بخشی از مقاله
مقدمه:
الکتروموتورها از جمله مهمترین مصرف کنندگان انرژي الکتریکی در بخشهاي صنعتی، کشاورزي، خانگی، تجاري و عمومی بوده و بطور متوسط در حدود 40 تا 50 درصد از برق تولیدي کشور را مصرف می کنند . در میان این تجهیزات موتورهاي کوچک ومتوسط 25 - تا 150 اسب بخار - که عمده آنها ازنوع القایی با روتور قفس سنجابی می باشند. این بخش از الکتروموتورها در حدود 60 تا 70 در صدازکل مصرف برق الکتروموتورها را به خوداختصاص می دهند. باز دهی عملی این الکترو موتورهاي کوچک ومتوسط در شرایط بهره برداري سالانه در حدود 50 تا 90 درصد است و بطور میانگین در حدود 25 تا 35در صد از انرژي الکتریکی مصرفی در آنها تلف می شود. که با توجه به این مهم پتانسیل فراوانی براي کاهش تلفات این الکتروموتورها وجود دارد .
وظیفه یک موتورالکتریکی تبدیل انرژي الکتریسیته به انرژي مکانیکی است. در یک موتور سه فاز ش0 جریان از سیم پیچهاي موتور عبور کرده و باعث ایجاد میدان مغناطیسی دواري میشود که این میدان مغناطیسی محور موتور را می چرخاند. موتورها بگونه اي طراحی شده اند که این وظیفه را به خوبی انجام دهند. مهمترین و ابتدایی ترین گزینه صرفه جویی در موتورها مربوط به انتخاب آنها و استفاده از آنها میباشد. در این مقاله سعی بر آن داشته ایم تا راهکارهایی جهت صرفه جویی و کاهش تلفات در موتورهاي الکتریکی ارائه نماییم . امید است مورد توجه قرار گیرد.
-1 هرزگردي موتورها
بیشترین صرفهجویی مستقیم برق را میتوان با خاموش کردن موتورهاي بیبار و درنتیجه حذف تلفات بیباري بدست آورد. روش ساده آن درعمل نظارت دایم یا کنترل اتوماتیک است. اغلب به مصرف برق در بیباري اهمیت چندانی داده نمیشود درحالیکهغالباً جریان در بیباري حدود جریان در بار کامل است .مثالی از این نوع تلفات را میتوان در واحدهاي بافندگی یافت، جاییکه ماشینهاي دوزندگیمعمولاً براي دورههاي کوتاهی کار میکنند.
اگرچه موتورهاي این ماشینهانسبتاً کوچک هستند 1.3 - اسب بخار - ولی چون تعداد آنها زیاد استمعمولاً - تعداد آنها در یک کارخانه به صدها عدد میرسد - اندازه این تلفات قابلملاحظه است. اگر فرض کنیم 200 موتور 1.3 اسب بخار در 90درصد زمان هرزگرد بوده و باري معادل% 80 بار کامل بکشند، هزینه کار بیهوده موتورها با درنظر گرفتن 340 ریال - کار در12ساعت میان باري - بهاي واحد انرژي الکتریکی، بهشکل زیر محاسبه میشود: هزینه بیباري70میلیون و 750 هزار ریال 340=ریال 200 ×موتور1/3× اسببخار % 80 × بار 6000 ×ساعت در سال % 90 × بیباري با اتصال یک سوئیچ به پدال چرخها میتوان آنها را بهطور اتوماتیک خاموش کرد.
-2 کاهش بازده در کم باري
وقتی از موتوري 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 موتورهاي بزرگتر از اندازه موردنیازمعمولاً به دلایل زیر است :
* ممکن است پرسنل مقدار بار واقعی را ندانند و بنابه احتیاط موتوري بزرگتر از اندازه موردنیاز انتخاب شود.
