no-img
سیستم همکاری در خرید و فروش فایل نگزاوار

***اینورتر***تحقیق کامل رشته برق الکترونیک-252 صفحه تحقیق رشته برق-با موضوع اینورتر

help

سوالی دارید؟09369254329

سیستم همکاری در خرید و فروش فایل نگزاوار
بهترین ها از دید دانش آموزان
آشنایی با سیستم خرید،فروش و بازاریابی نِگزاوار

گزارش خرابی لینک
اطلاعات را وارد کنید .

ادامه مطلب

اینورتر انواع آن/موتورهای الکتریکی و بهینه سازی مصرف انرژی الکتریکی
zip
آبان ۴, ۱۳۹۵

اینورتر انواع آن/موتورهای الکتریکی و بهینه سازی مصرف انرژی الکتریکی


اینورتر

پروژه کامل رشته برق
[alert type=”alert-danger”]کاربر گرامی، برای تهیه این اثر هزینه و زمان زیادی صرف شده است.که اکنون با این قیمت ناچیز در اختیار شما قرار گرفته است.لطفاً  تنها جهت استفاده دانشجویی یا شخصی خرید نمایید.همچنین اگر مدیر یک وبسایت یا وبلاگ هستید خواهش میکنیم آن را کپی نکنید.و یا در صورت کپی منبع را به صورت لینک درج نمایید. ضمناً شرعاً هم لازم به کسب رضایت است که به علت زحمت زیاد در انتشار ، کارشناسان ما رضایت استفاده بدون پرداخت هزینه آن را ندارند.تشکر از حمایت شما[/alert]

(برای امنیت و سهولت بیشتر پیشنهاد میشود با نرم افزارهای موزیلا فایر فاکس و یا گوگل کروم وارد شوید)

[tabgroup][tab title=”مقدمه ” icon=”fa-pencil “]همانطور که می دانیم وظیفه اینوتر تبدیل dc به ac می باشد که این کار هم در فرکانس ثابت و هم در فرکانس متغیر صورت می گیرد . ولتاژ خروجی می تواند در یک فرکانس متغیر یا ثابت دارای دامنه متغیر یا ثابت باشد که ولتاژ خروجی متغیر می تواند با تغییر ولتاژ ورودی dc و ثابت نگهداشتن ضریب تقویت اینوتر بدست آید . از سوی دیگر اگر ولتاژ ورودی dc ثابت و غیرقابل کنترل باشد
می توان برای داشتن یک ولتاژ خروجی متغیر از تغییر ضریب تقویت اینوتر که معمولاً با کنترل مدولاسیون عرض پالس ( PWM ) در اینورتر انجام می شود استفاده کرد. ضریب تقویت اینوتر عبارت است از نسبت دامنه ولتاژ ac خروجی به dc ورودی .[/tab][/tabgroup]
[tabgroup][tab title=”قسمت هایی از متن (۱)”]

اینورتر

همانطور که می دانیم وظیفه اینوتر تبدیل dc به ac می باشد که این کار هم در فرکانس ثابت و هم در فرکانس متغیر صورت می گیرد . ولتاژ خروجی می تواند در یک فرکانس متغیر یا ثابت دارای دامنه متغیر یا ثابت باشد که ولتاژ خروجی متغیر می تواند با تغییر ولتاژ ورودی dc و ثابت نگهداشتن ضریب تقویت اینوتر بدست آید . از سوی دیگر اگر ولتاژ ورودی dc ثابت و غیرقابل کنترل باشد
می توان برای داشتن یک ولتاژ خروجی متغیر از تغییر ضریب تقویت اینوتر که معمولاً با کنترل مدولاسیون عرض پالس ( PWM ) در اینورتر انجام می شود استفاده کرد. ضریب تقویت اینوتر عبارت است از نسبت دامنه ولتاژ ac خروجی به dc ورودی .

اینوترها به دو دسته تقسیم می شوند : ۱) اینوترهای تک فاز و ۲) اینورترهای سه فاز . که خود آنها نیز بسته به نوع کموتاسیون تریستورها به چهار قسمت تقسیم می شوند . الف. اینوتر با مدولاسیون عرض پالس ( PWM ) ، ب. اینوتر با مدار تشدید ، پ. اینوتر با کموتاسیون کمکی ، ت. اینوتر با کموتاسیون تکمیلی . که اگر ولتاژ ورودی اینوتر ، ثابت باشد ، اینوتر با تغذیه ولتاژ ( VSI ) و اگر ورودی ثابت باشد ، آن را اینوتر با تغذیه جریان ( CSI ) می نامند .

از بین اینورترهای تکفاز دو نوع معروف به نام اینوتر تکفاز با سر وسط و اینوتر پل تکفاز می باشد که در اینجا به اختصار نوع پل تکفاز آن را بررسی کرده و سپس راجع به اینوترهای سه فاز توضیح خواهیم داد .

۱-۱ ) اینوترپل تکفاز

در این نوع اینوتر همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است با آتش شدن تریستور مکمل T4 تریستور T1 خاموش می گردد . اگر بار سلفی باشد جریان بار بلافاصله معکوس نمی شود و لذا وقتی کموتاسیون کامل شد تریستور T4 خاموش می شود و جریان بار به دیود D4 منتقل می شود . فرمان کموتاسیون نسبت به زمان فرکانس بار اینوتر خیلی کوتاه می باشد . در اینجا ما کموتاسیون را ایده آل فرض می کنیم .

 

شکل ۱- مدار اینوترپل تکفاز

حال اگر بار مقاومتی خالص باشد روشن کردن متناوب T1T2 و T3T4 باعث می شود که یک شکل موج مربعی دو سر بار قرار گیرد هر چند در حالت بار سلفی شکل موج جریان تأخیر دارد ولی مربعی می باشد . این شکل موج مربعی در شکل ۲- الف نشان داده شده است . تریستور با استفاده از یک قطار پالس که

می شود که جریان بار مثبت بوده و به صورت نمایی افزایش می یابد . وقتی که تریستور T1 و

D3

تریستورهای بعدی را روشن کند .

می

تریستورهای مکمل T1T4 نسبت به تریستورهای T2T3 درست کرد همانطور که از شکل

T2 و T3 می

بار در

و ولتاژ بار صفر می شود . وقتی که تریستور T2 خاموش و تریستور T3 روشن می شود تنها مسیر

دیود متفاوت می شود .

شکل۲- الف- خروجی شبه مربعی – ب – موج خروجی مربع شکل

۱-۲ ) اینوتر تکفاز PWM

اینوتر کنترل شده جهت تولید شکل موج

باشد . همانطور که از شکل دیده می شود دراین روش سعی

دیگراست .

 

شکل۳- اینوتر کنترل شده جهت تولید PWM

با توجه به

به هر حال ، خروج دیود و تریستور که به صورت سری با بار قرار می گیرند باعث اتصال کوتاه شدن بار می شوند . در این روش باید

، حداقل بوده و نیز تریستورها به صورت قرینه

، باید دو سر بار اتصال کوتاه شده و ولتاژش صفر

کاهش این تلفات باید مقدار کموتاسیون درهر سیکل کاهش یابد

ر می باشد که در انتهای هر پالس

و هیچ تریستور دیگری به منظور اتصال کوتاه کردن دو سر بار روشن نگردد . و در شروع پالس بعدی ، آن تریستوری که در انتهای پالس قبلی خاموش شده بود بار دیگر روشن گردد .

۲- اینورترهای سه فاز

اتصال موازی سه اینورتر تکفاز پل درست کرد و همچنین باید توجه داشت که جریان گیت آنها باید با هم ۱۲۰o اختلاف فاز داشته باشد

. مطابق شکل ۴ که یک مدار اینوتر سه فاز را نشان می دهد شامل ۶ تریستور ، ۶ دیود و منبع تغذیه می باشد .

شکل ۴- اینوترپل سه فاز

این ینوترها دارای ساختمان کلی مطابق شکل ۴ بوده و ابراساس نحوه سیگنال فرمان به دو دسته تقسیم می شوند . ۱- در هر لحظه دو تریستور هدایت می کند . ۲- در هر لحظه سه تریستور هدایت می

به گونه ای طراحی شده اند که هر کدام بتوانند ۱۸۰o هدایت کنند . و همچنین اگر باری که توسط اینورتر تغذیه می شود سلفی باشد جریان بار در هر فاز نسبت به ولتاژ پس فاز می شود .

  • روش اول : در این روش در هر لحظه دو تریستور هدایت
  • یعنی در هر لحظه دو تریستور به
  • ، جریا گیت ig4 وصل می شود در عمل باید یک زمان کافی برای خاموش
  • شدن خود ندارد و لذا هنگام اعمال تریستور T4 و قطع شدن
  • یک اتصال کوتاه مخرب در منبع تغذیه رخ می دهد . که این یکی از عیبهای روش
  • فاصله زمانی ۶۰oبین ابتدای پالس فرمان یک تریستور و انتهای پالس فرمان مربوط به تریستور دیگری که با آن سری شده است وجود دارد که این خود مدت زمان بیشتری را برای خاموش شدن تریستور اول فراهم می کند علاوه بر این اگر هر گونه تأخیر در قطع شدن تریستور T1 ، به هر علت
  • شود و هرگز اتصال کوتاه شدید منبع تغذیه را در بر نخواهد داشت .

 

شکل ۵- اینوترپل سه فاز با هدایت ۱۲۰o–

(a ترتیب کلیدزنی را نشان می دهد . (b شکل موجها

در این وضعیت هر ۶ فرمان قطع در هر پریود لازم خواهد بود پس در این حالت

باشد پتانسیل تنها دو ترمینال خروجی اینورتر در هر لحظه قابل بیان است .

روش دوم : در این روش در هر لحظه سه تریستور هدایت می کند . روندی که در این روش برای سیگنال های فرمان در نظر گرفته

می شود :

۶ * ۱۸۰o = ۱۰۸۰o

که باز هم مثل روش قبل اگر آنرا بر ۳۶۰o تقسیم کنیم معلوم می شود که درهر لحظه  کلید باید وصل شود که در این حالت یک یا دو کلید جریان را به بار می

به طور همزمان در حال هدایت جریان می باشند .شکل ۶- پل اینوتری سه فاز با هدایت ۱۸۰o و بار مقاومتی

(a ترتیب کلیدزنی را نشان می دهد (b شکل موجها

به راحتی می توان پتانسیل ترمینالهای خروجی اینوتر را درهر یک از فواصل زمانی این

ولتاژ متناوب سه فاز

شاخه

کرد اگر بار خطی بوده و اتصال آن نیز ستاره .

 

خطی ، سیگنال فرمان از روی گیت یک تریستور

انجام شود . فرمان گیت کلیدها در شکل داده

T1-T2 و به همین ترتیب T2-T3 ، T3-T4 ، T4-T5 ، T5-T6 هدایت می کنند . یکی از شکل موجها را رسم می کنیم و سپس بقیه شکل موجها به همین روش مشخص می شوند .

– بررسی شکل موج ولتاژ در  ابتدای سیکل کلیدهای ۱ و ۶ فرمان دادند پس مدار به صورت شکل ۷ در می آید و داریم :

شکل ۷- مدار معادل بار مقاومتی ستاره

یکی از

خط نشان می دهد . با تقسیم ولتاژ روی مدارهای شکل۷-۲ الف ولتاژهای فازی مدار مصرف را

تاژهای فازی مطابق شکل ۶ بدست می آید .

با یک بار اهمی ، تنها تریستورها هادی جریان بوده و بنابراین از دید تئوری می توان دیودها را

دوم سیکل کلیدهای ۱ و ۲ وصل شده و داریم :

و در  سوم سیکل کلیدهای ۲ و ۳ وصل شده و داریم :

در  چهارم سیکل کلیدهای ۳ و ۴ وصل و در  سیکل پنجم نیرو کلیدهای ۴ و ۵ وصل شده و داریم :

و در  پایانی سیکل کلیدهای ۵ و ۶ وصل شده و داریم :

Vb و Vc نیز مشابه Van ولی با ۱۲۰o اختلاف فاز خواهند بود .

