بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورها (4)

14- مثال از محاسبات صرفه جوئي انرژي در فن

براي روشن شدن تاثير استفاده از درايو در كاربرد فن به مثال زير توجه ميكنيم. نخست اشاره ميكنيم به قوانين حاكم بر فن كه موسوم به قوانين افينيتي (Affinity Laws ) ميباشد:
Eq. 1: (N1 / N2) = Q1 / Q2
Eq. 2: (N1 / N2)2 = P1 / P2
Eq. 3: (N1 / N2)2 = T1 / T2
Eq. 4: (N1 / N2)3 = HP1 / HP2
در معادلات فوق N معرف سرعت، Q معرف ميزان جريان سيال، T معرف گشتاور، HP معرف توان مصرفي و P معرف فشار است.
حال فرض ميكنيم يك فن با موتور 250hp با راندمان 95% موجود است. و سيكل كار آن را در هر هفته بصورت زير در نظر ميگيريم:

سرعت	بار	ساعات کار
100%	100%	40
75%	42%	80
50%	13%	40

بدون استفاده از درايوميزان انرژي مصرفي در هر هفته برابر است با:

با استفاده از درايوميزان انرژي مصرفي در هر هفته برابر است با:

ميزان صرفه جوئي انرژي در سال برابر است با:

و اگر ارزش هر كيلووات ساعت انرژي را 4 سنت در نظر بگيريم ارزش انرژي صرفه جوئي شده برابر خواهد بود با:

15- یک مطالعه موردی در ایران:

گزارشی از وضعیت فعلی فنهای پیش گرمکن خط 2 سیمان آبیک و بررسی امکان صرفه جوئی انرژی در آنها
گزارش زیر توسط مرکز تحقیقات سیمان آبیک آماده شده است:
فنها در صنعت سیمان کاربرد گسترده ای دارند. و برای انتقال گازهای ناشی از فرایند تولید سیمان و یا انتقال مواد از آنها استفاده میشود. از آنجائی که شرائط فرایندی با توجه به تغییرات پارامترهای آن ثابت نمی باشد. در نتیجه میزان تولید گازهای فرایندی با توجه به تغییرات پارامترهای آن ثابت نمی باشد. در نتیجه میزان تولید گازهای فرایندی نیز متغیر بوده و لازم ست این امر با تغییر هوادهی فنها تحت کنترل باشد. از متداول ترین روشهای کنترلی که برای فلوی گاز در فن ها تا بحال مورد استفاده قرار گرفته است، کنترل فلو توسط دریچه در ورودی فن میباشد. اگر چه این روش، طریقه ای موثر در کنترل فلو بوده اما در مصرف انرژی تاثیر قابل ملاحظه ای 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 2 سیمان آبیک مورد بررسی قرار میگیرد. بمنظور آنکه بتوان میزان بالقوه انرژی قابل صرفه جوئی در این فن ها بدست اید از دو روش:
1- محاسبه توان با استفاده از پارامترهای بدست آمده از فرایند
2- 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
P2 = - 10 mm WG فشار هوا بعد از دریچه(شرائط فرایند)
وضعیت دریچه 22% و دور موتور برابر با دور نامی 990RPM ، و توان نامی موتور فن 1300KW با راندمان 0.8 بود. در این شرائط میزان توان مصرفی فن با استفاده از P فرایند :پارامترهای بهره برداری و با توجه به

P فن، یعنی تفاوت فشار ورودی وو با استفاده از خروجی فن، توان مصرفی عبارت است از :

و مقدار خوانده شده توسط دستگاه واتمتر برای هر دو فن شماره 35 و 36 (فن های پیش گرمکن ) بصورت زیر بود:
P35 = 1260 KW
P36 = 1210 KW
مقایسه دو مقدار توان فن( محاسبه شده و اندازه گیری شده) حداقل دو مسئله را روشن میکند:
1- صحت محاسبات انجام شده( عدد 1213 در مقابل 1260 و یا 1210 )
P فن شده و این امر باعث افزایش توان مصرفی2- استفاده از دریچه باعث افزایش فن شده است.
مورد فوق بخوبی نشان میدهد 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 36 کنترل دور نصب شد و در حالیکه دور فن روی 680RPM 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 100% باز و مقدار توان مصرفی موتور 560KW 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 3 سال باشد.

