بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورها

ماشينهاي الكتريكي :
مقاله: بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورها
بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورهای صنعتی با استفاده از کنترل کننده های دور موتور
امروزه صرفه جوئي انرژي الكتريكي تنها از ديدگاه اقتصادي آن مورد توجه قرار نمي گيرد، بلكه آثار زيست محيطي آن نيز روز بروز اهميت بيشتري پيدا ميكند. از اين رو صرفه جوئي انرژي به معني حفاظت از محيط زيست است.
بيش از 65% انرژي الكتريكي، در صنايع، در موتورهاي الكتريكي مصرفميشود.فنها، پمپ ها، و كمپرسورها، بارهاي اصلي موتورهاي الكتريكي هستند.
ميتوان اقدامات مختلفي براي صرفه جوئي انرژي الكتريكي در الكتروموتورهاي صنعتي بعمل آورد. در حالت كلي اين اقدامات به دو دسته تقسيم ميشود:
1- اقدامات مربوطبه طراحي موتور
2- اقداماتمربوط به بهره برداري از موتورها
توليد كنندگان موتور اينك موفقیتهاي خوبي در زمینه طراحي و ساخت موتورهاي با راندمان بالا بدست آورده اند. هر چند كه قيمت اين موتورها بالاتر است، ولي محاسبات ساده اي نشان مي دهد كه استفاده از اين موتورها بسيار اقتصادي تر از انواع قديمي ترشان است.
اقدامات مربوط به بهره برداري از موتورها را نيز ميتوان به دو دسته تقسيم نمود:
1- اقدامات روي موتور، نظير تهويه، روغنكاري، و بارگذاري
2- استفادهاز درايو


در كنار ماموريت اصلي درايوها كه همان تنظيم دور موتور است، مزاياي بيشمار ديگري نيز عايد ميگردد. كه صرفه جوئي انرژي يكي از اين مزايا است.استفاده از کنترل کننده های دور موتور هم در بهبود بهره وری تولید و هم در صرفه جویی مصرف انرژی - توانایی بازیافت انرژی تلفاتی در ترمزهای مکانیکی ویا انرژی تلف شده در مقاومت ترمز درایوهای معمولی به شبکه - در کاربردهای صنعتی ، علاوه بر پیامدهای اقتصادی آن ، کاهش آلاینده های محیطی را نیز بدنبال خواهد داشت.
قوانين افينيتي در كاربردهاي فن و پمپ پايه نظري صرفه جوئي انرژي، با استفاده از درايو هستند. بر طبق اين قوانين تنها باكاهش ده درصد از دور موتور 27% در مصرف انرژي الكتريكي صرفه جوئي خواهد شد. همچنين اگر دور موتور را 20% كاهش دهيم، بايد انتظار 49% صرفه جوئي انرژي داشته باشيم.
بايد توجه كرد كه فنها و پمپ ها عمده ترين بارهاي موتورهاي الكتريكي هستند. اينها از ادواتي نظير دمپرها و يا شيرهاي خفه كن براي تنظيم دبي استفاده ميكنند. اما اين روشها انرژي را تلف ميكنند.
عملكرد اين تجهيزات را ميتوان به راننده اتومبيلي تشبيه نمود كه براي كاهش سرعت، در حالي كه پدال گاز را تا آخر فشرده است، از پدال ترمز استفاده ميكند. نمونه هاي عملي متعددي از كاربرد درايو در صرفه جوئي انرژي الكتريكي وجود دارد. براي مثال شركت اطلس كوپكو با استفاده از درايو موفق شده است، مصرف انرژي كمپرسورهاي توليدي خود را به ميزان 35% كاهش دهد.
در كنار اين دستاورد مهم اطلس كوپكو توانسته است، با استفاده از درايو، فشار كمپرسور را با انعطاف و پايداري بيشتري كنترل نمايد- جريان راه اندازي را به كمتر از 10% جريان نامي موتور كاهش دهد- و ضريب قدرت را به بيش از 95% برساند. و بدين ترتيب كمپرسورهاي اطلس كوپكو نيازي به خازن اصلاح ضريب قدرت ندارند.
از سال 1994 ببعد كه شرکت اطلس كوپكو اين كمپرسورها را معرفي كرده است توانسته است بازار كمپرسورهاي دنيا را تسخير كند.
در کاربردهایی نظیر پمپ و فن استفاده از درایوها تا 50% در کاهش مصرف انرژی موثر است.
پتانسيل قابل توجهي براي صرفه جوئي انرژي در نيروگاهها وجود دارد. مصرف داخلي نيروگاهها ميتواند بين 5 تا 14 درصد برق توليدي نيروگاه باشد. اين ميزان انرژي عمدتا" در id فن، fd فن، فيد پمپ، فنهاي كولينگ تاور، و پمپ هاي سيركولاسيون و خنك كن مصرف ميشود.
يك مطالعه موردي از صرفه جوئي مصرف انرژي در نيروگاههاي هند نشان ميدهد، كه از مجموع 22 واحد نيروگاهي 210 مگاواتي، با بكارگيري درايو در فنهاي id و يا پمپ هاي bfp ، سالانه بالغ بر 158 ميليون كيلووات ساعت انرژي، به ارزش 11.3 ميليون دلار صرفه جوئي حاصل ميگردد. اين درحالي است كه ارزش سرمايه گذاري اوليه 25.7 ميليون دلار بوده است. و بدين ترتيب ميتوان انتظار داشت كه در كمتر از 2.3 سال سرمايه گذاري اوليه مستهلك شده و عوايد سرشاري نصيب نيروگاهها گردد.
پتانسيل صرفه جوئي انرژي در صنايع سيمان از نيروگاهها نيز بالاتر است. در ايران حدود 9% انرژي الكتريكي در كارخانجات سيمان مصرف ميشود. در يك مطالعه نشان داده شد كه ميزان شدت انرژي الكتريكي در كارخانجات منتخب سيمان در ايران، در مقايسه با استانداردهاي جهاني آن ، خيلي بالاتر است.
برآوردها نشان میدهد که در كارخانجات منتخب سالانه بالغ بر 138 ميليون كيلووات ساعت امكان صرفه جوئي انرژي وجود دارد.
محاسبات ساده اي نشان خواهد داد كه در هر خط توليد سيمان بطور متوسط سالانه تا 1.5 ميليون دلار و در كل خطوط توليد سيمان در ايران، كه بالغ بر 65 خط توليد ميشود، سالانه پتانسيل 90 ميليون دلار صرفه جوئي انرژي وجود دارد.