اختصاصی از
فی ژوو دانلود مقاله روشهای کاهش مصرف انرژی الکتریکی الکتروموتورها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
مقدمه
موتورها مصرفکنندههای عمده برق در اغلب کارخانهها هستند. وظیفه یک موتورالکتریکی تبدیل انرژی الکتریسیته به انرژی مکانیکی است. در یک موتور سهفاز AC جریان از سیمپیچهای موتور عبور کرده و باعث ایجاد میدان مغناطیسی دواری میشود که این میدان مغناطیسی محور موتور را میچرخاند. موتورها بهگونهای طراحی شدهاند که این وظیفه را بهخوبی انجام دهند. مهمترین و ابتداییترین گزینه صرفهجویی در موتورها مربوطبه انتخاب آنها و استفاده از آنها میباشد.
1- هرزگردی موتورها
بیشترین صرفهجویی مستقیم برق را میتوان با خاموش کردن موتورهای بیبار و درنتیجه حذف تلفات بیباری بهدست آورد. روش ساده آن درعمل نظارت دایم یا کنترل اتوماتیک است. اغلب به مصرف برق در بیباری اهمیت چندانی داده نمیشود درحالیکه غالباً جریان در بیباری حدود جریان در بار کامل است.
مثالی از این نوع تلفات را میتوان در واحدهای بافندگی یافت، جاییکه ماشینهای دوزندگی معمولاً برای دورههای کوتاهی کار میکنند. اگرچه موتورهای این ماشینها نسبتاً کوچک هستند (1.3 اسب بخار) ولی چون تعداد آنها زیاد است (معمولاً تعداد آنها در یک کارخانه به صدها عدد میرسد) اندازه این تلفات قابلملاحظه است. اگر فرض کنیم 200 موتور 1.3 اسببخار در 90درصد زمان هرزگرد بوده و باری معادل 80درصد بار کامل بکشند، هزینه کار بیهوده موتورها با درنظر گرفتن 120ریال بهای واحد انرژی الکتریکی ، بهشکل زیر محاسبه میشود:
هزینه بیباری = 200موتور×3/1 اسببخار × 80% بار × 6000ساعت در سال × 90% بیباری ×120ریال= 25میلیون ریال
با اتصال یک سوئیچ به پدال چرخها میتوان آنها را بهطور اتوماتیک خاموش کرد.
2- کاهش بازده در کمباری
وقتی از موتوری استفاده شود که مشخصات نامی بالاتر از مقدار مورد نیاز را داشته باشد، موتور در بارکامل کار نمیکند و در اینحالت بازده موتور کاهش مییابد.
استفاده از موتورهای بزرگتر از اندازه موردنیاز معمولاً به دلایل زیر است :
- ممکن است پرسنل مقدار بار واقعی را ندانند و بنابه احتیاط موتوری بزرگتر از اندازه موردنیاز انتخاب شود
- طراح یا سازنده برای اطمینان از اینکه موتور توان کافی را داشته باشد، موتوری بسیار بزرگتر از اندازه واقعی موردنیاز پیشنهاد کند و بار حداکثر درعمل بهندرت اتفاق افتد. بهعلاوه اغلب موتورها میتوانند برای دورههای کوتاه در باری بیشتر از بار کامل نامی کار کنند. (درصورت تعدد این وسایل اهمیت مسئله بیشتر میشود)
- وقتی موتور با مشخصات نامی موردنظر در دسترس نیست یک موتور بزرگتر نصب میشود و حتی وقتی موتوری با اندازه نامی موردنظر پیدا میشود جایگزین نشده و موتور بزرگ همچنان به کار خود ادامه میدهد.
- بهخاطر افزایش غیرمنتظره در بار که ممکن است هیچگاه هم رخ ندهد یک موتور بزرگتر انتخاب میشود.
- نیازهای فرآیند تولیدی کاهش یافته است
در برخی بارها گشتاور راهانداز بسیار بیشتر از گشتاور دورنامی است و باعث میشود موتور بزرگتر بهکار گرفته شوند.
باید مطمئن شد هیچ کدام از این موارد موجب استفاده از موتورهایی بزرگتر از اندازه و درنتیجه کاهش بازده نشده باشند.
جایگزینی موتورهای کمبار با موتورهای کوچکتر باعث میشود که موتور کوچکتر با بار کامل دارای بازده بیشتری باشد. این جایگزینی معمولاً برای موتورهای بزرگتر وقتی در 3/1 تا نصف ظرفیتشان (بسته به اندازهشان) کار میکنند اقتصادی است.
برای تشخیص موتورهای بزرگتر از ظرفیت مورد نیاز به اندازهگیری الکتریکی احتیاج است. واتمتر مناسبترین وسیلهاست.
روش دیگر، اندازهگیری سرعت واقعی و مقایسه آن با سرعت نامی است. بار جزئی بهعنوان درصدی از بار کامل نامی را میتوان از تقسیم شیب(سرعت) عملیات بر شیب بار کامل بهدست آورد. رابطه بین بار و شیب تقریباً خطی است. معمولاً در این موارد میتوان برای جلوگیری از سرمایهگذاری جدید اینگونه موتورها را با دیگر موتورهای موجود در کارخانه جایگزین نمود که تنها هزینه آن اتصالات و صفحههای تنظیمکننده هستند. اگر این تغییرات را بتوان همزمان با تعمیرات برنامهریزیشده در کارخانه انجام داد بازهم هزینهها کاهش مییابد.
3- موتورهای پربازده
بازگشت سرمایه قیمت اضافی پرداختی جهت خرید موتورهای پربازده، معمولاً کمتراز دو سال کارکرد موتور بهازای 4000 ساعت کارکرد سالانه و در 75درصد بار میباشد. (بازگشت سرمایه نسبت به موتورهای قدیمی و غیر استاندارد به کمتر از شش ماه نیز میرسد) درمواردی که بار موتور سبک یا ساعت کارکرد آن کم است یا بارهای تناوبی استثنائاتی وجود دارد. بیشترین صرفهجویی در رنج موتورهای 1 تا 20 اسببخار بهدست میآید. در توان بیشتر از 20 اسببخار افزایش بازده کاهش مییابد و موتورهای موجود بیش از 200 اسببخار تقریباً دارای بازده کافی هستند.
سازندگان معمولاً موتورهای با طراحی استاندارد و قیمت تمامشده کمتر را عرضه میکنند. بهخاطر رقابت شدید این نوع موتورها بازده کمی دارند. آنها ضریب قدرت پایینتری دارند، قابل تعمیر نبوده و نمیتوان بهراحتی سیمپیچ آنها را مجدداً پیچید.
در موتورهای پربازده با استفاده از ورقههای استیل نازکتر در استاتور و روتور، استفاده از استیل با خواص الکترومغناطیسی بهتر، استفاده از فنهای کوچکتر با بازده بیشتر و بهبود طراحی شکاف روتور بازده افزایش یافته است. تمام این روشها باعث افزایش مصرف مواد اولیه و درنتیجه افزایش هزینه مواد یا هزینههای ساخت میشود و بنابراین قیمت تمام شده موتور زیاد میشود. بااین وجود 30-20 درصد اضافه هزینه اولیه با کاهش هزینههای عملیاتی جبران میشود. از دیگر مزایای موتورهای پربازده اثر کم بر عملکرد موتور بههنگام نوسانات ولتاژ و بار جزئی است.
محاسبه بازگشت هزینه این موتورها بهخاطر متغیرهای درگیر پیچیده است. برای تعیین هزینه عملیاتی موتور باید توان مصرفی توسط موتور در ساعات کار آن و قیمت انرژی الکتریکی ضرب شود. هریک از این فاکتورها متغیرهای مخصوص بهخود را دارند که شامل تغییر در برنامه زمانبندی تولید، تغییر در بار موتور و جریمههای دیماند میباشند. پرداختن به برخی از این عوامل مشکل است.
حتی وقتی میزان صرفهجویی محاسبه میشود از آنجاکه بازده واقعی یک موتور معمولاً ناشناخته است ممکن است این محاسبات دچار خطا شوند. چون همه سازندهها از تکنیکهای یکسانی برای اندازهگیری بازده موتورها استفاده نمیکنند ، بنابراین مشخصات نامی درجشده بروی پلاک را نمیتوان با هم مقایسه کرد. بهعنوان نمونه در آمریکا منظور بیشتر سازندهها از بازده نامی رنجی از بازدهها است که بازده موتور در آن قرار میگیرد. از تکنیکهای آماری مختلفی برای تعیین حداقل بازده یک موتور با هر بازده نامی استفاده میشود. بهعنوان مثال یک موتور با بازده نامی 90.2 % دارای حداقل بازده نامی 88.5 % است.
عده زیادی موتورهای پربازده را بدون اینکه درصدد توجیه برگشت هزینه آن باشند ، استفاده میکنند ، مگر درمورد موتورهای بزرگتر. معمولاً مدت بازگشت هزینه تقریباً یک سال است.
بازده موتورها از مشخصات نامی آنها متفاوت است(بهدست نمیآید). مثلاً یک موتور 100-hp.1800-rpm سرپوشیده با فن خنکساز از یک سازنده دارای یک حداقل بازده تضمینشده معادل 90.2درصد در بار کامل در مدل استاندارد و 94.3درصد در مدل بازده بالا است. موتور هماندازه آن از یک سازنده دیگر دارای همان بازده 90.2درصد در مدل استاندارد و حداقل بازده 91درصد در مدل بازده بالا است. برای تعیین بازده واقعی یک موتور خاص باید از تجهیزات تست پیچیدهای استفاده کرد.
بهخاطر این اختلافها، بههنگام ارزیابی میزان صرفهجویی، استفاده از حداقل بازده تضمینشده قابل اطمینانتر است چون همه موتورها باید برابر یا بزرگتر از این اندازه باشند.
4- درایوهای تنظیم سرعت
وقتی تجهیزات بتوانند در سرعت کاهشیافته کار کنند چند گزینه قابل انتخاب است.