16- سيستم هاي تهويه مطبوع

موضوع صرفه جوئي انرژي در دنياي رقابتي امروز حتي آثار خود را در سيستمهاي تهويه مطبوع هتلها نيز خود را مطرح كرده است. در اين مكانها امكان صرفه جوئي انرژي تا مرز 50 درصد روي سيستمهاي HVAC يا سيستمهاي حرارتي و هواسازي و تهويه مطبوع ، وجود دارد. و سرمايه گذاري اوليه در مدت دو سال از محل صرفه جوئي انرژي قابل بازيابي ميباشد.

17- ماشين تزريق پلاستيك

در يك ماشين تزريق پلاستيك استفاده از كنترل كننده دور موتور ميتواند تا 50 در صد صرفه جوئي در مصرف انرژي بدنبال داشته باشد[2]. براي روشن شدن اين مطلب به دياگرام زير توجه ميكنيم:

شكل (16) مصرف انرژي در يك سيكل كاري ماشين تزريق پلاستيك- بدون استفاده از درايو
در دياگرام فوق مصرف انرژي در يك سيكل كاري نشان داده شده است. اين حالت نرمال كار ماشين بوده و در اين وضعيت از درايو استفاده نشده است. با استفاده از كنترل كننده دور موتور ميتوان توان تلفاتي ماشين را بميزان قابل توجهي كاهش داد. مضافا اينكه در اين صورت ماشين خيلي نرمتر كار كرده و از شوكهاي مكانيكي اجتناب خواهد شد. خود اين امر منجر به كاهش هزينه هاي تعمير و نگهداشت ماشين ميشود . در دياگرام زير توان مصرفي ماشين در حالت كار با كنترل كننده دور موتور نمايش داده شده است:

شكل (17) مصرف انرژي در يك سيكل كاري ماشين تزريق پلاستيك- با استفاده از درايو
با مقايسه دو دياگرام مشاهده ميشود كه مصرف انرژي از 42 كيلوات ساعت به 27 كيلووات ساعت تقليل پيدا كرده است.

18-صرفه جوئی انرژی در تاسیسات آب و فاضلاب

شرکت Vacon سازنده درایوهای AC گزارش کرده است [12] که درسیستم تصفیه فاضلاب شهر گرومز سوئد با استفاده از درایو 40.5% صرفه جوئی انرژی بدست آوده است. این درحالی است که در سیستم فوق و با استفاده از درایو مصرف مواد شیمیائی نیز 53% کاهش پیدا کرده است. اینک شرکت Vacon را ه حلهای جامعی در تاسیسات آب و فاضلاب ارائه میدهد. این راه حلها شامل طراحی این تاسیسات، انتخاب درایو، و محاسبات صرفه جوئی انرژی میشود [13]. برای اطلاعات بیشتر در این زمینه با شرکت پرتوصنعت تماس بگیرید.

19-کمپرسورها

شرکت اطلس کوپکو موفق شده است با استفاده از درایو مصرف انرژی کمپروسورهای تولیدی خود را بمیزان 35% کاهش دهد. در کنار این دستاورد مهم اطلس کوپکو توانسته است با استفاده از درایو فشار کمپروسور را با دقت و پایداری بیشتری کنترل کند، جریان راه اندازی را محدود نماید و ضریب قدرت را به بیش از 95% برساند. و بدین ترتیب این کمپروسورها نیازی با خازنهای اصلاح ضریب قدرت ندارند. از سال 1994 ببعد که اطلس کوپکو این کمپروسورها را معرفی کرده است توانسته است بازار کمپروسورهای دنیا را تسخیر کند. این رویکرد سیستمی در طراحی و ارائه محصول با کیفیت، نمونه خوبی از افزایش مزیت رقابتی یک بنگاه اقتصادی میباشد.

20-نیروگاهها

در نیروگاهها پتانسیل قابل توجهی برای صرفه جوئی انرژی وجود دارد. مصرف داخلی نیروگاههای بخاری میتواند بین 5 تا 14 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[14] که از مجموع 22 واحد نیروگاهی 210 مگاواتی، با بکارگیری درایو در فنهای ID و یا پمپهای BFP ، سالانه بالغ بر 158 میلیون کیلووات ساعت انرژی، به ارزش 11.3 میلیون دلار صرفه جوئی انرژی حاصل میگردد. این در حالی است که ارزش سرمایه گذاری ولیه 7/25 میلیون دلار بوده است. و بدین ترتیب میتوان انتضار داشت که در کمتر از 3/2 سال سرمایه گذاری اولیه مستهلک شده و عواید سرشاری نصیب نیروگاهها گردد. در جدول(4) خلاصه ای از این بررسی را مشاهده میکنید.

جدول(4): بررسی نتایج استفاده از درایو در برخی از کاربردهای با مصرف انرژی بالا بمنظور کاهش مصرف داخلی نیروگاهها در کشور هند

21-سیمان

در ایران حدود 9% انرژی الکتریکی صنعتی در صنایع سیمان مصرف میشود. مطالعاتی که در سال 2002 توسط آقای علیرضا شیرازی در صنایع سیمان انجام گرفت نشان داد[12] که میزان مصرف انرژی در این صنایع نسبت به استانداردهای جهانی آن خیلی بالا است. در شکل(18) 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 ( 5) خلاصه ای از این مطالعه نشان داده شده است.

شکل(18): پتانسيل صرفه جوئي در مصرف انرژي الكتريكي در صنايع سيمان ايران در مقايسه با بهترین حالت جهاني آن (Kwh/Ton)

جدول (5ب) پتانسيل صرفه جوئي سالانه انرژي الكتريكي در صنايع منتخب سیمان ایران در مقايسه با استاندارد جهاني
اطلاعات فوق نشان مي‌دهد كه در هر كارخانه سيمان مي توان حدود 1.5 ميليون دلار در هر سال در مصرف انرژي الكتريكي صرفه‌جوئي نمود و اگر تعداد خطوط توليد سيمان را در حال حاضر 60 خط توليد در نظر بگيريم ميزان مصرف انرژي الكتريكي در صنايع سيمان سالانه بالغ بر 90 ميليون دلار خواهد بود . براي بدست آوردن اين نتايج ارزش هر كيلووات ساعت انرژي الكتريكي 6 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.