۳- اینورتر با تشدید سری

اینورترهای تشدید سری براساس نوسان جریان تشدید کار می کنند . عناصر

ثابت ( مثل کوره ها القائی ، مولد اولتراسونیک ، لامپهای فلورسنت و یا امواج رادار زیر آبی ) به کار می رود . به علت فرکانس بالای قطع و وصل ، اندازه عناصر کموتاسیون کوچک است .

۴- اینورترهای منبع جریان :

در بخش قبلی دیدیم که اینورترها از یک منبع ولتاژ تغذیه می شوند و جریان بار باید از مثبت به

ع جریان است ، جریان خروجی بدون توجه به بار اینورتر ، ثابت نگهداشته شده لیکن ولتاژ خروجی ، مجبور به تغییر می شود . در عمل اینورتر جریان ثابت از یک منبع dc با اندوکتانس بزرگ تغذیه می شود . تغییری که در ولتاژ اینورتر رخ می دهد برابر است با :  و چون کوچک است .بنابراین در پریودهای کوچک سطح جریان منبع تغذیه تقریباً ثابت باقی می ماند .

در اینورتر منبع جریان ، مدارات کموتاسیون تنها به خازن نیاز داشته و ساده تر هستند . ( شکل ۸ را ببینید )

شکل ۸- اینورتر تکفاز با منبع جریان ثابت

فرض کنید که T1 و T2 در حال هدایت بوده و خازنهای C1 و C2

تریستورهای T3 و T4 ، تریستورهای T1 و T2 به صورت معکوس با یاس می شوند . پس T1 و T2 خاموش می شوند . اکنون جریان از مسیر T3C1D1 ، بار و D2C2T4 عبور

D2 زمانی که جریان بار کاملاً معکوس شود قطع می شوند . اگر تریستورهای T1 و T2 در نیم سیکل بعدی آتش شوند

باشد . برای یک پریود طولانی ، سطح جریان براساس نیاز بار تغییر خواهد کرد و در شرایط حالت دائمی به سطح ولتاژ منبع بستگی دارد .

۴-۱ اینوتر منبع جریان سه فاز

شکل ۹-۲ الف اینورتر منبع جریان سه فاز را

شود . در این اینوتر از ۶ کلید S1 تا S6 با کموتاسیون خودی استفاده شده است که به

تقسیم شده است . با توجه به فرمان هدایت کلیدها ، هدایت هر کلید مطابق جدول زیر است .

روشن است که رد هر لحظه دو کلید بطور همزمان هدایت می نمایند .

کلیدهای هادیفاصلهکلیدهای هادیفاصله
S4 , S3IVS1 , S6I
S5 , S4VS2 , S1II
S6 , S5VIS3 , S2III

یک کلید از گروه بالا ( S1 , S3 , S5 ) و یک کلید از گروه پایین ( S2 , S4 , S6 ) . شکل ۹ج شکل موج جریان خط iA را نیز نشان می دهد که موج مربعی شش پله می باشد . جریانهای iB و iC همانند جریان iA می باشد با این تفاوت که به ترتیب اختلاف فاز ۱۲۰o و ۲۴۰o نسبت به آن دارند .

در لحظه wt = 0 ، جریان iA از صفر به Id جهش می نماید . اگر از

صفر به Id جهش می نماید . در نتیجه ، به علت وجود اندوکتانس پراکندگی ولتاژ لحظه ای بزرگی بر روی ولتاژ فاز Van ایجاد می شود . اضافه ولتاژ فوق در هر لحظه که جریان فاز

این امر سبب می شود که اضافه ولتاژ Van تقلیل یابد . در نتیجه ولتاژ نامی کلید نیز تقلیل می یابد .

اضافه ولتاژ فوق با افزایش اندوکتانس پراکندگی موتور افزایش می یابد . لذا جهت محدود نمودن

کوچک استفاده شود . باید توجه داشت که نیاز فوق بر خلاف نیاز مورد نظر

کاهش آثار هارمونیک ها و فیلتر نمودن آنها ، موتورهای بار راکتانس پراکندگی بالا ترجیح داده می شوند .

شکل ۹- اینورتر منبع جریان سه فاز

بجای کلیدهای S1 تا S6 می توان از GTO و تریستور با کموتاسیون اجباری استفاده نمود . از آنجایی که در حالت قطع در برخی از زمانها ، ولتاژ معکوس بر روی کلید اعمال می شود لازم است از GTO با قابلیت قطع حالت معکوس استفاده شود . اگر GTO امکان فوق را

شکل ۹ به گونه ای انتخاب شوند که مجموعه خازن و موتور دارای ضریب قدرت پیش فاز گردند تریستورها بطور طبیعی می توانند قطع شوند . این نحوه کموتاسیون به نام کموتاسیون بار شناخته می شود . ضریب قدرت پیش فاز بایستی در کلیه حالتهای موتوری و اینورتری ایجاد گردد . با تغییر فرکانس اینورتر و بار موتور بایستی ظرفیت C نیز تغییر نماید . این عمل با بکارگیری جبران سازهای استاتیک راکتیو VAR می تواند ایجاد شود . حضور جبران ساز VAR قیمت و پیچیدگی محرکه را افزایش می دهد ولی اضافه ولتاژ و کموتاسیون را بهبود می بخشد .

مدارهای مختلف دیگری نیز وجود دارند

داده شده است . کموتاسیون اجباری تریستورها به کمک شش خازن C1 تا C6 انجام می گردد . آرایش خازنهای فوق باعث
می گردد که جریان موتور در لحظه کموتاسیون

عملکرد مطلوب آنها، در سطح گسترده ای استفاده می شود. کنترل برداری و یا به عبارت دیگر کنترل با جهت یابی شار (FOC) امکان کنترل موتور القایی به طور مشابه با یک موتور جریان دائم با تحریک مستقل را فراهم می سازد. دو روش اصلی کنترل برداری عبارتند از روش مستقیم و روش غیرمستقیم هر یک از این دو روش در سه حالت جهت یابی شار که عبارتند از : جهت یابی شار استاتور، شار رتور و شار فاصله هوایی قابل اجرا هستند، ضمنا” تغذیه موتور در هر حالت می تواند توسط منبع ولتاژ و یا منبع تجریان انجام گیرد

متن کامل در نسخه قابل خرید موجود است.[/tab][tab title=”قسمت هایی از متن (۲)”]

۶-۱ انواع روشهای کنترل برداری

همانطور که ذکر گردید کنترل برداری به دو روش امکان پذیر است، کنترل برداری مستقیم و کنترل برداری غیرمستقیم. اختلاف اصلی در این دو روش نحوه تولید بردارهای یکه است

” بر حسب روش انتخاب شده در نهایت مقادیر ولتاژ و یا

CSI,VSI جهت تغذیه موتور استفاده می گردد.

۶-۲ کنترل برداری مستقیم با جهت یابی شار فاصله هوایی و اینورتر PWM با جریان کنترل کننده :

در کنترل برداری مستقیم که ابتدا توسط Bloschke

دیاگرام کنترل برداری با استفاده از جهت یابی شار فاصله هوایی و اینورتر PWM CCI نشان می دهد. در این بلوک دیاگرام کنترل شار و گشتاور توسط حلقه بسته

د مقایسه و خطای حاصله از یک کنترل کننده PI ،

جریان به صورت dc و منطبق بر مختصات مرجع دوار با سرعت سنکرون می باشند، در مرحله بعدی با استفاده از مقادیر بردارهای یکه و

.

شکل (۵) بلوک دیاگرام کنترل برداری مستقیم

  • is*ds= ie*dscosθe – ie*qs sinθe
  • is*qs= ie*dssinθe + ie*qs cosθe

جهت اندازه

بردارهای یکه با توجه به معادلات زیر محاسبه می شوند :

  • ψ m= √) (ψ s dm )۲+( ψ  s qm)2
  • cosθe = ψ s dm / ψ m
  • sin θe= ψ  s qm / ψ m

در مرحله بعدی لازم است مقادیر جریان های مرجع از

می شود :

  • i* a = is* qs
  • i* b = -√۳/۲ is*ds -1/2 is*qs
  • i* c = √۳/۲ is*ds -1/2 is*qs

جریان های سه

شار فاصله هوایی از روی شار رتور و یا استاتور هم قابل

هر لحظه انجام گرفته و خطای جریان از یک کنترل کننده PI عبور داده می شود. از خروج کنترل

از اینورتر PWM با روش موج کاربر مثلثی استفاده کرد. در این حالت کلیه

لذا دقت در محاسبه شار ضروری است. شکل (۶) دیاگرام برداری متغیرها مربوط به اجرای کنترل برداری مستقیم با استفاده از جهت یابی شار

تحقق کنترل برداری بردار جریان های ie qs , ie ds  باید منطبق بر محورهای مختصات مرجع دوار باشند.شکل (۶) دیاگرام برداری شارهای رتور در حالت کنترل برداری مستقیم

 

 

۶-۳ کنترل کننده برداری مستقیم با جهت یابی شار استاتور :

این کنترل کننده مشابه بلوک دیاگرام شکل (۷) است. همانگونه که ملاحظه می گردد و با سنجشی

بلوک مربوط به محاسبه سیگنال مجزا کننده، مقدار iqd محاسبه می گردد. در ورودی این

سیگنال مجزا کننده idq مقدار ie* de تولید می گردد. در این بلوک جهت تضمین تغذیه موتور توسط این دو جریان مرجع، از روش جریان کنترل شده

با جریان ie qs واقعی مقایسه و خطای آنها از

تولید می گردد. در مرحله بعدی با کمک بردارهای یکه  Vs* qs و Vs* ds تولید و سپس این مقادیر

تغذیه شده است.

۶-۴ کنترل برداری غیرمستقیم با استفاده از جهت یابی شار رتور و اینورتر PWM با جریان کنترل شده :

اختلاف کنترل برداری غیرمستقیم با نوع مستقیم در نحوه تولید بردارهای یکه می باشد. در روش

 

گیریم :

  • (Dψe q2 / dt ) + R2/Lr ψe qr – Lm/Lr Ri Ie qs + Wsl ψe dr

شکل ۸- دیاگرام برداری مولفه های شار رتور و جریان استاتور در حالت کنترل برداری غیرمستقیم

(dψe dr / dt ) + R2/Lr ψe dr – Lm/Lr Rr ie ds + Wsl ψe qr (10)

حال با استفاده از دیاگرام برداری شکل (۸) و با توجه به این که در حالت تحقق کنترل برداری محور de منطبق بر محور شار رتور می باشد ، می توان نوشت :

(۱۱) ψe dr = ˆψr = cte

(۱۲) d ψe dr /dt = 0

(۱۳) ψe qr = d ψe qr / dt = 0

چنانچه مقادیر فوق را در معادلات ۹و۱۰ قرار .

 

کنترل برداری به روش مستقیم و غیرمستقیم با استفاد از اینورترهای منبع

داده شده است.

سرعت از کنترل کننده PI تولید می گردد. مقدار ˆψ*r با استفاده از یک فانکشن مناسب برحسب سرعت به نحوی تولید می گردد که میزان شار در ناحیه گشتاور ثابت ( سرعت از صفر تا مبنا ) ثابت باقی مانده و در ناحیه توان ثابت متناسب با معکوس سرعت کاهش یابد. Ie*ds معادل خروجی خطای شار از یک کنترل کننده PI می باشد و Ie*qs معادل است با :

(۲۳) Ie*qs = Te* / Kˆψr

سپس مقدار جریان مرجع به فرم برداری، توسط  ׀I*s׀ اندازه جریان و θ زاویه بین بردار جریان و محور de دوار با استفاده از روابط زیر محاسبه می گردد.

(۲۴) ׀I*s׀= √ Ie*2ds + I*2qs

(۲۵) θ* = tan -1 ie*qs / ie*ds

شکل (۱۱) کنترل برداری در شرایط استفاده از اینورتر منبع جریان

جهت تولید

*s׀ مرتبط با جریان خط ac تغذیه کننده مدار یکسو کننده است، لذا جریان خط ac یکسو شده وبا  ׀I*s׀ مقایسه و خروجی از کنترل

های هدایت دراینورتر CSI زاویه θ*is بردار جریان مرجع نسبت به محور ds با توجه به شکل (۱۴) و با استفاده از رابطه زیر محاسبه می گردد:

  • θ*is= θ* + θe

در این رابطه θe معادله زاویه محور de و یا به عبارت دیگر

در چهار ربع کنترلی قابل اجرا می باشد.

چکیده

از جمله کاربردهای متنوع موتورهای القایی، استفاده از آن به عنوان گرداننده شفت پمپهای

این روشها به خصوص استفاده از شیر فلکه، تلفات توان را به دنبال دارد. با توجه به این موضوع در الکترو پمپهای نیروگاهی، قسمت قابل

معادلات حاکم بر جریان عبوری از پمپ و با توجه به

موجود در سیستمهای الکتریکی بدست می آوریم، پس با بررسی همزمان آن با مشخصه گشتاور – سرعت موتور القایی روشهای بهبود راندمان این بار خاص را تحلیل می کنیم. با توجه به ضعف روش کنترل دبی با این روشها (به خصوص شیر فلکه) در نهایت روش کنترل دبی با استفاده از کنترل دور موتور القایی را پیشنهاد.

 

یکی از کاربردهای مهم موتور القایی،

ی برق – قدرت با مهندسی مکانیک – سیالات بوده و یکی از مصرف کنندگان بزرگ انرژی الکتریکی

، با افزایش و کاهش مقدار دبی و فشار سیال عامل در

راه پمپ استفاده میشود شیر فلکه مقاومت هیدرولیکی مسیر سیال را تغییر می دهد. و از یک طرف با ایجاد اصطکاک در

 

دقیق تر آن ضروری است.

  1. استخراج رابطه میان گشتاور، سرعت و دبی یک پمپ

در تحلیل بارهای مکانیکی، گشتاور بار از اهمیت خاصی در طراحی یا انتخاب موتور برخوردار است. لذا

اشاره

سرعت پمپ یک ضرورت است. بنابراین در قدم بعدی با دید مهندسی مکانیک و به منظور رسیدن به ساختاری متناسب با مشخصه های بار ماشینهای الکتریکی، مشخصه گشتاور – سرعت پمپ

پرده های درحال چرخش اتفاق می افتد بررسی دقیق چگونگی حرکت سیال داخل محفظه پمپ به آنالیز مثلث سرعتها روی پرده های پمپ مطابق شکل (۱) نیاز دارد.

 

 

شکل ۱- مثلث سرعت در خروجی پره های پمپ

با استفاده از  رابطه بین نیرو و اندازه حرکت یعنی با در نظر گرفتن اینکه مقدار

F=Δ(M×V)        (۱)

در این رابطه F نیرو، M حجم و V سرعت جسم می باشد که بردار نیرو و سرعت در یک راستا هستند. از طرفی داریم :

Qm=Qv×Y / g              (۲)

که در این رابطه : Qv دبی حجمی ، Y وزن مخصوص ، g شتاب جاذبه و Qm دبی جرمی می باشد.

از طرفی گشتاور (T) برابر حاصلضرب نیرو در شعاع دوران می باشد و با در نظر گرفتن این رابطه که گشتاور انتقال به سیال داخل پمپ.

طوری که خواهیم داشت :

با قرار دادن رابطه گشتاور ۳ در فرمول فوق و با

:

Hth= 1/g . U2 . (U2-Qv/2π.r2.b2.cotβ۲)

Tshaft = Pshaft / w = g.p.Qv.Hth/w    (۵)

که در این رابطه b2 شعاع خروجی پمپ می باشد به این ترتیب رابطه گشتاور پمپ گریز از مرکز بدست خواهد آمد.

Tshaft = ۱/  . p.Qv.r2w.(r2w-Qv/2πr2.b2 cot β۲)    (۶)

معادله

در حالت کلی داریم :

Tshaft = f(Qv.w)             (۷)

برای جلوگیری از تحلیل معادله در فضای سه بعدی ، ساده ترین راه، ثابت در نظر گرفتن مقدار سرعت است. این روش معمول ترین تکنیک در طراحی و استفاده از پمپهای گریز از مرکز در مکانیک سیالات می باشد.

 

  1. ارزیابی به کارگیری شیرفلکه به عنوان روش معمول کنترل دبی پمپ :

در روش معمول به کارگیری پمپها، سرعت دوران

سرعت دوران ثابت، نیاز مربوط به آن را رفع می نماید. بنابراین در چنین مواردی از میان انواع موجود بهترین پمپ را از لحاظ تامین

از پمپ استفاده می شودشکل ۲- پمپ گریز از

گشتاور و توان لازم برای مجموعه پمپ است، مقدار بارروی شفت هیچ تغییری

شود. ملاحظه می شود که در استفاده از شیر فلکه به

راه حلی مناسب و جایگزین ، مجددا” به سراغ معادله (۶) می رویم.

 

  1. ارزیابی روش کنترل دور موتور القایی به منظور کنترل دبی سیال :

با بررسی بردارهای سرعت در مثلث سرعتها

همراه معادله (۷) تشکیل یک دستگاه می دهند :

Tshaft = f1(Qv,w)

Qv=Qin=f2 (w)                   (۹)

بنابراین به منظور رسیدن به یک دبی مطلوب کافی است سرعت مورد نیاز برای این دبی را با استفاده از رابطه (۸) بدست

. در این روش نیازی به شیر فلکه نیست، بلکه باید

یک سرعت و متناظر با این سرعت دارای یک دبی مشخص می

که هر چند مقدار سرعت افزایش یابد، به همان نسبت مقدار دبی هم افزایش یافته و برای این افزایش سرعت و دبی به گشتاور بیشتری هم نیاز داریم. نکته باقی مانده، چگونگی حرکت روی این مشخصه است چنانچه محرک

در شکل (۳) را به دنبال دارد. با توجه به توضیحات پیشین، اگر بتوانیم به طریقی

 

برای تغییر نقطه کار و

منحنی c در شکل (۳) مشخصه گشتاور – سرعت به منطقه با گشتاورهای کمتر منتقل خواهد شد، منحنیهای بدست آمده به ازای ولتاژهای مختلف موتور (مشابه

موتور، نقطه کار جدیدی به دست خواهد آمد و امکان دستیابی به سرعتهای کمتر نیز میسر خواهد شد. البته تغییر ولتاژ ترمینال موتور نیز

 

به سادگی و ارزان قیمت بودن، تغییر ولتاژ ترمینال

Frequency) ترجیح داده می شود. در روش اخیر ولتاژ و فرکانس تغذیه استاتور طوری تغییر داده می شودکه نسبت آنها همواره ثابت بماند این مقدار متناسب با شار استاتور می باشد و

حالت ولتاژ متغیر، ولتاژ به میزان کمتری کم می شود و در عوض فرکانس تغذیه موتور نیز کاهش می یابد. روش کنترل دور موتور ازطریق تغییر

با محور سرعت به نقطه ای با سرعت کوچکتر از سرعت سنکرون منتقل می شود. در واقع قسمت خطی

نیمه هادیها و سوئیچینگ ، روشهای جدید با سرعت پاسخ بسیار سریع و دقت بالا به منظور کنترل دور موتور بیان می شود که از آن جمله می توان به انواع روشهای کنترل برداری و                      DTC (Direct Torque Control) اشاره کرد در این روشها به منظور اعمال تغذیه مناسب برای موتور می توان از .

اما از لحاظ میزان صرفه جویی انرژی الکتریکی ماندگار

 

 

شکل ۳- منحنی مشخصه گشت آور سرعت موتور در زمان طراحی و استفاده از شیر فلکه A و کنترل Vy ثابت B کنترل تغییر ولتاژ C

گسسته ای از درایوهای سرعت متغیر ایجاد می کند روش تغییر

 

برای درایوهای با ضریب بار بالا اقتصادی می باشد. همچنین جاروبکهای واسلیپ رینگها، خود تعمیرات و نگهداری سنگین را ایجاب می کنند، ضمن این که قابلیت اطمینان موتور نیز کاهش می یابد این روش در کتاب BEI توصیه نمی شود.

همانطور که

بار متغیری دارند، راندمان و ضریب توانشان کاهش می

ری از پمپ یا فن موتور توسط روشهای مکانیکی صورت می گیرد باز هم موتور تمام انرژی الکتریکی حالت عادی خود را مصرف و تبدیل به کار مکانیکی می کند. که این کار باعث

و راندمان افزایش می یابد. به این نکته نیز

برای موتور، موتور قادر خواهد بود در رنج بسیار وسیعی از سرعت (حتی در سرعتهای بسیار پایین) با دقت خوبی کار کند همچنین سرعت پاسخ موتور با تغییرات سریع شرایط کار افزایش می یابد.

به علاوه با بهبود ضریب توان ( البته با کمی افزایش هارمونیک) تلفات انرژی در کابلها و ترانسفورماتورهای تغذیه کاهش می

موتورها از ولتاژ خط تغییرات ولتاژ و عدم تعادل .

زمان راه اندازی یا تطبیق سرعت نرم می کند، محدوده کار را افزایش می دهد به نحوی که کارکرد موتور در سرعتهای خیلی پائین نیز مهار می شود و ضریب قدرت را تصحیح و گشتاور

توجه داشت که موتور به طور بهینه برای کار در شرایط نامی خود طراحی شده است و قسمتهای الکترونیکی به کار رفته با واحدهای کنترل و سوئیچینگهای قدرت در درایو باعث افزایش تلفات می شوند، به طوری که در بار

خواهد یافت اما خوشبختانه میزان افزایش راندمان در بارهای کم بیش از کاهش راندمان در سرعتهای حول نامی می باشد.

متن کامل در نسخه قابل خرید موجود است.[/tab][tab title=”قسمت هایی از متن (۳)”]

 مقایسه نتایج حاصل از روشهای مختلف کنترل دبی سیال :

به منظور بررسی و مقایسه روشهای کنترل شیر فلکه و کنترل به روش ولتاژ متغیر و v/f ثابت، نرم افزار صنعتی شبیه ساز الکترو پمپ گریز از مرکز تهیه شده که مشخصات

الکتریکی، راندمان و متغیرهای الکتریکی

در فوق به عنوان خروجی داده می شود. در بخش سوم این تحلیل میزان

داده شد در

می شود کمتر خواهد شد مطابق جدول (۳) اگر فرضا” فرایند به ۹۹ درصد دبی نامی نیاز

شیرفلکه توان مکانیکی و الکتریکی تغییر نخواهند کرد. اما در

ازروش .

اگر دبی سیکل ۱۰ درصد کم شود در جدول (۴) توان مکانیکی در هر دو روش دور متغیر ۲۶/۷۳ درصد نسبت به زمان استفاده از کنترل ولو کاهش می یابد. توان الکتریکی درروش تغییر ولتاژ ۱۵/۱۹ درصد کم می شود و با استفاده

لازم به ذکر است که ولتاژ ترمینال موتور را

ولتاژ متغیر، این محدودیت برای ولتاژ در نظر گرفته نشده است با توجه به نتایج جدول (۳) ، در

بار موتور کم باشد، استفاده از درایوهای دور متغیر پیشنهاد می شود.

۶ ارزیابی اقتصادی به کارگیری ASD

قبل از هر گونه پیشنهاد استفاده از درایوهای دور متغیر، باید یک ارزیابی اقتصادی در مورد.

باید میزان انرژی صرفه جویی شده را محاسبه کرده و آنرا با هزینه خرید و نصب

پس از گذشت یک سوم از عمر طرح قابل برگشت باشد استفاده ازدرایو دور متغیر منطقی است.

 

نتایج

روشهای کنترل دبی از طریق ایجاد شیر مکانیکی در مسیر عبور سیال (Volve Control) و با

و یا کاهش ولتاژ ترمینال استاتور از طریق تپ

قابل توجهی از مصرف انرژی الکتریکی کاست. به منظور بررسی و مقایسه انرژی مصرفی موتور و پمپ در روشهای کنترل ولو، ولتاژ متغیر و ASD نرم افزار

دلیل در شبیه سازی به روش V/F ثابت اکتفا شده است. روش تغییر دور موتور از طریق تپ ترانس تغذیه با توجه به محدودیت کاهش در ولتاژ ترمینال و همچنین افت شدید راندمان، برای دبی بالای ۹۹ درصد دبی نامی توصیه میشود. اما درایوهای دور متغیر، به دلیل اینکه در مقایسه .

و کاهش مصرف انرژی الکتریکی آن در مقایسه بالاتر است، برای مواردی که سیکل در اکثر مواقع احتیاج به دبی کمتر از ۹۹ درصد

گذاری اولیه حداقل پس از گذشت یک سوم عمر در نظر گرفته شده برای تجهیزات جبران شود.

مقدمه:

امروزه صنعت آب به جهت حفظ محیط زیست (استفاده

. لذا در این راستا استفاده از کنترل دورها بر روی پمپ ها در این  صنعت رو به فزونی گذارده و در حال حاضر سهم حدود %۱۶ از فروش کنترل دورها را به خود اختصاص داده است.

شکل ۱

شرکت وکن در زمینه ساخت کنترل دورها به صورت اختصاصی از سال ۱۹۹۳ تولید این محصول را شروع کرده و

آب، ذخیره و تصفیه و توزیع آن، جمع آوری فاضلاب و تصفیه .

تک تک فعالیت های این پروسه نقش مهمی را ایفا می کند و

ستم تامین می کند:

۱- استفاده بهینه از انرژی الکتریکی و حفظ محیط زیست

۲- محافظت الکتریکی موتورها

۳- محافظت ضربه های فشار آب در شبکه لوله ها و ضربات قوچی به هنگام متوقف کردن پمپ ها

۴- کاهش شک های مکانیکی در پمپ ها

۵- کنترل پذیر شدن فشار در لوله ها از جهت تنظیم و پیوستگی تغییرات فشار

۶- کاهش جریان راه اندازی در شبکه های برق رسانی به ایستگاه های آب

۷- حذف سیستمهای کنترل و اصطلاح ضریب قدرت خط

۸- کاهش در تجهیزات مکانیکی شامل شیرهای قابل کنترل، مخازن و ساده شدن شبکه های لوله کشی

۹- کاهش در استفاده از تجهیزات متعدد

و اینترنت

۱۰- خدمات طراحی مهندسی و خدمات پس از فروش شرکتها با سابقه ۱۵ سال در صنعت کنترل دور

به موضوع زیر توجه شده است:

الف) منحنی پمپ و سیستم و مباحث تاثیر دور متغیر

توان در روش های کنترل قلو

ج) کنترل دورها شرکت وکن و پرفورمنس های

محاسبه صرفه جویی انرژی

 

۱- مشخصه های سیستم پمپ و بار و طبقه بندی پمپ ها

منحنی مشخصه سیستم بار در شبکه های آبرسانی متشکل از

هداستاتیک و منحنی تلفات خط نشان داده شده است.

 

دو محور مختصات هد (Head) بر حسب متر (m) و فلو (Flow) بر حسب متر مکعب  بیان می گردند. منحنی مشخصه بارها معمولا با توجه به کاربرد به صورت ترکیبی از دو نوع منحنی فوق به فرم منحنی های سیستم نمایش داده شده در ذیل می باشند.

 

پمپ ها نیز عموما به دوسته کاربردی پمپ های جابجایی (پمپهای رفت و برگشتی – پیستونی – گردشی – اسکرو – دیافراگمی) و پمپ های دینامیکی (تورپوپمپها – توربو پمپ

دینمیکی با گشتاور متغیر شناخته می شود. منحنی پمپها در محورهای مختصاتی فلو و هد به فرمت ذیل می باشند.

 

دامنه کاربرد پمپهای دینامیکی در پروژه

و معمولا این پمپ ها نیازهای این صنعت را از جهت دبی و هد (Head) پوشش می دهند.

۲

باشد .

همچنین همانطوریکه مشاهده می کنید در دور حدود ۱۱۰۰ دور پایین تر پمپ دیگر هد کافی جهت پمپ مایع در سیستم ایجاد نمی کند و راندمان پمپ و دامنه فلو صفر می گردد

و مایع شدیداً گرم خواهد شد . توجه کنید که همواره بهترین روش کنترل دبی رگولاسیون سرعت بوده و از روش کنترل شیر بمراتب بازدهی بیشتری دارد چرا که پمپ در دور پایین تر علاوه بر صرفه جویی انرژی الکتریکی فشار هیدرولیکی روی چرخ پمپ ( براساس پروفایل فشار در داخل

با معکوس توان هفتم سرعت است . همچنین با کاهش سرعت لرزش و نویز کاهش یافته و عمر آبندی

پمپ ها در سرعت بالاتر از

از دور

پمپ ها در کاربرد دور متغیرها به جهت اینکه Seal مکانیکی مرسوم معمولاً در

دور محیطی چرخ از ۵ m/s کمتر نشود .

۷- پمپ های موازی

یکی دیگر از روشهای مؤثر مصرف انرژی در کنترل فلو مخصوصاً در سیستمهای که دارای

ورت موازی است . در روشهای قدیمی معمولاً تغییرات در مقدار فلو بصورت خاموش و روشن کردن پمپ ها ایجاد می گردد منحنی تغییرات فلو و هد در ترکیب دو یا چند پمپ در شکل زیر نشان داده شده است :

 

برای سیستمی که دارای هد بالا و تلفاتی است منحنی تلاقی بار سیستم با پمپ بصورت زیر است :

همانطوریکه در منحنی فوق مشاهده می نمائید سه نقطه کار  Flow 3 , Flow 2 , Flow 1 ، متناظر با شرایط کارکرد یک پمپ یا دو پمپ یا سه پمپ می باشد و بایستی توجه کنید که اندازه فلو برای سه پمپ سه برابر فلو یک پمپ نیست .

ضمن توجه نمائید که در حالت موازی کردن پمپها ممکن

قبولی از جهت تأمین منحنی NPSHR نباشد .

۸- کنترل ON/OFF پمپ های موازی

دراین روش کنترل فلو پمپ ها بصورت ON/OFF کار می کنند و نیاز به مخزن ذخیره می باشد و

نمی گیریم بدین جهت هیچگونه صرفه جوئی انرژی نیز نداریم و قطع و وصل متناوب پمپها

موتور را ایجاد می نماید توجه کنید دفعات قطع و وصل می بایست منطبق با دستورات سازنده پمپ باشد .

همچنین در این روش تنها با داشتن منبع ذخیره می توان از مزیت زمان خاموش بودن در زمان

مینیمم کردن مصرف انرژی بهتراست در فلو کمتری نسبت به حد مجاز عمل پمپ را انجام دهیم

پمپ در نصف میزان فلو برای دو دفعه در یک پریود زمانی ، مصرف انرژی آن حدود ۴/۱ می گردد .

۹-۱ کنترل فلو با روش شیر کنترل

با این روش کنترل می توان پمپ را بصورت پیوسته روشن نگه داشت و تنها توسط باز و بسته کردن شیر فلو مورد نیاز را تنظیم نمود.

کنترل فلو دراین روش در دوحالت شیر باز و شیر نیمه بسته در منحنی فوق نمایش داده شده است وقتی که شیر را کمی می بندیم تلفات اضافی اصطکاکی که متناسب با مربع فلو می باشد اضافه
می گردد .

در نقطه کار FLOW 2 اختلاف هد بین دو منحنی افت فشار روی شیر می باشد و انرژی بصورت تلفات مقاومتی روی شیر ظاهر می .

روی آن و در نتیجه هزینه های زمان کارکرد شیر

کردن تلفات حرارتی کاهش می یابد .

۹-۲ کنترل فلو با روش شیر Bypass

در این مدل کنترل پمپ به صورت دائم در ماکزیمم شرایط پروسه بوده و تنها یک شیر بای پاس

را می توان کنترل نمود ، البته در این روش توسط

مخزن مجدداً این مایع به ورودی پمپ منتقل می گردد .

در این روش راندمان بهتری نسبت به روش قبل داریم و معمولاً به جهت کارکرد پمپ در ناحیه Safe همواره شیر بای پاس را کمی باز می گذاریم تا پمپ در فلو صفر کار نکند .

 

 

۹-۳ کنترل فلو توسط درایوهای دور متغیر :

در این روش به جهت تبعیت درخواست

متناسب با

مصرف انرژی به حدود ۷۰% سرعت نامی میرسد .

 

البته در شکل فوق منحنی پمپهای رفت و برگشتی یا Positive Displacement نیز نشان داده شده است که دراین پمپها گشتاور بصورت ثابت و توان مصرفی بصورت خطی با سرعت متناظر
است .

 

همانطوریکه در منحنی سمت چپ ملاحظه می کنید منحنی شماره ۱ منحنی پمپ بوده و منحنی شماره ۲ منحنی سیستم بار به هنگام باز بودن شیر

دبی در هد بوده بنابراین مساحت مستطیل نمایش داده شده توان مصرفی P از شبکه برق می باشد .

حال به شکل دوم که در سمت راست می باشد توجه کنید ، در این شکل در ورودی سه فاز

در سرعت نامی خودکار می کند ( منحنی شماره ۱ ) و هنگامیکه پمپ توسط درایو سرعتش کم شده است ( منحنی شماره ۴ ) نشان داده شده است .

حال توان مصرفی ( P ) در این حالت با توجه به

لازم به ذکر است که فرمول محاسبه توان مفید در پمپها بصورت زیر می باشد .

( Kg/m3 ) جرم مخصوص r =

( m ) هد یا ارتفاع H =

( m3/s ) دبی Q =

( m/s2 ) شتاب جاذبه g =

برای توضیح بیشتر راجع به کنترل فلو توسط دور متغیر به مثال زیر توجه نمائید .

مسئله : توان مصرفی را در دو حالت کنترل فلو توسط درایو دور متغیر و کنترل فلو توسط شیر به هنگام کاهش ۳۰% فلو محاسبه نمائید ؟

 

در شکل فوق منحنی سمت چپ با استفاده از روش

یکی حدود ۰٫۸۷۵ محاسبه شده است.

متن کامل در نسخه قابل خرید موجود است.[/tab][/tabgroup]

[tabgroup][tab title=”قسمت هایی از متن (۴)”]

– آبیاری در مزارع ( Irrigation )

امروزه کارشناسان این صنعت برای توسعه آبیاری و مصرف بهینه آب در مزارع به جهت حفظ محیط

ذکر شده در روشهای آبیاری ذیل قابل انجام می باشد :

۱- آبیاری پیوسته ( Flood irrigation )

۲- روش آبفشانی ( Sprinklers )

۳- روش آبفشانی متحرک ( Movable Sprinklers )

۴- آبیاری قطره ای ( Droppess )

۵-

روشهای فوق در صورت نیاز به

نیز

روش آبفشانی متحرک نمایش داده شده است .

شکل ۱۹- روشهای آبیاری

۱۱- روشهای مختلف استفاده از درایو برای کنترل پمپ

۱۱-۱ روش مالتی مستر Multi Master

دراین روش

زمان یکی از این سه درایو عمل رگولاسیون را بر عهده می گیرند .

هر درایو ممکن است در یکی از این سه مد زیر باشد :

الف) رگولاسیون ( Master ) : عمل تنظیم فشار یا دبی را بر عهده دارد . درایو مستر درایوی است

نیاز می تواند به وضعیت رگولاسیون درآید .

ج) کار در سرعت متناظر با بار نامی .

تشریح کنترل در روش مالتی مستر

شکل ۲۰-کنترل مالتی مستر

در هنگام تنظیم فشار توسط یک درایو ، کنترل کننده PID با

به مقدار نامی اش رسیده باشد و هنوز بار مورد نیاز تأمین نشده باشد .

در

Standby رفته و عمل رگولاسیون را درایو قبلی ( اولویت قبل ) که اکنون دربار نامی کار می کند ، به عهده می گیرد .

 

شکل ۲۱- رگولاسیون در برنامه مالتی مستر

در صورتی که درایو آخر ( دو درایو دیگر در مد sleep باشند ) برای مدت مشخصی ( par2.1.17 ) ، به حداقل

که بار افزایش یابد و در آن صورت به حالت بیدار شدن ( Wake up ) خواهد رفت .

شکل ۲۲- نمودار Sleep و Wake-up در مالتی مستر

۱۱-۲ روش Multi Follower

در این روش حداکثر سه درایو با هم کار می کنند . سه درایو سرعت و بار سه پمپ که به طور موازی کار می

PID داخلی بوده مقدار مرجع و فیدبک به هر یک از

در هر یک از این سه مد باشد :

الف) رگولاسیون ( Master ) : عمل تنظیم فشار یا دبی را

یک درایو می تواند در این مد باشد )

ب) Standby : در این مد موتور درایو در وضعیت Stop بوده و درصورت نیاز می تواند به وضعیت رگولاسیون درآید .

ج) کار در سرعت متناظر با بار نامی .

شکل ۲۳- کنترل Multi Folower

تشریح کنترل در روش Multi Follower

هنگامی که یک درایو در هنگام تنظیم سرعت کنترل دور براساس تقاضای بار بیش از ظرفیتش مواجه .

–        عدم آگاهی مدیران صنایع از روشهای صرفه جوئی انرژی الکتریکی

–        ضعف دانش فنی مهندسین مرتبط با بهینه سازی مصرف انرژی

–        نگرانی از

موتورهای القائی سه فاز و یک فاز به دلیل تنوع  مصرف در کاربردهای زیادی مورد استفاده قرار می

منطبق بر مشخصه بار مکانیکی باشد .

۳-۱- تطابق موتور و بار

همانطور که در بالا

و بار انطباق بین مشخصه های موتور و مشخصه های بار متصل به محور موتور میباشد .

مشکل اصلی در صنایع کشور آن است که در اغلب

بار متصل به محور شان می باشد و با توجه به اینکه

از قبیل کابل کشی و نصب و راه اندازی و تعمیر خواهد شد .

از طرف دیگر در صورتیکه موتور انتخاب شده بزرگتر از حد لازم باشد در این صورت موتور در حالت بار کامل و یا نزدیک به بار کامل

سه فاز در صورت کاهش میزان بازدهی

این

اب موتور بزرگتر از حد لازم بر هزینه اولیه .

اتلاف انرژی اضافی) قابل توجه و بمراتب بیش از افزایش هزینه ثابت اولیه می باشد .

یک مثال  این موضوع را روشن خواهد کرد :

مثال : فرض می کنیم برای انجام یک کار مکانیکی  ، موتور القائی سه فاز با توان خروجی ۱۱۰ کیلو وات مناسب باشد و بجای آن موتور با توان ۱۳۲ کیلو وات انتخاب شود . اطلاعات زیر را مورد توجه قرار می دهیم :

–         بازدهی موتور در بار کامل = ۲/۹۴%

–         بازدهی موتور در ۳/۸۳% بار کامل = ۵/۹۲%

–         طول عمر مفید موتور = ۱۵ سال

–         ضریب کارکرد = ۸/۰

با انجام کمی محاسبات می توان نتیجه گرفت که مصرف انرژی در طول ۱۵

لحاظ اقتصادی حائز اهیمت فراوان بوده و لذا تطابق بین بار و موتور از اهمیت ویژه ای برخوردار است . انتخاب موتور بزرگتر از حداقل مورد نیاز به دلایل زیر غیر اقتصادی می باشد :

۱-     با افزایش توان موتور قیمت آن یعنی هزینه

توان موتور بدلیل پایین آمدن ضریب بار ، بازدهی

می یاید .

۳-۲- 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 ان باشد

–        مدت زمان روشن بودن موتور بیش از ۲۰۰۰ ساعت در سال باشد

–        گشتاور بار نسبتا ثابت بوده و موتور

۲۰ برابر قیمت موتور است[۱۶].  موتورهای با راندمان بالا علاوه بر صرفه جوئی انرژی معمولا مزیتهای

. هر چند که موتورهای با راندمان بالا تنها ۲ تا ۳ درصد راندمان را بهبود میدهند، اما اگر در انتخاب و بکارگیری آنها بجای یک موتور کل سیستم در نظر گرفته

میتوان به کارائی این موتورها بیشتر پی برد.

با راندمان بالا، به جای موتورهای استاندارد از رابطه زیر قابل محاسبه است:

در رابطه فوق hp توان موتور بر حسب اسب بخار، l ضریب بار( در صد از بار کامل تقسیم بر ۱۰۰)، hr ساعات کار در طول سال، c متوسط قیمت انرژی (قیمت هر کیلووات ساعت انرژی)، stdh راندمان موتور استاندارد (%)، و eeh راندمان موتور با راندمان بالا (%) است.

توصیه میشود هنگام خرید موتور و یا سفارش ساخت ماشین به سازندگان ماشین از موتورهای با راندمان بالا استفاده گردد. همچنین

زمان بازگشت سرمایه(به سال) در خرید این نوع موتورها، بطور ساده عبارت خواهد بود از:

۴- اقدامات مورد نیاز برای بهبود عملکرد سیستمهای مرتبط با الکتروموتورها

یک موتور معمولا با اجزا و سیستمهای دیگر

 

نیرو میگردد.

۴-۱-   کیفیت توان  Power Quality

مسائل کیفیت توان شبکه شامل کلیه اختلالات شبکه برق مثل عدم تقارن در ولتاژ، افت ولتاژ، چشمک زدن، اسپایک، سیستم ارت بد ،

زیر نظر داشته باشد.

۴-۲- تثبیت ولتاژ شبکه

تا آنجا که ممکن است باید ولتاژ اعمالی به

، عمر مفید موتور و راندمان میگردد [۶]. شکل(۱)

شکل(۱): بررسی تائیر تغییرات ولتاژ اعمالی به موتور روی تورک، جریان راه اندازی، جریان بار کامل، راندمان و ضریب قدرت

اگر ولتاژ موتور بیش از ۵% کاهش پیدا کند، راندمان بین

عمر عایق موتور را کاهش خواهد داد. در شکل(۲) عمر موتور در دماهای کار مختلف و با کلاسهای عایقی مختلف نشان داده شده است.

شکل (۲): بررسی تاثیر دمای کلافهای موتور روی عمر مفید آن برای موتورهای با کلاس عایقی مختلف

۴-۳-    عدم تقارن فاز

عدم تقارن فاز باید کمتر از ۱% باشد. عدم تقارن فاز بصورت زیر توسط NEMA تعریف شده است:

برای مثال اگر ولتاژهای فاز بترتیب ۴۶۲ و ۴۶۳ و ۴۵۵ ولت باشد. متوسط ولتاژ سه فاز

محاسبه خواهد شد:

۴-۴-        ضریب قدرت

ضریب قدرت پائین موجب افزایش جریان

ترتیب باعث کاهش ظرفیت سیستم تغذیه میشود [۷]. ضریب قدرت پائین ناشی از بار کم در شفت موتور است. در شکل (۳) منحنیهای ضریب قدرت برای بارهای مختلف و رنجهای توانی متفاوت موتورها آمده است[۸] . بوضوح مشاهده میشود با کاهش بار موتور ضریب قدرت تغییرات قابل توجهی میکند.

 

شکل (۳): تغییرات ضریب قدرت متناسب با بار موتور

۵- روشهای عملی برای افزایش بازدهی موتور

اشاره شد که بالا بردن بازدهی متوسط موتورهای القائی به لحاظ اقتصادی از اهمیت ویژه ای برخوردار است . بدیهی است نحوه عمل و دستیابی به نتایج مطلوب وابسته به نوع و اندازه موتور ، شرایط بارگذاری ،

القائی را می توان به دو دسته تقسیم نمود . دسته اول

القائی در حال کار در صنایع می شود .

اقدامات عملی ساده ای منجر به افزایش راندمان کار می گردد به عنوان مثال مقدار معمول جریان بی باری در موتورهای القائی سه فاز در محدوده ۳ تا ۵ درصد جریان نامی موتور است . ولی در بررسی های بعمل آمده مشاهده شده است که در اکثر موراد جریان بی باری موتور بیشتر از این مقدار بوده و در برخی موارد تا ۱۲% جریان نامی افزایش یافته است . این افزایش در جریان بی باری موتور بعلت عدم نگهداری صحیح از موتور است . در اکثر موارد این شرائط نامطلوب در حالات بارگذاری نیز مشاهده می شود. به این معنی که با اعمال بار مکانیکی غیر

از توان الکتریکی ورودی صرف تامین بار و قسمت دیگر آن برای غلبه بر اصطکاک مکانیکی مصرف می شود .

بدین ترتیب موارد زیر را در ارتباط با تلفات اهمی موتور میتوان بیان کرد :

۱-     تلفات اهمی موتور متغیر بوده و تابعی از میزان و نحوه بارگذاری موتور می باشد .

۲-    در بسیاری از موارد عدم نگهداری صحیح از قسمتهای چرخان موتور به ویژه بلبرینگ

و اعلام شده توسط سازنده بیشتر خواهد شود

۳-    افزایش جریان ورودی موتور موجب بالا رفتن

تلفات مکانیکی موتور دشواری محاسبه میزان  و تعیین منابع آن است .  بخش عمده تلفات مکانیکی در قسمت های چرخان موتور بوده و ناشی

محور ، میتوان تلفات مکانیکی موتور را به حداقل رساند بدین ترتیب در ارتباط با تلفات مکانیکی موتور میتوان موارد زیر را اظهار داشت :

  • میزان تلفات مکانیکی تابعی از شرایط
  • نکات فنی در عایق بندی موتور سیم پیچی شده
  • غیر اصولی در درآوردن سیم پیچی سوخته شده موتور نتایج بدی بدنبال دارد .

بعنوان یک اصل

دور موتور مناسب نیستند. اغلب این موتورها بدلیل آسیب هائی که به مدار مغناطیسی آنها در حین سیم پیچی وارد می شود از جریان بی باری بالاتر از حد معمول

های مجرب و ابزارآلات  مناسب استفاده شود . ضمناً تا .

با کنترل کننده دور موتور اجتناب گردد .

توصیه می شوداگر قصد تعویض این نوع موتورها را دارید و یا میخواهید موتورهای جدیدی تهیه کنید، موتورهائی تهیه کنید که راندمان بالاتری .

بصورت زیر بیان نمود :

–        عوامل موثر در مراحل طراحی و ساخت

–        عوامل موثر در بهره برداری

بررسی عوامل موثر فوق خارج از حوصله این مقاله است. یک مطالعه خوب از عوامل فوق توسط آقای دکتر اوروعی در سال ۱۳۷۳ انجام گرفته است .[F1] در اینجا بطور خلاصه به عوامل موثر در بهره برداری از موتور که به افزایش بازدهی آنها منجر خواهد شد اشاره میشود.در جدول(۱)  خلاصه ای از عوامل موثر در بازدهی موتورهای الکتریکی آمده است .

 

جدول (۱) عوامل موثر در بازدهی موتورهای الکتریکی

همان طور که مشاهده می شود مجموعه اقدامات ساده فوق خصوصاً اقداماتی که به عوامل وابسته به شرایط نگهداری موتور می شود می تواند منجر به صرفه جوئی اقتصادی قابل توجهی شود .

برای اطمینان یافتن از اینکه بازدهی موتورهای مستقر در صنایع و سایر کاربردها در حد مطلوب قرار دارد می توان نسبت به تدوین شناسنامه صنعتی برای هر موتور ( و بویژه موتورهای بزرگ) اقدام

نموده و با ثبت اطلاعات مورد نظر از جمله موارد زیر بازدهی این موتور ها را مورد بررسی قرار داد :

–         میزان بار (درصد از بار کامل)

–         میزان تغییرات بار ( درصد از بار کامل)

–         میزان تغییرات سرعت (درصد از سرعت سنکرون)

–         میزان تغییرات ولتاژ شبکه (درصد از ولتاژ نامی)

 

برای روشن شدن تاثیر اقدامات مختلف برای افزایش بازدهی موتورهای الکتریکی در جدول(۲)  نتایج قابل انتظار این اقدامات برای دسته ای از موتورهای القائی با توان خروجی ۲/۲ تا ۳۰ کیلو وات نمایش داده شده است[F1] .

 

جدول (۲) : اقدامات محتلف برای افزایش بازدهی موتورهای الکتریکی با توان ۲/۲ تا ۳۰ کیلو وات .

متن کامل در نسخه قابل خرید موجود است.[/tab][tab title=”قسمت هایی از متن (۵)”]

تکنولوژی الکترونیک  قدرت و درایوهای AC

تکنولوژی الکترونیک قدرت(Power Electronics)، بهره وری و کیفیت فرایندهای صنعتی مدرن را بی وقفه بهبود میبخشد. امروزه با کمک همین تکنولوژی امکان استفاده از منابع انرژی غیرآلاینده بازیافتی(Renewable Energy)، نظیر باد و فتو

از

ه جوئی انرژی الکتریکی وجود دارد[۱۷].

قدرت زمینه برای حضور آنها در کاربردهای صنعتی، حمل ونقل و حتی خانگی فراهم میگردد.

نیروی محرک بیشتر پمپها و  فن ها  موتورهای القائی هستند که در دور ثابت کار میکنند.

است . درایوها

. برای این منظور یک درایو نخست برق شبکه را به ولتاژ DC تبدیل کرده و سپس آنرا با

قسمتهای اصلی یک درایو ولتاژ پائین نشان داده شده است. همانطور که مشاهده میکنید قسمت اینورتر متشکل از سوئیچهای قدرتی است که

کرده اند. در واقع با معرفی سوئیچهای قدرتی چون IGBT .

کیفیت شکل موج خروجی درایو میتواند سبب اتلاف حرارتی اضافی ناشی از مولفه های هارمونیکی فرکانس

Torque Pulsation در موتور گردد. با این حال درایوهای امروزی بدلیل استفاده از سوئیچهای قدرت سریع این نوع مشکلات را عملا حذف کرده اند.

شکل(۴): ساختمان یک کنترل کننده دور موتور ( فقط قسمتهای قدرت نشان داده شده است).

کنترل کننده های دور موتورهای

. مزیت دیگر کنترل کننده های دور موتور توانائی آنها در عودت دادن انرژی مصرفی در ترمزهای مکانیکی و یا مقاومت های الکتریکی به شبکه می باشد . در چنین شرائطی با استفاده از کنترل کننده های

معادل هزینه سرمایه گذاری سیستم بازیافت انرژی می شود .

۹- کنترل کننده های دور موتور

تا اینجا درمورد مجموعه اقداماتی که  برای

 

را نشان میدهد. در این قسمت از مقاله در مورد تاثیر استفاده از کنترل کننده های دور موتور در کاهش مصرف انرژی صحبت خواهیم کرد. سعی میکنیم با استفاده از تعدادی مثال اهمیت

موضوع

ند مورد نظر از اتلاف انرژی ایجاد شده در تنظیم کننده های مکانیکی جلوگیری نمود . با استفاده از درایو موتور به بار تطبیق داده شده ، و هر گونه نیاز به خاموش و

و با توجه به اینکه صرفه جوئی ناشی از بالا بودن بازدهی تنها بصورت کاهش هزینه راهبری

کاربرد سه سال متغیر خواهد بود .

متاسفانه در اکثر موارد مهمترین عامل در انتخاب

سازی هزینه اولیه انتخاب می شود. در حالیکه در طول عمر مفید آن هزینه قابل توجهی صرف انرژی تلف شده و یا تعمیر و نگهداری می شود .

در شکل(۵) میزان استفاده از کنترلرهای دور متغیر نشان داده شده است.

روبوتها و ماشینهای ابزار نمونه هائی از کاربردهای با دینامیک بالا هستند. در این کاربردها روشهای کنترلی برداری استفاده

مزایای موتور DC از جمله پاسخ گشتاور سریع

مطلوب، متناسب با کاربرد انتخاب میگردد. در شکل(۶) خلاصه ای از انواع روشهای کنترل موتورهای AC نمایش داده شده است.

شکل(۶): خلاصه ای از انواع روشهای کنترل موتورهای AC

۱۰- مزایای استفاده از کنترل کننده های دور موتور

مزایای استفاده از کنترل کننده های دور موتور هم در بهبود بهره وری تولید و هم در صرفه جوئی مصرف انرژی در کاربردهائی نظیر فنها ، پمپها، کمپروسورها و دیگر محرکه های کارخانجات ، در سالهای اخیر کاملا مستند سازی شده است. کنترل کننده های دور

زیر به مزایای استفاده از کنترل دور موتور اشاره میشود:

۱-   در صورت استفاده از کنترل کننده های دور موتور بجای کنترلرهای مکانیکی، در کنترل جریان

اقتصادی آن موجب کاهش آلاینده های محیطی نیز میشود.

۲-    ویژگی اینکه کنترل کننده های دور موتور قادرند موتور را نرم راه اندازی کنند موجب میشود علاوه بر کاهش تنشهای الکتریکی روی شبکه ، از شوکهای مکانیکی به بار نیز جلو گیری شود. این شوکهای مکانیکی میتوانند باعث استهلاک سریع قسمتهای

افزایش عمر مفید محرکه ها و قسمتهای دوار منجر خواهد شد.

۳-   جریان کشیده شده از شبکه در هنگام راه اندازی موتور با استفاده از درایو کمتر از ۱۰% جریان اسمی موتور است.

۴-     کنترل کننده های دور موتور نیاز به

پائین کار کند . کار در سرعتهای کم منجر به کاهش هزینه های تعمیر و نگهداشت ادواتی نظیر بیرینگها، شیرهای تنظیم کننده و دمپرها خواهد شد.

۶-   یک

بر آن از مسائلی چون لرزش و تنشهای مکانیکی نیز جلو گیری خواهد شد.

۷-   کنترل کننده های دور مدرن امروزی با مقدورات نرم

مختلف صنعتی ارائه دهند.

۱۱- مدیریت بهینه سازی مصرف انرژی و نقش کنترل کننده های دور موتور

امروزه در کشورهای صنعتی الزامات زیست محیطی

با بازدهی بالا، استفاده از کنترل کننده های دور موتور در کاربردهائی که اتلاف انرژی در آنها زیاد است، بازیافت انرژی از پروسه های حرارتی و نظایر انها میشود. نتایج اعمال چنین اقداماتی نشان میدهد در موارد زیادی ، و بخصوص در جاهائی

های دور موتور  علاوه بر انعطاف پذیر نمودن کنترل فرایند، تاثیر قابل توجهی در کاهش مصرف انرژی داشته است. در بسیاری از موارد زمان بازگشت سرمایه بین یک تا سه سال میباشد.

کمتر از ۱۰% موتورها مجهز به درایو هستند. در حالیکه در بیش از ۲۵% آنها استفاده از درایو توجیه اقتصادی دارد[۱۶].

بر اساس مطالعات انجام گرفته توسط اتحادیه اروپا [۱۰] تا سال ۲۰۰۵ میلادی پتانسیل

جوئی دارای توجیه اقتصادی حدود ۶۳% است. نتایج چنین مطالعاتی را بطور خلاصه در جدول(۳) مشاهده میکنید.

جدول(۳): پتانسیل فنی و اقتصادی صرفه جوئی انرژی با استفاده از موتورهای با راندمان بالا(EEM) و کنترل دور(VSD) در کشورهای عضو اتحادیه اروپا تا سال ۲۰۰۵٫

 

نموده است. که نتایج آنرا در شکل(۷)  مشاهده میکنید.

شکل(۷): پتانسیل صرفه جوئی اقتصادی درکشورهای عضو اتحادیه اروپا به تفکیک نوع بار

۱۲- پمپها و فنها

چیزی حدود ۴۰ درصد انرژی مصرفی در بخش صنعت در پمپها و فنها مصرف میشود. برای مثال در انگلستان ترکیب مصرف کنندگان انرژی در موتورها و در کاربردهای صنعتی بصورت زیر است[۱۵].

شکل(۸): میزان انرژی مصرفی توسط بارهای مختلف در انگلستان

اغلب این سیستمها از موتورهای القائی با روتور قفس سنجابی استفاده میکنند. و  خروجی

بکار رفته در اغلب این ادوات از مقدار مورد نیاز بزرگتر بوده و سیستمهای مکانیکی تنظیم کننده جریان سیالات در آنها بسیار تلفاتی میباشند. به این عوامل باید هزینه های قابل

عامل مهمتری در تصمیم گیری برای انتخاب سیستمهای پمپ بشمار میرود.

شکل(۹): مقایسه انرژی مصرفی کنترل فلو با شیر و درایو

انتخاب پمپ ها معمولا بر اساس حداکثر دبی مورد انتظار صورت میگیرد. در حالیکه اغلب اوقات هرگز فلوی ماکزیمم مورد استفاده قرار نمیگیرد. این امر منجر به بزرگ شدن پمپ ها شده و بدین ترتیب مقدمات کار برای اتلاف انرژی و استهلاک هر چه سریعتر سیستم های پمپ فراهم میشود. اگر یک پمپ در دور نامی خود کار کند و دبی خروجی پمپ به مصرف برسد سیستم در راندمان مطلوب خود کار خواهد کرد. اما اگر تنها ۵۰ درصد دبی حداکثر مورد نیاز باشد چه اتفاقی خواهد افتاد؟ بدیهی است که در این

در پمپ ها را با اعمال تغییر دور موتور ،

با استفاده از شیرهای تنظیم کننده مکانیکی و دمپرها میشود.  در شکل(۹) تفاوت دو روش در میزان مصرف انرژی نشان داده شده است.

۱۳- قوانین افینیتی در کاربردهای پمپ و فن

. پمپ هم به میزان زیادی تغییر میکند، ولی

سرعت متناسب است. از سوی دیگر با کاهش دور نویز و نوسانات سیستم نیز کاهش پیدا میکند.

درشکل (۱۵)  میزان مصرف انرژی در یک پمپ در پنج حالت : با استفاده از شیر برگشتی، با استفاده از شیر خفه کن،  با قطع و وصل پمپ، با استفاده از کوپلینگ هیدرولیک، و با استفاده از کنترل کننده دور موتور نمایش داده شده است. با توجه به این شکل

از دبی خروجی پمپ به وروی آن عودت داده میشود. بدیهی است که در این حالت توان مصرفی برای هر

بعنوان یک برخورد اولیه در کاهش سریع مصرف انرژی، مجهز نمودن این نوع فنها و پمپها به درایو میباشد.

نکاتی که باید در طراحی سیستمهای پمپ مورد توجه قرار گیرند عبارتند از:

– سیستم را بزرگ انتخاب نکنید. حتی اگر بعدها نیاز به توسعه پیدا کردید. باز مطلوب آن است که بعدا کنار سیستم موجود

– توجه کنید که هزینه های خرید پمپ در مقایسه با هزینه های انرژی آن در طول عمر پمپ ناچیز است. پس پمپهای با راندمان بالا را استفاده کنید.

– از درایو برای کنترل فلو استفاده کنید

– بجای استفاده از یک پمپ بزرگ از تعدادی پمپ کوچک بطوریکه مجموع آنها ظرفیت مورد نیاز را

در صورت عدم نیاز به ظرفیت اضافی آن را از مدار خارج کنید.

۱۴-  مثال از محاسبات صرفه جوئی انرژی در فن

برای روشن شدن تاثیر استفاده از درایو در کاربرد فن به مثال

وانین حاکم بر فن که موسوم به قوانین افینیتی (Affinity Laws ) میباشد:

Eq. 1:   (N1 / N2)   =  Q1 / Q2

Eq. 2:   (N1 / N2)=  P1 / P2

Eq. 3:   (N1 / N2)2  =  T1 / T2

Eq. 4:   (N1 / N2)3  =  HP1 / HP2

در معادلات فوق N معرف سرعت،  Q معرف میزان جریان سیال، T معرف گشتاور، HP معرف توان مصرفی و P معرف فشار است.

حال فرض

زیر در نظر میگیریم:

 

 

بدون استفاده از درایومیزان انرژی مصرفی در هر هفته برابر است با:

با استفاده از درایومیزان انرژی مصرفی در هر هفته برابر است با:

میزان صرفه جوئی انرژی در سال برابر است با:

و اگر ارزش هر کیلووات ساعت انرژی را ۴ سنت در نظر بگیریم ارزش انرژی صرفه جوئی شده برابر خواهد بود با:

 

۱۵- یک مطالعه موردی در ایران:

 گزارشی

 

فنها در صنعت سیمان کاربرد گسترده ای دارند. و برای انتقال گازهای ناشی از فرایند تولید سیمان و یا نتقال مواد از آنها استفاده میشود. از آنجائی که شرائط فرایندی با توجه به تغییرات پارامترهای آن ثابت نمی باشد.

از متداول ترین روشهای کنترلی که برای فلوی گاز در فن ها تا بحال مورد استفاده قرار گرفته است،

نداشته است. در صورتی که کنترل فلوی گاز با استفاده از کنترل دور فن، علاوه بر کارائی بهتر بمیزان زیادی در مصرف انرژی الکتریکی فن صرفه جوئی انرژی ایجاد خواهد کرد.

بعنوان مطالعه موردی فن های پیش گرمکن واحد ۲ سیمان آبیک مورد بررسی قرار میگیرد.

جوئی در این فن ها بدست اید از دو روش:

۱- محاسبه توان با استفاده از پارامترهای بدست آمده از فرایند

۲- اندازه گیری توان موتور درایو

استفاده کرده و یک بررسی مقایسه ای بین ایندو بعمل می آ وریم. برای محاسبه توان از رابطه معمول آن:

استفاده کرده ایم. پارامترهای مورد نیاز برای محاسبه نیز در فرایند و در شرائط نرمال بهره وری اندازه گیری شد.

Q = 327,000  m3/h        فلوی گاز

P1= -560 mm WG          فشار هوا قبل از دریچه(شرائط فرایند)

Pl1= -1100 mm WG        فشار هوا بعد از دریچه و قبل از فن

.که حذف دریچه ورودی و استفاده از کنترل دور میتواند شرائط کار فن را به شرائط فرایند نزدیکتر کرده و در آنصورت در مصرف انرژی فن کاهش قابل ملاحظه ای مشاهده خواهد شد. نهایتا بر روی فن شماره ۳۶ کنترل دور نصب شد و در حالیکه دور فن روی ۶۸۰RPM تنظیم شده بود شرائط فرایندی مشابه با حالت بدون کنترل دور فراهم شده و تولید نیز به حالت نرمال رسید.

در این حالت  شرائط دریچه ۱۰۰% باز و مقدار توان مصرفی موتور ۵۶۰KW قرائت گردید. همانگونه که انتظار داشتیم با استفاده از کنترل دور توانستیم توان فن را به شرائط بهره برداری قبل رسانده و توان مصرفی را بمیزان زیاد کاهش دهیم. انتظار میرود با توجه به میزان سرمایه گذاری انجام شده جهت تهیه کنترل دور مورد نیاز، زمان بازگشت سرمایه ۳ سال باشد.

متن کامل در نسخه قابل خرید موجود است.[/tab][tab title=”قسمت هایی از متن (۶)”]

سیتمهای تهویه مطبوع

موضوع صرفه جوئی انرژی در دنیای

تهویه مطبوع هتلها نیز خود را مطرح کرده است. در این مکانها امکان صرفه جوئی انرژی تا مرز ۵۰ درصد روی سیستمهای HVAC  یا  سیستمهای حرارتی و هواسازی و تهویه مطبوع ، وجود دارد. و سرمایه گذاری اولیه در مدت دو سال از محل صرفه جوئی انرژی قابل بازیابی میباشد.

۱۷- ماشین تزریق پلاستیک

در یک ماشین تزریق پلاستیک استفاده از کنترل کننده دور

این مطلب به دیاگرام زیر توجه میکنیم:

 

شکل (۱۶) مصرف انرژی در یک سیکل کاری ماشین تزریق پلاستیک- بدون استفاده از درایو

در دیاگرام فوق مصرف انرژی در یک سیکل کاری

موتور میتوان توان تلفاتی ماشین را

با کنترل کننده دور موتور نمایش داده شده است:

شکل (۱۷) مصرف انرژی در یک سیکل کاری ماشین تزریق پلاستیک- با استفاده از درایو

با مقایسه دو دیاگرام مشاهده میشود که مصرف انرژی  از ۴۲ کیلوات ساعت به ۲۷ کیلووات ساعت تقلیل پیدا کرده است

۱۸- صرفه جوئی انرژی در تاسیسات آب و فاضلاب

شرکت Vacon سازنده درایوهای AC گزارش کرده است [۱۲] که درسیستم تصفیه فاضلاب شهر گرومز سوئد با استفاده از درایو ۴۰٫۵% صرفه جوئی انرژی بدست آوده است. این درحالی است که در سیستم فوق و با استفاده از درایو  مصرف مواد شیمیائی نیز ۵۳% کاهش پیدا کرده است. اینک شرکت Vacon را ه حلهای جامعی

اطلاعات بیشتر در این زمینه با شرکت پرتوصنعت تماس بگیرید.

۱۹- کمپرسورها

شرکت اطلس کوپکو موفق شده است با استفاده از درایو مصرف انرژی کمپروسورهای تولیدی خود را بمیزان ۳۵%  کاهش دهد. در کنار این

محدود نماید و ضریب قدرت را به بیش از ۹۵% برساند. و بدین ترتیب این کمپروسورها نیازی با خازنهای اصلاح ضریب

رقابتی یک بنگاه اقتصادی میباشد.

۲۰- نیروگاهها

در نیروگاهها پتانسیل قابل توجهی برای صرفه جوئی انرژی وجود دارد. مصرف داخلی نیروگاههای بخاری میتواند بین ۵ تا ۱۴ درصد انرژی تولید شده توسط نیروگاه باشد. این میزان انرژی عمدتا در ID فن، FD فن، فید پمپ، فنهای کولینگ تاورف پمپهای سیرکولاسیون و خنک کن مصرف میشود. یک مطالعه موردی از نیروگاههای هند نشان میدهد[۱۴] که از مجموع ۲۲ واحد نیروگاهی ۲۱۰

است که ارزش سرمایه گذاری ولیه ۷/۲۵ میلیون دلار بوده است. و بدین ترتیب میتوان انتضار داشت که در کمتر از ۳/۲ سال سرمایه گذاری اولیه مستهلک شده و عواید سرشاری نصیب نیروگاهها گردد. در جدول(۴) خلاصه ای از این بررسی را مشاهده میکنید.

جدول(۴): بررسی نتایج استفاده از درایو در برخی از کاربردهای با مصرف انرژی بالا بمنظور کاهش مصرف داخلی نیروگاهها در کشور هند

۲۱- سیمان

در ایران حدود ۹% انرژی الکتریکی صنعتی در صنایع سیمان مصرف میشود. مطالعاتی که

آن خیلی بالا است. در شکل(۱۸) شدت انرژی الکتریکی مورد نیاز در صنایع سیمان ایران برای تولید هر تن سیمان با بهترین حالت جهانی آن نشان داده شده است. و در جدول   ) ۵ ( خلاصه ای از این مطالعه نشان داده شده است.

شکل(۱۸): پتانسیل صرفه جوئی در مصرف انرژی الکتریکی در صنایع سیمان ایران در مقایسه با بهترین حالت جهانی آن (Kwh/Ton)

جدول (۵ب) پتانسیل صرفه جوئی سالانه انرژی الکتریکی در صنایع منتخب سیمان ایران در مقایسه با استاندارد جهانی

اطلاعات فوق نشان می‌دهد که در هر کارخانه سیمان می توان حدود ۱٫۵ میلیون دلار در هر سال در مصرف انرژی الکتریکی صرفه‌جوئی نمود و اگر تعداد خطوط تولید سیمان

بدست آوردن این نتایج ارزش هر کیلووات ساعت انرژی الکتریکی ۶ سنت در نظر گرفته شده است. هر جند که این مقدار صرفه جوئی انرژی تنها با استفاده از درایو بدست نمی آید ولی استفاده از درایو سهم عمده ای در این صرفه جوئی خواهد داشت.

۲۲- قابلیتهای کنترل کننده های دور موتور مدرن

درایوهای مدرن امروزی بر اساس تکنولوژی مدولار ساخته میشوند. این امر هم در قسمتهای سخت افزاری و هم در قسمتهای

کنترل سرعت و یا کنترل گشتاور بسهولت مورد استفاده قرارداد. بطوریکه سادگی  و استحکام موتورهای القائی

استفاده میکنند اما بدلیل استاتیک بودنشان هزینه های نگهداشت زیادی به صنعت تحمیل نمی کنند.

درایوهای مدرن قادرند بطور اتوماتیک فلو ی مغناطیسی در موتور را در سطح بهینه ان نگهدارند. این

صرفه جوئی انرژی خواهد شد.

درایوهای مدرن امروزه در کاربردهای فیدبک و سرو نیز بسهولت بکار گرفته میشوند. ساختار مدولار آنها بگونه ای است که میتوان متناسب با کاربرد از کارتهای اختیاری استفاده نمود. این کارتها امکان تطبیق درایو با کاربرد مشتری را فراهم می آورند. در کنار این مقدورات سخت افزاری باید به برنامه های نرم افزاری متعددی نیز اشاره نمود، که معمولات توسط سازندگان درایو برای نیازهای مختلف صنعتی ارائه میشود.

باس به عنوان یک فیلدباس باز( Open ) ، در

با استفاده از Profi Drive بسهولت سازگاری خود را با پروفی باس برقرار میسازند.

درایوها علاوه بر ماموریتهای اصلی خود قابلیتهای بیشمار دیگری نیز دارند که از جمله میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

–        حفاظت کامل الکتروموتور در مقابل اضافه جریان و نوسانات ولتاژ

–        انعطاف پذیری در کنترل پروسه

–        سازگاری با نیازهای کاربردی موتور

سیستم نرم افزاری درایوهای ساخت شرکت Vacon  از دو لایه تشکیل شده است. لایه اول نرم افزار سیستم و لایه دوم جهت توسعه نرم

و با آماده نمودن صدها برنامه کاربردی به کاربر کمک میکند بسهولت برنامه

به نرم افزارهای کاربردی زیر اشاره نمود:

 

۲۲-۱-  نرم افزار کاربردی کنترل پمپ و فن

همانطور که از نام آن پیداست، این برنامه کاربردی جهت کنترل یک یا چند فن یا پمپ بکار

بکار میگیرد.

۲۲-۲-  نرم افزار کاربردی کنترل سطح پیشرفته

این نرم افزار کاربردی جهت کنترل دقیق سطح سیال در مخازن بکار میرود. این نرم افزار نیز بطور اتوماتیک تعدادی پمپ را مدیریت میکند.

۲۲-۳-  نرم افزار کنترلی Master Follower

این برنامه قادر است تورک مورد نیاز بار را در تعدادی موتور تسهیم نماید. این موتورها متفقا یک بار را درایو میکنند. و این برنامه ناظر به هماهنگی دقیق آنها در تامین گشتاور مورد نیاز بار است

۲۳- درایوهای دور متغیر VACON مصداقی از درایوهای مدرن

کنترل کننده های دور موتور ساخت شرکت وکن نمونه کاملی از درایوهای مدرن امروزی است[۳]. درایوهای وکن دارای ساختاری کاملا مدولار بوده و به کاربر اجازه میدهد با استفاده از نرم افزار قدرتمند داخلی، که بر اساس استاندارد  IEC 611131-3 کار میکند،

منحصر بفردی است که  درایوهای وکن را تبدیل به  نمادی از درایو حرفه ای برای هزاره

با این درایوهای قدرتمند با شرکت    پرتو صنعت تماس بگیرید.

۲۴- مسائلی که درایوهای دور متغیر بوجود میاورند.

هر چند که درایوها مزایای زیادی دراند ولی در انتخاب و بکارگیری آنها باید دقت کافی به

صنایع به استفاده از آنها در صرفه جوئی انرژی میباشد[۱۰] .

درایوهای ولتاژ متوسط (Medium Voltage Drives) از تکنولوژی ساخت پیچیده ای برخوردارند. اینها معمولا ترکیبی از الکترونیک قدرت، کنترل، میکروکامپیوترها، ترانسفورماتورها و فیلترها میباشند. پر واضح است که ارزیابی این اجزا و انتخاب درایو نهائی امری دشوار و نیازمند زمان و بسیج کارشناسان متخصص خواهد بود. با این حال چهارچوب ساده زیر

قرارگیرد. بر این اساس مطابق شکل(۱۹) مسائل جانبی درایو را طبقه بندی نموده و ملاکهائی برای ارزیابی آنها تعیین میکنیم.

شکل(۱۹): چهارچوب پیشنهادی برای ارزیابی درایوهای ولتاژ متوسط با توجه به آثار جانبی آنها

ملاک اول تضمین میکند که شبکه برق کارخانه تحت تاثیر عملکرد درایو قرار نگیرد.

منطقه ای را بدنبال داشته باشد.

توصیه میشود استانداردهای IEEE519 در درایوهای ولتاژ متوسط یا Medium Voltage

. همچنین لازم است ضریب قدرت درایو در تمام رنج تغییرات دور بالای ۹۵% باشد.

ملاک دوم تضمین میکند که برق خروجی از درایو تنشهای ولتاژ و جریان اضافی به موتور تحمیل نخواهد کرد. تنشهای ولتاژ میتواند عایق موتور را تحت فشار قراردهد. از

القای جریانهای مخرب در بیرینگهای موتور شده و فرسایش سریع آن را بدنبال داشته باشد. مضافا اینکه جریانهای هارمونیکی

درایو، و شکل موج پائین ولتاژ ورودی در ترمینالهای موتور را مشاهده میکنید. دامنه اسپایکهای ولتاژ حدود ۱۵۰۰ ولت است. این اسپایکها میتوانند عایق موتور را تحت فشار قرار دهند.

شکل(۲۰): شکل موج خروجی از یک درایو و اسپایکهای ناشی از عملکرد سوئیچهای قدرت و خازنهای پراکندگی سیستم:

شکل موج

موج ورودی موتور

یک معیار خوب برای کیفیت توان خروجی درایو را میتوان محدودیت طول کابل موتور به درایو قرار داد. اغلب سازندگان درایو محدودیت های زیادی در طول کابل درایو به موتور اعمال میکنند. آنها میگویند اگر

میکنیم:

–        طول کابل خروجی از درایو به موتور نباید از سوی سازنده درایو محدود گردد.

–        حتی الامکان در خروجی درایو

موجود بوده و نیازی به کار مهندسی جهت تطبیق درایو به موتور نباشد

متن کامل در نسخه قابل خرید موجود است.[/tab][/tabgroup]

[tabgroup][tab title=”منابع” icon=”fa-pencil-square-o”]- دکتر هاشم اورعی،”بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورهای صنعتی” مرکز تحقیقات نیرو، ۱۳۷۳٫

F2 – کاظم دولت آبادی، “ارزیابی و انتخاب درایو Medium Voltage”، شرکت پرتوصنعت، ۱۳۸۲٫

۱-     http://www.greenbusiness.com

۲-     http://www.magnumllc.com/results.asp

۳-     http://www.vacon.com

۴-      Howard W. Penrose, ”A novel approach to industrial assessments for improved energy, waste stream, process and reliability”, Kennedy-Western University, 1999.

۵-     Shawn McNulty, Bill Howe, “Power Quality Problems and Renewable Energy Solutions”, ۲۰۰۲٫

۶-     “Optimizing your motor-driven systems”,motor.doe.org.

۷-     “Reducing power factor cost”,motor.doe.org.

۸-     Determining Electric Motor Load and Efficiency”, motor.doe.org.

۹-     Dipl.Ing.(FH) Hugo Stadler ,“Energy Savings by means of Electrical Drives”, Loher GmbH.

۱۰-Anibal T. De Almeida, Paula Fonseca, & others,“Improving the penetration of Energy-Efficient Motors and Drives”, University of Coimbra, Department of Electrical Engineering.

۱۱-A.Shirazi, “ Potential Fro Implementation Of Energy Saving Measures In Selected Cement Factories    In Iran “, Flensbusg University , Germany , March , 2002.

۱۲-“Lower energy and chemicals costs at swedish sewage treatment plant”,  http://www.vacon.com/what/swtplen.html.

۱۳-http://www.water.vacon.com/

۱۴-“Environmentally sound energy efficient strategies: a case study of the power sector in India “, http://www.uccee.org/Workpapers/execsum6.htm.

۱۵-“Variable Speed Driven Pumps: Best Guide Practice”, http://www.bpma.org.uk/Latest.asp

۱۶-Kevin Wright,”Energy Solutions,”Rockwell Automation, July 2002.

Bimal K. Bose,”Energy, Environment, and Advances in Power Electronics,” IEEE Trans. Power Electronics, VOL. 15, No. 4, July 2000

۱۷- الکترونیک قدرت و کنترل ماشین های الکتریکی AC

تالیف: B.K.Bose ، مترجمان: دکتر ابوالفضل واحدی – دکتر ….

۱۸- الکترونیک صنعتی، سیریل لندر

۱۹- کنترل موتورهای الکتریکی با مبدل های الکترونیک قدرت G.K.Dubey

۲۰- الهام صادقیان : «کنترل سرعت موتور القایی به روش DTC» پایان نامه کارشناسی ارشد قدرت دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی.

۲۱- اروینگ اج شیمز : «مکانیک سیالات» ترجمه مجتبی ضیایی.

۲۲- برنامه کاربردی پمپ، مقاله مهندس مجید زمانی، شرکت پرتو صنعت.[/tab][/tabgroup]

خرید و دانلود فوری

نسخه کامل و آماده
6900تومانبرای دریافت نسخه کامل

252 صفحه فارسی

فونت استاندارد/b yagut/14

فرمت فایل WORDوPDF

دارای ضمانت بازگشت وجه

نسخه قابل ویرایش+نسخه آماده چاپ

دریافت فوری + ارسال به ایمیل

اینورتر
اینوترهای تک فاز
اینورترهای سه فاز
اینورترهای منبع جریان
منابع جریان
انواع روشهای کنترل برداری
. استخراج رابطه میان گشتاور، سرعت و دبی یک پمپ
تثبیت ولتاژ شبکه
نیروگاهها
مدیریت بهینه سازی مصرف انرژی و نقش کنترل کننده های دور موتور
مزایای استفاده از کنترل کننده های دور موتور
کنترل ON/OFF پمپ های موازی
پمپ های موازی
راندمان پمپ
نیازهای عملیاتی پمپ ها
پرفورمنس مکش پمپ
تاثیر سرعت متغیر پمپ روی منحنی عملکرد آن
مشخصه پمپ های روتودینامیک
مشخصه های سیستم پمپ و بار و طبقه بندی پمپ ها
قابلیتهای کنترل کننده های دور موتور مدرن
نرم افزار کاربردی کنترل پمپ و فن
نرم افزار کاربردی کنترل سطح پیشرفته
–  نرم افزار کنترلی
درایوهای دور متغیر VACON مصداقی از درایوهای مدرن
مسائلی که درایوهای دور متغیر بوجود میاورند – 
نرم افزار کنترلی Master Follower
درایوهای دور متغیر VACON مصداقی از درایوهای مدرن
منابع
+ فهرست فارسی۱
اینورتر
اینوترهای تک فاز
اینورترهای سه فاز
اینورترهای منبع جریان
منابع جریان
انواع روشهای کنترل برداری
. استخراج رابطه میان گشتاور، سرعت و دبی یک پمپ
تثبیت ولتاژ شبکه
نیروگاهها
مدیریت بهینه سازی مصرف انرژی و نقش کنترل کننده های دور موتور
مزایای استفاده از کنترل کننده های دور موتور
کنترل ON/OFF پمپ های موازی
پمپ های موازی
راندمان پمپ
نیازهای عملیاتی پمپ ها
+ فهرست فارسی ۲
پرفورمنس مکش پمپ
تاثیر سرعت متغیر پمپ روی منحنی عملکرد آن
مشخصه پمپ های روتودینامیک
مشخصه های سیستم پمپ و بار و طبقه بندی پمپ ها
قابلیتهای کنترل کننده های دور موتور مدرن
نرم افزار کاربردی کنترل پمپ و فن
نرم افزار کاربردی کنترل سطح پیشرفته
–  نرم افزار کنترلی
درایوهای دور متغیر VACON مصداقی از درایوهای مدرن
مسائلی که درایوهای دور متغیر بوجود میاورند – 
نرم افزار کنترلی Master Follower
درایوهای دور متغیر VACON مصداقی از درایوهای مدرن
منابع
[well boxbgcolor=”#e5e5e5″ class=”fontawesome-section”][tblock title=”برای مشاهده تمام پروژه ها ، تحقیق ها و پایان نامه های مربوط به رشته ی خود روی آن کلیک کنید.”][/well]

(برای امنیت و سهولت بیشتر پیشنهاد میشود با نرم افزارهای موزیلا فایر فاکس و یا گوگل کروم وارد شوید)

***************************

*************************************

پرداخت از درگاه امن شاپرک  با همکاری شرکت زرین پال صورت میگیرد

 ۱۵ درصد از درآمد فروش این فایل به کودکان سرطانی(موسسه خیریه کمک به کودکان سرطانی) اهدا میشود

پس از پرداخت،علاوه بر ارسال فوری فایل ها به ایمیلتان،مستقیماً به صورت اتوماتیک به لینک دانلود فایل ها  ارجاع داده میشوید.

در صورت نیاز به هرگونه راهنمایی با ایمیل (MASTER@NEXAVARE.COM) یا شماره تماس پشتیبان (۰۹۳۶۹۲۵۴۳۲۹) در ارتباط باشید



درباره نویسنده

publisher4 222 نوشته در سیستم همکاری در خرید و فروش فایل نگزاوار دارد . مشاهده تمام نوشته های

مطالب مرتبط


دیدگاه ها


دیدگاه‌ها بسته شده‌اند.