* طراح یا سازنده براي اطمینان از اینکه موتور توان کافی را داشته باشد، موتوري بسیار بزرگتر از اندازه واقعی موردنیاز پیشنهاد کند و بار حداکثر درعمل بهندرت اتفاق افتد. بهعلاوه اغلب موتورها میتوانند براي دورههاي کوتاه در باري 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 موتوري با اندازه نامی موردنظر پیدا میشود جایگزین نشده و موتور بزرگ همچنان به کار خود ادامه می دهد.
* بهخاطر افزایش غیرمنتظره در بار که ممکن است هیچگاه هم رخ ندهد یک موتور بزرگتر انتخاب میشود.
* نیازهاي فرآیند تولیدي کاهش یافته است . در برخی بارها گشتاور راهانداز بسیار بیشتر از گشتاور دورنامی است و باعث میشود موتور بزرگتر بکار گرفته شوند. باید مطمئن شد هیچ کدام از این موارد موجب استفاده از موتورهایی بزرگتر از اندازه و درنتیجه کاهش بازده نشده باشند. جایگزینی موتورهاي کمبار با موتورهاي کوچکتر باعث میشود که موتور کوچکتر با بار کامل داراي بازده بیشتري باشد. این جایگزینیمعمولاً براي موتورهاي بزرگتر وقتی در 1/3 تا نصف ظرفیتشان - بسته به اندازهشان - کار میکنند اقتصادي است.
براي تشخیص موتورهاي بزرگتر از ظرفیت مورد نیاز، به اندازهگیري الکتریکی احتیاج است. واتمتر مناسبترین وسیلهاست. روش دیگر، اندازهگیري سرعت واقعی و مقایسه آن با سرعت نامی است. بار جزئی بهعنوان درصدي از بار کامل نامی را میتوان از تقسیم شیب - سرعت - عملیات بر شیب بار کامل بهدست آورد. رابطه بین بار و شیبتقریباً خطی استمعمولاً. در این موارد میتوان براي جلوگیري از سرمایهگذاري جدید اینگونه موتورها را با دیگر موتورهاي موجود در کارخانه جایگزین نمود که تنها هزینه آن اتصالات و صفحههاي تنظیمکننده هستند. اگر این تغییرات را بتوان همزمان با تعمیرات برنامهریزيشده در کارخانه انجام داد بازهم هزینهها کاهش مییابد.
-3 موتورهاي پربازده
بازگشت سرمایه قیمت اضافی پرداختی جهت خرید موتورهاي پربازده معمولاً، کمتراز دو سال کارکرد موتور بهازاي 4000 ساعت کارکرد سالانه و در 75 درصد بار میباشد. - بازگشت سرمایه نسبت به موتورهاي قدیمی و غیر استاندارد به کمتر از شش ماه نیز میرسد - درمواردي که بار موتور سبک یا ساعت کارکرد آن کم است یا بارهاي تناوبی استثنائاتی وجود دارد. بیشترین صرفهجویی در رنج موتورهاي 1 تا 20 اسببخار بدست میآید. در توان بیشتر از 20 اسببخار افزایش بازده کاهش مییابد و موتورهاي موجود بیش از 200 اسببخارتقریباً داراي بازده کافی هستند. سازندگانمعمولاً موتورهاي با طراحی استاندارد و قیمت تمامشده کمتر را عرضه میکنند. بهخاطر رقابت شدید این نوع موتورها بازده کمی دارند.
آنها ضریب قدرت پایینتري دارند، قابل تعمیر نبوده و نمیتوان بهراحتی سیمپیچ آنها مجدداًرا پیچید. در موتورهاي پربازده با استفاده از ورقههاي استیل نازکتر در استاتور و روتور، استفاده از استیل با خواص الکترومغناطیسی بهتر، استفاده از فنهاي 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 هزینههاي ساخت میشود و بنابراین قیمت تمام شده موتور زیاد میشود. بااین وجود 20-30 درصد اضافه هزینه اولیه با کاهش هزینههاي عملیاتی جبران میشود. از دیگر مزایاي موتورهاي پربازده اثر کم بر عملکرد موتور بههنگام نوسانات ولتاژ و بار جزئی است.