22- قابليتهاي كنترل كننده هاي دور موتور مدرن

درايوهاي مدرن امروزي بر اساس تكنولوژي مدولار ساخته ميشوند. اين امر هم در قسمتهاي سخت افزاري و هم در قسمتهاي نرم افزاري درايو رعايت ميشود. ساختار مدولار قابليت بر آورده سازي بسياري از نيازهاي مشتري را دارد. اغلب اين درايوها از تكنولوژي كنترل برداري بهره ميگيرند. اين روش كنترل امكان كنترل موتور را با دقت و ديناميك زياد فراهم مياورد. بطوريكه اين درايوها اينك قادرند درست نظير درايوهاي DC رفتار نمايند. آنها را ميتوان در كاربردهاي كنترل سرعت و يا كنترل گشتاور بسهولت مورد استفاده قرارداد. بطوريكه سادگي و استحكام موتورهاي القائي دركنار اين درايوها مجموعه اي مطمئن و كارا از آنها ميسازد . هر چند كه اين درايوها از تكنولوژي الكترونيك قدرت پيچيده استفاده ميكنند اما بدليل استاتيك بودنشان هزينه هاي نگهداشت زيادي به صنعت تحميل نمي كنند.
درایوهای مدرن قادرند بطور اتوماتیک فلو ی مغناطیسی در موتور را در سطح بهینه ان نگهدارند. این ویژگی در جاهائی که بار موتور کم است منجر به صرفه جوئی انرژی خواهد شد.
درايوهاي مدرن امروزه در كاربردهاي فيدبك و سرو نيز بسهولت بكار گرفته ميشوند. ساختار مدولار آنها بگونه اي است كه ميتوان متناسب با كاربرد از كارتهاي اختياري استفاده نمود. اين كارتها امكان تطبيق درايو با كاربرد مشتري را فراهم مي آورند. در كنار اين مقدورات سخت افزاري بايد به برنامه هاي نرم افزاري متعددي نيز اشاره نمود، كه معمولات توسط سازندگان درايو براي نيازهاي مختلف صنعتي ارائه ميشود. استفاده از اين برنامه هاي كاربردي بسيار ساده بوده و كاربر ميتواند برنامه دلخواه خود را انتخاب و در داخل درايو قراردهد. درايوهاي امروزي ميتوانند بسياري از فيلد باسهاي موجود را پشتيباني كنند. امروزه پروفي باس به عنوان يك فيلدباس باز( Open ) ، در بسياري از كاربردهاي صنعتي متداول شده است. سازندگان درايو با استفاده از پروفايل Profi Drive بسهولت سازگاري خود را با پروفي باس برقرار مي سازند.
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 افزارهای کاربردی کاربر اختصاص یافته است. با کمک این لایه کاربر میتواند با کمک ابزار گرافیکی و با استفاده از زبانهای رایج برنامه نویسی برنامه های کاربردی خود را توسعه دهد. وکن تنها به همین اکتفا نکرده و با آماده نمودن صدها برنامه کاربردی به کاربر کمک میکند بسهولت برنامه کاربردی مورد نظر را در درایو نصب نموده و از آنها استفاده نماید. بعنوان نمونه میتوان به نرم افزارهای کاربردی زیر اشاره نمود:

1-22نرم افزار کاربردی کنترل پمپ و فن

همانطور که از نام آن پیداست، این برنامه کاربردی جهت کنترل یک یا چند فن یا پمپ بکار میرود. این نرم افزار بطور اتوماتیک متناسب با فلوی مورد نظر یک یا چند پمپ را روشن کرده و فلو را کنترل میکند. برنامه بطور اتوماتیک تمام پمپ ها را در پریود زمانی مشخص بکار میگیرد.

2-22نرم 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.

3-22نرم 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

23-درايوهاي دور متغير VACON مصداقي از درايوهاي مدرن

كنترل كننده هاي دور موتور ساخت شركت وكن نمونه كاملي از درايوهاي مدرن امروزي است[3]. درايوهاي وكن داراي ساختاري كاملا مدولار بوده و به كاربر اجازه ميدهد با استفاده از نرم افزار قدرتمند داخلی، که بر اساس استاندارد IEC 611131-3کار میکند، برنامه هاي خود را توسعه دهد. بدين ترتيب اين درايو قادر است در كاربردهاي زيادي نقش يك PLC را نيز بازي كرده و به كاربر اجازه ميدهد بسهولت براي كاربردهاي خود راه حل ارائه دهد. علاوه بر اين قابليت، شركت وكن در اقدامي بي سابقه با طراحي و توسعه صدها برنامه كاربردي مختلف براي كاربردهاي صنعتي، بهره برداری ار درایوهای خود را کاملا منعطف نموده است. اينها بخشي از ويژگيهاي منحصر بفردي است كه درايوهاي وكن را تبديل به نمادي از درايو حرفه اي براي هزاره جديد نموده است. توصيه ميكنيم براي آشنائي بيشتر با اين درايوهاي قدرتمند با شركت پرتو صنعت تماس بگيريد.

24- مسائلي كه درايوهاي دور متغير بوجود مياورند.

هر چند كه درايوها مزاياي زيادي دراند ولي در انتخاب و بكارگيري آنها بايد دقت كافي به عمل آيد. خصوصا اگر درايوهاي مورد بحث توانهاي بالائي داشته و توليد كارخانه به عملكرد آنها كاملا مرتبط باشد. در واقع تحقيقات نشان داده است كه نگراني از ضريب اطمينان درايو بعنوان يكي از موانع اصلي در عدم رغبت صنايع به استفاده از آنها در صرفه جوئي انرژي ميباشد[10[ .
درايوهاي ولتاژ متوسط (Medium Voltage Drives) از تكنولوژي ساخت پيچيده اي برخوردارند. اينها معمولا تركيبي از الكترونيك قدرت، كنترل، ميكروكامپيوترها، ترانسفورماتورها و فيلترها ميباشند. پر واضح است كه ارزيابي اين اجزا و انتخاب درايو نهائي امري دشوار و نيازمند زمان و بسيج كارشناسان متخصص خواهد بود. با این حال چهارچوب ساده زیر میتواند خریداران درایو را در ارزیابی و انتخاب درایو مورد نظرشان یاری دهد. در اين چهارچوب پيچيدگيهاي داخلي درايو مورد توجه قرار نميگيرد. بلكه سعي ميشود از آثار جانبي درايو عملكرد آن مورد ارزيابي قرارگيرد. بر این اساس مطابق شکل(19) مسائل جانبی درایو را طبقه بندی نموده و ملاکهائی برای ارزیابی آنها تعیین میکنیم.

شکل(19): چهارچوب پیشنهادی برای ارزیابی درایوهای ولتاژ متوسط با توجه به آثار جانبی آنها
ملاك اول تضمين ميكند كه شبكه برق كارخانه تحت تاثير عملكرد درايو قرار نگيرد. اين موضوع وقتي اهميت بيشتر پيدا ميكند كه توان درايوهاي مورد بحث زياد بالا باشد. اعوجاجهاي ناشي از عملكرد درايو روي شبكه ميتواند عملكرد ساير دستگاههاي حساس كنترلي را مختل سازد، تداخل در خطوط مخابراتي كارخانه ايجاد نمايد، و يا توان راكتيو از شبكه كشيده شود. و واكنش سازمانهاي برق منطقه اي را بدنبال داشته باشد. خلاصه اي از روشهاي مختلف جهت كاهش هارمونيكهاي ناشي از عملكرد بارهاي غير خطي و از جمله درايو در جدول 6آمده است.

میزان تاثیر روی THID	تاثیر روی هارمونیکها	ملاحظات	سازگاری با IEEE519
راکتور ACیا DC	29%-45%	مرتبه پائین - کمترین قیمت - راکتورهای ACحالات گذرای ورودی را محدود می کنند - مسئله افت ولتاژ روی چک	خیر
ترانسفورماتورایزوله	45%	- کم قیمت	خیر
فیلترهای غیر فعال Trap Tuned	20%	- قیمت متوسط - کاستن از آستانه تحریک سیستم
دیوایس اکتیو VFD با ورودی اکتیو	مرتبه پائین	- گران - ضرب قدرت را بهبود میدهد - از IGBTاستاندارد استفاده می کند	بله
فیلتر اکتیو	مرتبه پائین	- گران - MTBFکم - افزایش هارمونیکهای مرتبه بالا - ضرب قدرت را بهبود میدهد	بله
سیستمهای چند پالسه: 12,18,24 12 پالسه	24%	قیمت متوسط - حساس به عدم تقارن جریان	خیر
18پالسه	5%>	- بالاترین MTBF - مقاوم در برابر شرائطگذرا - حساس به عدم تقارن جریان	بله

جدول(6): روشهای کاهش هارمونیکهای ناشی از عملکرد کنترل کننده های دور موتور
توصيه مي شود استانداردهاي IEEE519 در درايوهاي ولتاژ متوسط يا Medium Voltage Drives رعايت شود. بطور خلاصه اين استاندارد ملزم ميكند كه توتال هارمونيك ولتاژ در شبكه كمتر از 5% و توتال هارمونيك جريان كمتر از 3% باشد. همچنين لازم است ضريب قدرت درايو در تمام رنج تغييرات دور بالاي 95% باشد.
ملاك دوم تضمين ميكند كه برق خروجي از درايو تنشهاي ولتاژ و جريان اضافي به موتور تحميل نخواهد كرد. تنشهاي ولتاژ ميتواند عايق موتور را تحت فشار قراردهد. از سوي ديگر جريانهاي هارمونيكي ميتوانند باعث نوسانات گشتاور در موتور و بار بشوند. اعوجاج در ولتاژ و جريان موتور ميتواند باعث القاي جريانهاي مخرب در بيرينگهاي موتور شده و فرسايش سريع آن را بدنبال داشته باشد. مضافا اينكه جريانهاي هارمونيكي در موتور منجر به ايجاد حرارت اضافي در موتور خواهد شد. در شكل(20) شکل موجهای ولتاژ خروجي يك درايو نمونه را ميتوانيد مشاهده كنيد. در شکل موج بالا ولتاژ خروجی در ترمینالهای درایو، و شکل موج پائین ولتاژ ورودی در ترمینالهای موتور را مشاهده میکنید. دامنه اسپايكهاي ولتاژ حدود 1500 ولت است. اين اسپايكها ميتوانند عايق موتور را تحت فشار قرار دهند.

شکل(20): شکل موج خروجی از یک درایو و اسپایکهای ناشی از عملکرد سوئیچهای قدرت و خازنهای پراکندگی سیستم:
شکل موج بالا شکل موج خروجی درایو. شکل موج پائین شکل موج ورودی موتور
يك معيار خوب براي كيفيت توان خروجي درايو را ميتوان محدوديت طول كابل موتور به درايو قرار داد. اغلب سازندگان درايو محدوديت هاي زيادي در طول كابل درايو به موتور اعمال ميكنند. آنها ميگويند اگر طول كابل مثلا از 100 متر بيشتر باشد لازم است از فيلتر براي سازگاري درايو به موتور استفاده گردد. از اين رو براي حصول اطمينان از كيفيت توان خروجي درايو به سه معيار زير توجه ميكنيم:
- طول كابل خروجي از درايو به موتور نبايد از سوي سازنده درايو محدود گردد.
- حتي الامكان در خروجي درايو ضرورتي براي استفاده از فيلتر نباشد.
- درايو بايد سازگار با هر نوع موتور استاندارد موجود بوده و نيازي به كار مهندسي جهت تطبيق درايو به موتور نباشد.
ملاك سوم تضمين ميكند كه درايو حداقل تاثير را روي بار و كوپلينگها داشته باشد. نوسانات گشتاور باعث استهلاك سريعتر بار و كوپلينگها ميشود. اينها آستانه تحريك سيستم را نيز پائين مياورند. ضمنا درايو بايد بتواند گشتاور مورد نياز بار را در تمام سرعتها تامين نمايد. توصيه ميشود ميزان نوسانات گشتاور يا Torque Pulsation در خروجي درايو كمتر از 0.5% در رنج تغييرات دور باشد.
ملاك چهارم تضمين ميكند كه درايو با هزينه كمتر كار خود را انجام بدهد و خود عاملي براي وقفه در توليد نگردد. همچنين درايو فانكشنهاي ساده اي داشته و بسهولت قابل سرويس باشد. و از پشتيباني فني مطمئن و سريع برخوردار باشد.
ملاك پنجم ميتواند از اين لحاظ مورد توجه قرار گيرد كه احتمال آن را بدهيم كه مشتريان ديگري كه از درايو مشابه استفاده ميكنند، در انتخاب و بكار گيري درايوهايشان بررسي هاي كافي كرده اند.