مثالهای ذیل نمونههایی برای همه صنایع هستند
1-4- موتورهای AC فرکانس متغیر (با تنظیم فرکانس)
وقتی پمپهای گریز از مرکز، فنها و دمندهها در سرعت ثابت کار میکنند و خروجی با استفاده از والوها و مسدودکنندهها کنترل میشود موتور صرفنظر از مقدار خروجی در نزدیکی بار کامل کار میکند که باعث میشود انرژی زیادی توسط این مسدودکنندهها و والوها تلف شود. اگر این تجهیزات بتوانند همواره در سرعت مورد نیاز کار کنند مقدار زیادی انرژی صرفهجویی میشود. درایوهای تنظیم سرعت باعث میشوند تجهیزات باتوجه به نیاز سیستم در حالت بهینه عمل کنند.
کنترلرهای AC تنظیم فرکانس (فرکانس متغییر) وسایل پیچیدهای بوده و گرانقیمت هستند. بااینحال میتوانند بهراحتی به موتورهای القایی AC استاندارد اضافه شوند. با هزینه تجهیزات کمتر و هزینههای الکتریکی بیشتر (با کاهش هزینه تجهیزات و افزایش هزینههای الکتریکی) کاربرد این وسایل در اغلب موارد اقتصادی میشود. بسیاری از انواع پمپها، فنها، میکسچرها، نقالهها، خشککنندهها، خردکنندهها (سنگشکنها) آسیابها، صافیها و برخی انواع کمپرسورها، دمندهها و همزنها در سرعتهای مختلف با وسایل تنظیم سرعت کار میکنند.
تجهیزات مجهز به تنظیم سرعت کمتراز نصف تجهیزات مجهز به مسدودکننده انرژی مصرف میکنند.
در عمل باید برای محاسبه دقیق صرفهجویی حاصل براساس کیلووات بازده موتور هم درنظر گرفته شود. بازده موتور تا زیر50درصد ظرفیت نامی افت میکند.
2-4-درایوهای DC حالت جامد (نیمههادی)
میتوان با تنظیم سرعت با استفاده از درایوهای DC صرفهجوییهای مشابهی را انجام داد. هزینه اولیه نسبتبه درایوهای AC تنظیم فرکانس بیشتر است بهخصوص وقتی مستقیماً بتوان از کنترلرهای الکتریکی در موتور ACاستفاده کرد. تعمیر و نگهداری کموتاتور و زغال نیز هزینه زیادی در درایوهای DC دربردارد. همچنین سیستمهای DC نسبتبه هوای خورنده و کثیف (مملو ازذرات) که در یک محیط صنعتی معمول است حساسترند.
بنابراین درایوهای AC معمولاً ترجیح داده میشوند مگر در مواردی که شرایط عملیاتی برخی از مشخصههای سیستمهای DC از قبیل تنظیم سرعت خیلی دقیق، معکوس کردن سریع جهت، یا گشتاور ثابت در رنج سرعت نامی مورد نیاز باشد.از این درایوها در ماشینهای حدیده ((drawing machins، پوششدهندهها (لعابدهندهها coaters) ماشینهای تورق (laminators)، دستگاههای سیمپیچی (winders) و سایر تجهیزات استفاده میشود.
سایر تکنیکهای تغییر سرعت موتور عبارت است از درایوهای لغزش (slip) الکترومکانیکی، درایوهای سیال. و موتورهای القایی (موتورهای با روتور سیمپیچیشده). این درایوها با تغییر درجه لغزش بین درایو و عنصر درحال حرکت سرعت را کنترل میکنند. چون قسمتی از انرژی مکانیکی که تبدیل به بار نمیشود به حرارت تبدیل میگردد این درایوها دارای بازده کمی بوده و معمولاً بهخاطر مشخصههای خود در کاربردهای خاصی بهکار برده میشوند. مثلاً ممکن است از درایوهای سیال در سنگشکنها (خردکنندهها) استفاده شوند چون دارای ظرفیت توان بالا، انتقال گشتاور آسان، توانایی مقاومت دربرابر بارهای شوک، قابلیت مقاومت در سیکلهای سکون (ازکارافتادگی)، ماهیت ایمنی آن و قابلیت تحمل هوای ساینده را دارند.
چون درایوهای AC وDC سرعت چرخنده اصلی را تغییر میدهند برای صرفهجویی در انرژی ترجیح داده میشوند.
3-4-درایوهای مکانیکی
درایوهای تنظیم سرعت مکانیکی سادهترین و ارزانترین وسایل تغییر سرعت هستند. این نوع چرخهای قابل تنظیم میتوانند در امتداد محور باز و بسته شوند و درنتیجه میزان تماس چرخ را با تسمه تنظیم کنند.
مزیت عمده درایوهای مکانیکی سادگی آنها ، سهولت تعمیر و نگهداری و هزینه پایین آنها است. یک سرویس تعمیر و نگهداری درحد متوسط و کنترل سرعت با دقت کم (معمولاً 5درصد) از خصوصیات این درایوها است.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله17 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود با لینک مستقیم
دانلود مقاله روشهای کاهش مصرف انرژی الکتریکی الکتروموتورها 
