرعت متغیر توسط سازندگان مختلف در کل دنیا عرضه شده و در اختیار مصرف کنندگان قرار می گیرد.

Worrel et al (1997) یک بررسی اجمالی در زمینه صرفه جویی انرژی کسب شده با ASDs در کاربردهای بسیار متنوع انجام داده است؛ صرفه جویی مصرف انرژی نوعا نشان داده شده که بین ۷ تا ۶۰ درصد متغیر است و تخمین گردیده که زمان بازگشت سرمایه از ۰٫۸ تا ۲٫۸ سال خواهد بود. (Hackett et al, 2005) .

درایو سرعت متغیر AC و کیت موتور

درایو سرعت متغیر AC و کیت موتور

IE2 – ۱٫۵Kw (2.0HP) 230V

۷- تصحیح ضریب توان

ضریب توان نسبت توان مفید حقیقی به توان ظاهری است. این ضریب مشخص می کند که چه میزان توان الکتریکی به طور موثر استفاده شده است. یک سیستم با ضریب توان بالا به صورت موثر و کارآمد از توان الکتریکی استفاده می کند، در حالیکه ضریب توان پایین دلالت بر استفاده ضعیف از توان الکتریکی دارد. بارهای سلفی مانند ترانسفورماتورها، موتورهای الکتریکی، لامپهای از دلایل ضریب توان پایین هستند. ضریب توان با کاهش دادن زمان کارکرد موتور به صورت بی بار می تواند بهبود یابد (موتوری که خاموش باشد هیچ انرژی مصرف نمی کند) ، جایگزین کردن الکتروموتورها و موتورهای القایی با نوع راندمان بالای آنها و نصب خازنهایی در مدار AC برای کاهش دادن مقدار توان راکتیو در سیستم نیز ضریب توان را بهبود می دهد.

۸- حداقل کردن عدم تقارن ولتاژ

یک عدم تقارن در ولتاژ میزان کارآیی را تنزیل داده و عمر موتورهای سه فاز را کوتاه تر می کند. عدم تقارن ولتاژ باعث ایجاد جریان نامتقارن می گردد، که این هم به نوبه خود باعث نوسانات گشتاور می شود لرزش و تنش مکانیکی افزایش می یابد، تلفات افزایش یافته و موتور بیش از اندازه گرم می شود که می تواند عمر عایق سیم پیچ های موتور را کاهش دهد. یک مثال از اثرات عدم تقارن ولتاژ بر روی موتور ۵hp؛

یک مثال از اثرات عدم تقارن ولتاژ بر روی موتور ۵hp

عدم تقارن ولتاژ ممکن است باعث کارکرد ناقص تجهیزات تصحیح ضریب توان گردد. یک بانک ترنسفورماتور نا متقارن شده یا یک مدارباز از این جمله اند. قانون کلی این است که عدم تقارن در ترمینالهای موتور نباید از ۱% بیشتر باشد، اگر چه، حتی یک عدم تقارن ۱ درصدی راندمان موتور را در حالت کم باری کاهش می دهد . یک عدم تقارن ۲٫۵% راندمان را در کارکرد بار کامل نیز کاهش خواهد داد.

طراحی الکتروموتور

با پایش منظم ولتاژهای ترمینال موتور و از طریق بازدید ترموگرافیک منظم، عدم تقارن های ولتاژ می تواند شناسایی گردد. همچنین توصیه می شود که ممیزی شود بارهای تک فاز به طور یکنواخت توزیع گردند و نصب نشانگرهای خطای زمین نیز مورد نیاز است. شاخص و نشانگر دیگر برای عدم تقارن ولتاژ یک ارتعاش ۱۲۰Hz است که بایستی فورا تعادل ولتاژ چک شود. (U.S. DOE-OIT,2005b). دوره بازگشت سرمایه برای کنترل کننده های ولتاژ بر روی موتورهای که کم بار هستند در ایالات متحده ۲٫۶ سال است. (US. DOE-IAC, 2006).

مرجع؛     electrical-engineering-portal.com

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *