www.mktop_.ir

مقاله کاربرد کنترل کننده های دور موتور فرکانس اینورتر (VFD) در صرفه جویی انرژی word + pdf  .از این مطلب میتوانید در پایان نامه و مقاله و سمینار و … خود استفاده بنمایید. 49 صفحه.

کنترل موتور اینورتر VFD

فهرست مطالب

مقدمه: ………………………………………………………………………………………………….. 1

مصرف انرژی در موتورهای الکتریکی: ……………………………………………………… 3

انتخاب موتور مناسب: ……………………………………………………………………………… 5

اقدامات مورد نیاز برای بهبود عملکرد سیستمهای مرتبط با الکتروموتورها: ………… 8

روشهای عملی برای افزایش بازدهی موتور:……………………………………………….. 11

دستور العملهای لازم برای بهبود عملکرد موتورهای الکتریکی:………………………… 15

دسته بندی اقدامات لازم برای بهینه سازی مصرف انرژی:…………………………….. 16

تکنولوژی الکترونیک قدرت و درایوهای AC:…………………………………………………. 17

کنترل کننده های دور موتور: …………………………………………………………………….. 19

مزایای استفاده از کنترل کننده های دور موتور: ……………………………………………. 22

مدیریت بهینه سازی مصرف انرژی و نقش کنترل کننده های دور موتور:…………… 24

پمپها وفنها:……………………………………………………………………………………………… 26

قوانین امنیتی در کاربردهای پمپ وفن:…………………………………………………………. 29

سیستمهای تهویه مطبوع: ………………………………………………………………………….. 33

ماشین تزریق پلاستیک:……………………………………………………………………………… 33

صرفه جوئی انرژی درتاسیسات آب و فاضلاب: …………………………………………… 34

کمپروسورها: …………………………………………………………………………………………. 35

قابلیتهای کنترل کننده های دور موتور مدرن: …………………………………………………. 35

مسائلی که درایوهای دور متغیر بوجود می آورند: …………………………………………… 41

درایوهای ولتاژ متوسط Per Fect Harming:…………………………………………………44

توصیه ها: ……………………………………………………………………………………………….. 45

خلاصه: ………………………………………………………………………………………………….. 47

بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورهای صنعتی

مقدمه: امروزه بشر با توجه به علم و آگاهی، تلاش می کند از هزینه های سنگین درساخت نیروگاهها و سدها برای تولید انرژی، جلوگیری نموده و با تغییرات در سیستم ها استفاده بهینه از انرژی را داشته باشد.بحث انرژی از دو دیدگاه اقتصادی وزیست محیطی حائز اهمیت است. بهینه سازی مصرف انرژی به این معنی است که بتوان با استفاده از تغییرات در تجهیزات با مدیریت بهتر همان کاررا ولی با مصرف انرژی کمتر انجام بدهیم، صرفه جویی انرژی می تواند با استفاده از تجهیزات بهتر نظیر عایق بندی مطلوب وافزایش راندمان سیستم های حرارتی وبازیابی تلفات حرارتی  به دست آید از طرف دیگر اعمال مدیریت انرژی به منظوردرک سیستمهای موجود و طریقۀ استفاده از آنها می تواند درکاهش مصرف انرژی نقش مهمی داشته باشد. درسیاست گذاری انرژی بایدسازمانها رویگرد سیستمی داشته باشد به طور مثال در بهینه سازی مصرف انرژی الکتریکی هدف تنها کاهش هزینه های انرژی یک یا چند الکتروموتور مشخص نیست بلکه آثار اقدامات مورد نظر روی سایر سیستم ها نیز به دقت مورد توجه قرار گیرد. در اغلب بخش های صنعتی انزژی الکتریکی مهمترین منبع انرژی صنعت به شمار می رود. از آنجا که موتورهای الکتریکی، مصرف کننده اصلی انرژی الکتریکی در تاسیسات صنعتی می باشد. لذا بهینه سازی مصرف انرژی در موتورهای الکتریکی موضوع مقاله است از اهمیت ویژه ای برخوردار خواهد بود برای درک اهمیت بهینه سازی مصرف انرژی الکتریکی به این مورد اشاره می کنیم که اگر راندمان موتوهای الکتریکی القایی موجود در اروپا تنها به میزان 1% افزایش یابد هزینه مصرف انرژی الکتریکی به میزان 6/1 میلیارد دلار درسال کاهش خواهد یافت.کنترل موتور اینورتر VFD

d 3
کاربرد کنترل کننده های دور موتور فرکانس اینورتر (VFD) در صرفه جویی انرژی

آمار منتشر شده ازسوی وزارت نیرو نشان می دهد درسال 1373، 5/38% از کل ا نرژی الکتریکی مصرف شده در ایران توسط موتورهای الکتریکی بوده است. البته این میزان در کشورهای صنعتی تا 65% می رسد و شاخص خوبی برای نشان دادن سطح صنعتی شدن یک کشور می باشد.اهداف بهینه سازی مصرف انرژی را می توان به صورت زیر بیان نمود:

می توان اقدامات مختلفی برای صرفه جویی انرژی در الکتروموتورهای صنعتی به عمل آورد.

در حالت کلی این اقدامات به دو دسته تقسیم می شود.

اقدامات مربوطه به بهره برداری از موتورها را نیز می توان به دو دسته تقسیم نمود.

در این مقاله نخست روشهای بهینه سازی مصرف انرژی در موتورهای الکتریکی را مورد بحث قرار می دهیم پس کاربرد درایوها در کنترل هر موتور الکتریکی و تاثیری که آنها    می تواند درصرفه جویی مصرف انرژی بگذارد مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

علی رغم اینکه یکی از بزرگترین مصرف کنندگان انرژی الکتریکی دربخش صنعت موتورهای الکتریکی می باشند، لیکن درزمینه افزایش بازدهی مبدلهای انرژی الکتریکی به مکانیکی مستقر درمنابع اقدامات عملی چندانی بعمل نیامده است. بدیهی است که افزایش بازدهی محرک های صنعتی نه تنها از نظر اقتصادی مورد توجه استفاده کنندگان می باشند بلکه در برنامه ریزی انرژی درسطح ملی نیز حائز اهمیت است.مطالعات انجام شده در صنایع ایران حکایت از وضیعت نابسامان انتخاب و بهره برداری از موتورهای الکتریکی دارد. براساس این تحقیقات اغلب موتورها بزرگتر از میزان نیاز انتخاب شده و در شرایط بدی نگهداشت می شوند. استفاده از موتورهای با راندمان بالا در ایران رایج نبوده و گزارش موثری از استفاده از درایو جهت صرفه جویی انرژی در دست نیست. کاربردهای صنعتی بسیاری می توان یافت که موتورها در بازدهی بسیار پایین تر از مقدار حداکثر قرار دارند. به عنوان مثال در یکی از کارخانجات صنعتی کشورمان در یک مورد، متوسط  توان مصرفی دریک موتور القائی سه فاز صنعتی تنها 28% توان نامی اندازه گیری شده است. بدیهی است پایین بردن توان خروجی. تا این حد تاثیرات منفی قابل توجهی بر بازدهی و ضریب توان موتور خواهد داشت.

از سوی دیگر دولت نیز توانسته است در ترویج فرهنگ استفاده بهینه از انرژی الکتریکی توفیقات خوبی داشته باشد به عنوان مثال وزارت نیرو در سازمانهای وابسته به آن که شخصاً در زمینه بهینه سازی مصرف انرژی الکتریکی درسطح کلان عمل می کند هنوز در ارتباط با کاهش مصرف داخلی نیروگاها اقدام موثری بعمل نیاورده است در حالیکه پتانسیل صرفه جویی انرژی الکتریکی زیادی در نیروگاهها وجود دارد.

 تطابق موتور و بار:

همان طور که در بالا اشاره شد موتور و بار دارای مشخصه های خاص خود می باشند. منظور از تطابق بین موتور و بار انطباق بین مشخصه های موتور و مشخه های با متصل به محور موتور وجود ندارد. توان اغلب موتورها بیش از بار متصل به محورشان می باشد. با توجه به اینکه قیمت تمام شده موتور متناسب با توان آن می باشد. لذا بدیهی است انتخاب موتور با توان بیش از نیاز بار، علاوه بر افزایش هزینه اولیه موتور انتخاب شده بزرگتر از حد لازم باشد در این صورت موتور در حالت بار کامل و یا نزدیک به بار کامل کار نکرده و لذا بازدهی آن پایین تر از مقدار حداکثر آن خواهد بود. و خود این امر اشکالات جدی در بهینه سازی مصرف انرژی ایجاد خواهد کرد. در موتورهای القائی سه فاز درصورت کاهش میزان بازدهی موتور به ویژه به میزان کمتر از 80% بار کامل، شاهد کاهش قابل توجه در بازدهی موتور خواهیم بود. متاسفانه در اکثر موارد به این نکته توجه نشده و تنها تاثیر نامطلوب انتخاب موتور بزرگتر از حد لازم بر هزینه اولیه مورد توجه قرار می گیرد. در صورتیکه محاسبات انجام شده حاکی از آن است که تاثیر انتخاب نامناسب موتور بر   هزینه های متغیر (هزینه اتلاف انرژی اضافی) قابل توجه و بمراتب بیش از افزایش هزینه ثابت اولیه می باشد.

انتخاب موتور بزرگتر از حداقل مورد نیاز به دلایل زیر غیر اقتصادی می باشد:

موتورهای با راندمان بالا:

گرچه قیمت موتورهای با راندمان بالا بیشتر ار موتورهای استاندارد است. ولی در اغلب کاربردهای استفاده از آنها کاملاً اقتصادی است. مخصوصاً در کاربردهایی که:

استفاده از موتورهای با راندمان بالا توصیه می شود. بارهایی چون میکرها. نقاله ها و فیدرها از این نوع هستند. اهمیت موضوع وقتی آشکار می شود که توجه کنیم که هزینه انرژی مصرفی یک الکتروموتور در طول عمر مفید آن10 تا 20 برابر قیمت موتور است. موتورهای با راندمان بالا علاوه بر صرفه جوئی انرژی معمولاً مزیتهای دیگری نیز دارند. برای مثال آنها جریان های بیشتری را در هنگام راه اندازی تحمل می کنند و حرارت و نویز کمتری تولید می کنند هر چند که موتوهای با راندمان بالا تنها 2تا 3 درصد راندمان را بهبود می دهند اما اگر درانتخاب و بکارگیری آنها بجای یک موتور کل سیستم در نظر گرفته، اثر بخش کار بالا خواهد رفت با رویکرد سیستمی به موضوع و در نظر گرفتن عوامل دیگر نظیر هزینه های تعمیر و نگهداشت و بهره برداری می توان به کارائی این موتورها بیشتر پی برد. میزان صرفه جوئی انرژی در صورت استفاده از موتور با راندمان بالا، به جای موتورهای استاندارد از رابطه زیر قابل محاسبه است:

11111111دررابطه فوق hp توان موتور به حسب اسب بخار، 1 ضریب ( درصد از بار کامل تقسیم بر100)، hr ساعات کار درطول سال، C متوسط قیمت انرژی (قیمت هر کیلو وات ساعت انرژی). راندمان موتور استاندارد 1%.    راندمان موتور با راندمان بالا (1) است.توصیه می شود هنگام خرید موتور ویا سفارش ساخت ماشین به سازندگان ماشین از موتورهای با راندمان بالا استفاده گردد. همچنین معمولاً اقتصادی است که بجای سیم پیچی کردن موتورهای سوخته و استفاده مجدد از آنها از موتورهای با راندمان بالا استفاده گردد. زمان بازگشت سرمایه (به سال) در زیر این نوع موتورها بطور ساده عبارت خواهد بود از:

3 1

یک موتور معمولاً با اجزا وسیستمهای دیگر در ارتباط است برای بهبود عملکرد الکتروموتورهای لازم است سیستمهای مرتبط با موتور نیز در نظر گرفته شود. این سیستمها شامل شبکه برق کنترل کننده های موتور و سیستم انتقال نیرو می گردد.

 کیفیت توان Power Gvality:

مسائل کیفیت توان شبکه کلیه اختلالات شبکه برق مثل عدم تقارن در ولتاژ و افت ولتاژ، چشمک زدن اسپایک. سیستم ارت بر، هارمونیکها و نظایر آن می شود. از آنجا که کیفیت توان تاثیر زیادی در اتلاف انرژی دارد، لازم است که یک مهندس مجرب وضعیت شبکه برق تاسیسات را زیر نظر داشته باشد.کنترل موتور اینورتر VFD

4-2) تثبیت ولتاژ شبکه:

تا آنجا که ممکن است باید ولتاژ اعمالی به موتور نزدیک به ولتاژ کار موتور باشد. گر چه تغییرات 10% در ولتاژ موتور مجاز است اما از نقطه نظر اتلاف انرژی میزان انحراف از ولتاژ نامی موتور باید کمتر از 5% باشد. تغییر ولتاژ موتور موجب افت ضریب قدرت، عمر مفید موتور و راندمان می گردد.اگر ولتاژ موتور بیش از 5% کاهش پیدا کند زاندمان بین 2 تا 3 درصد افت پیدا کرده و دمای موتور حدود 15 درجه افزایش می یابد. واین افزایش دما عمر عایق موتور را کاهش خواهد داد. درشکل (2) عمر موتور در دماهای کار مختلف و با کلاسهای عایقی مختلف نشان داده شده است.

  3333333333 1شکل (1): بررسی تاثیر تغییرات ولتاژ اعمالی به موتور روی تورک، جریان راه اندازی، جریان بار کامل، راندمان و ضریب قدرت.

کاربرد کنترل کننده های دور موتور فرکانس اینورتر (VFD) در صرفه جویی انرژی
کاربرد کنترل کننده های دور موتور فرکانس اینورتر (VFD) در صرفه جویی انرژی

-3) عدم تقارن فاز:

عدم تقارن فاز باید کمتر از 1% باشد عدم تقارن فاز بصورت زیر توسط NEMA تعریف شده است:                           

666برای مثال: اگر ولتاژ های فاز بترتیب 462، 463 و 455 ولت باشد متوسط ولتاژ سه فاز برابر با 460 ولت می مشود ودر صد عدم تقارن بصورت زیر محاسبه خواهد شد:

ضریب قدرت پایین موجب افزایش جریان کابلها و ترانسفورماتورها وافت ولتاژ شده وبدین ترتیب باعث کاهش ظرفیت سیستم تغذیه می شود. ضریب قدرت پایین ناشی از بار کم در شفت موتور است. در شکل (3) منحنی های ضریب قدرت برای بارهای مختلف و رنجهای توانی متفاوت موتورها آمده است بوضوح مشاهده می شود با کاهش بار موتور ضریب قدرت تغییرات قابل توجهی می کند.کنترل موتور اینورتر VFD

کاربرد کنترل کننده های دور موتور فرکانس اینورتر (VFD) در صرفه جویی انرژی
کاربرد کنترل کننده های دور موتور فرکانس اینورتر (VFD) در صرفه جویی انرژی

اشاره شد که بالا بردن بازدهی متوسط موتورهای القایی 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 بار گذاری، نحوه نگهداری و غیره بوده و لذا نمی توان دستور العمل کلی برای ارتقاء بازدهی کلیه موتورهای القائی ارائه داد و بطور کلی اقدامات لازم برای بالا بردن بازدهی موتورهای القائی را می توان به دو دسته تقسیم نمود دسته اول تمهیداتی است که در زمان طراحی وساخت موتور باید بکار گرفت و دسته دوم شامل مجموعه اقدامات عملی جهت بالا بردن بازدهی موتورهای القائی درحال 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 3 تا 5 درصد جریان نامی موتور است ولی در بررسی های بعمل آمده مشاهده شده است که در اکثر موارد جریان بی باری موتور بیشتر از این مقدار بوده ودر برخی موارد تا 12% جریان نامی افزایش یافته است. این افزایش درجریان بی باری موتور بعلت عدم نگهداری صحیح از موتور است. در اکثر موارد این شرایط نامطلوب درحالات بارگذاری نیز مشاهده می شود. به این معنی که با اعمال بار مکانیکی غیر مفید به محور موتور بصورت اصطکاکهای مکانیکی ناشی از عدم نگهداری صحیح موجب می شود که موتور بار اعمال شده را در جریان الکتریکی بیشتری تامین می کند و در واقع بخشی از توان الکتریکی ورودی صرف تامین بار و قسمت دیگر آن برای غلبه بر اصطکاک مکانیکی صرف می شود. بدین ترتیب موارد زیر را در ارتباط با تلفات اهمی موتور می توان بیان کرد:

از مشخصات بارز تلفات مکانیکی موتور دشواری محاسبه میزان و تعیین منابع آن است. بخش عمده تلفات مکانیکی در قسمت های چرخان موتور بوده و ناشی از اصطکاک و بار می باشد ولذا میزان تلفات مکانیکی تا حد زیادی وابسته به شرایط نگهداری موتور دارد. بار روغن کاری مناسب و بموقع بلبرینگ و نظافت قسمتهای چرخان موتور و همچنین اطمینان از بالانس بودن محور می توان تلفات مکانیکی موتور را به حداقل رساند بدین ترتیب در ارتباط با تلفات مکانیکی موتور می توان موارد زیر را اظهارداشت:

انواع تلفات موتور بدون توجه به نوع آن منجر به ایجاد حرارت می شود بدین ترتیب خنک کاری موتور بویژه در شرایطی که موتور زیر بار است از اهمیت ویژه ی برخوردار است. بالا رفتن درجه حرارت موتور باعث کاهش عمر مفید آن می شود. در موارد زیادی مشاهده شده است که بدلیل عدم رعایت نکات ساده و مهم در نگهداری موتور باعث کاهش بازدهی سیستم خنک کن شده و درجه حرارت موتور درحالت بار نامی افزایش پیدا کند. دراین گونه موارد و گاهی اوقات بجای رفع اشکال نگهداری. اقدام به جایگزین کردن موتور با توان بیشتر می شود که این از خود منجر به کاهش بازدهی سیستم و اتلاف انرژی خواهد شد.

بر اساس تجارب شرکت پرتو صنعت نوع دیگری از اشکلات مربوط به سیم پیچی موتورهای معیوب توسط افراد غیر متخصص می شود. مشاهدات ما نشان می دهد که در برخی از موارد موتور بدفعات مورد سیم پیچی قرار می گیرد. عدم رعایت نکات فنی در عایق بندی موتور سیم پیچی شده و همچنین استفاده از ابزار آلات غیر اصولی در آوردن سیم پیچی سوخته شده موتور نتایج بدی بدنبال دارد. به عنوان یک اصل تجربی موتور هایی که به این شیوه سیم پیچی مجدد می شوند برای کار با اینورتر یا کنترل کننده دور موتور مناسب نیستند اغلب این موتورها بدلیل آسیب هایی که به مدار مغناطیسی آنها در حین سیم پیچی دارد می شود از جریان بی باری بالاتر از حد معمول برخوردار بوده و عایق بندی آنها برای کار با اینورتر مناسب نمی باشد.

این نوع موتورها حرارت بیشتری نسبت به به موتورهای سالم دارند و تلفات انرژی زیادی ایجاد می کنند. ضمناً این موتورها بمراتب آسیب پذیرتر از موتورهای فابریک می باشند توصیه می شود در سیم پیچی موتورهای آسیب دیده از تکنیسن های مجرب و ابزار آلات مناسب استفاده شود. ضمناً تا زمانیکه اطمینان از فرآیند کار حاصل نشده باشد از استفاده از این نوع موتورها همراه با کنترل کننده دور موتور اجتناب گردد. توصیه می شود اگر قصد تعویض این نوع موتورها را دارید و یا می خواهید موتورهای جدیدی تهیه کنید موتورهایی تهیه کنید که راندمان بالاتری داشته باشند.کنترل موتور اینورتر VFD

اشاره شد که عوامل موثر بازدهی الکتریکی را می توان بصورت زیر بیان نمود:

عوامل موثر در بهره برداری

عوامل موثر بر بازدهی موتور الکتریکی
عوامل موثر بر بازدهی موتور الکتریکی

جدول (1) عوامل مؤثر 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 را (بویژه موتورهای بزرگ) اقدام نموده و با ثبت اطلاعات مورد نظر از جمله موارد زیر بازدهی این موتورها را مورد بررسی قرارداد:

توصیه می شود کارخانجاتی که در آنها تعداد موتور مورد استفاده زیاد می باشد نسبت به جمع آوری اطلاعات فوق و اقدامات اصلاحی اقدام نمایند. دسته بندی اقدامات لازم برای بهینه سازی مصرف انرژی: برای روشن شدن تاثیر اقدامات مختلف برای افزایش بازدهی موتورهای الکتریکی درجدول (2) نتایج قابل انتظار این اقدامات برای دسته ای از موتورهای القائی با توان خروجی 2/2 تا 30 کیلو وات……

 

کنترل موتور اینورتر VFD

 متن ارایه شده در بالا به صورت خلاصه بوده و برای آشنایی شما میباشد. امید داریم تا اینجای مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد. جهت دریافت مطلب به صورت کامل  WORD + PDF  به لینک دریافت زیر مراجعه نمایید.

 برای دریافت pdf+word  کامل این مطلب بر روی کلیدزیر،کلیک نمایید . 

قیمت: 15000تومان

15000 تومان خريد

uy

دیدگاهتان را بنویسید

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

بیست + نه =