25- درايوهاي ولتاژ متوسط Perfect Harmony

در سال 1994 شرکت ASIRobicon با معرفی درایوهای ولتاژ متوسط Perfect Harmony مشکلات بر شمرده در بالا را حل نمود. با معرفی درایوهای Perfect Harmony نگرانیهای صنایع از مسائل این نوع درایوها، نظیر هارمونیکها، ضریب اطمینان و کیفیت توان بتدریج بر طرف شد. بطوریکه اینک بیش از 3000 دستگاه از این نوع درایوها در صنایع و کاربردهای کلیدی بکار گرفته شده است. در جدول (7) خلاصه ای از ویژگیهای منحصر بفرد این درایوها آمده است.

جدول(7): برخی از مشخصات پیشرفته درایوهای Perfect Harmony

توصیه ها

1-در بهینه سازی مصرف انرژی بجای یک یا چند موتور کل سیستم را در نظر بگیرید. در این نوع بررسی ها لازم است تاثیر اقدامات مورد نظر روی سایر سیستمها از جمله بهره برداری و تعمیر ونگهداشت بدقت مورد توجه قرار گیرد.
2-در هنگام تصمیم گیری در خرید موتور کل هزینه های چرخه عمر سیستم مورد نظر را مورد توجه قرار دهید. بیاد داشته باشید که معمولا هزینه اولیه خرید یک موتور، نسبت به هزینه های انرژی و تعمیر و نگهداشت آن در طول عمر مفید سیستم ناچیز است.
3-موتور را متناسب با بار انتخاب کنید. بعبارت دیگر از انتخاب موتور بزرگتر از نیاز بار اجتناب کنید.
4-هنگام خرید موتور، موتورهای با راندمان بالا(Energy Efficient Motors) را انتخاب کنید. و اگر سفارش ساخت ماشینی را به ماشین ساز میدهید از او بخواهید از موتورهای با راندمان بالا استفاده کند.
5-در جاهائی که نیاز به تغییر دور است از کنترل کننده دور موتور(Frequency Converter) استفاده کنید.
6-در کنترل فلو/حجم در پمپ/فن از کنترل کننده دور موتور استفاده کنید.
7-معمولا جایگزینی یک موتور با راندمان بالا بجای یک موتور سوخته با توجه به هزینه های چرخه عمر آن اقتصادی است. بنابراین توصیه میشود با بررسیهای سیستماتیک حتی المقدور بجای سیم پیچی مجدد موتور سوخته آنرا با موتور با راندمان بالا جایگزین کنید.
8-شبکه توزیع برق کارخانه را همواره چک کنید.
9-ولتاژ اعمالی به موتور باید ثابت و برابر با ولتاژ نامی موتور باشد.
10-موتورها را بموقع روغنکاری کنید.
11-سیستم تهویه موتور را همواره کارآمد نگهدارید. و دمای موتور را کنترل کنید.
12-از عدم تقارن ولتاژ برق کارخانه جلوگیری کنید.
13- از ترانسفورماتور متناسب با بار استفاده کنید.
در انتخاب درایو های ولتاژ متوسط(Medium Voltage AC Drive) دقت بیشتری بعمل آورید.( توصیه میشود از چهارچوب پیشنهادی در این مقاله کمک بگیرید)
14-شرکت پرتو صنعت همواره حاضر است بازگشت سرمایه ناشی از صرفه جوئی انرژی الکتریکی با استفاده از درایو را تضمین نماید. حتی در مواردی خود حاضر به سرمایه گذاری در تاسیسات شما خواهد بود. بنابراین در ممیزی انرژی تا آنجا که مسئله مربوط به استفاده از درایو میشود میتوانید با این شرکت مشاوره کنید.

خلاصه

در اين مقاله بطور خلاصه به اهميت صرفه جوئي انرژي در بخشهاي صنعت اشاره كرديم. و خاطر نشان کرديم كه اين موضوع از دوجنبه اقتصادي و زيست محيطي اهميت دارد. بايد اضافه نمود كه بهينه سازي مصرف انرژي بخشي از سياستهاي دولتي هر كشور پيشرفته اي نيز ميباشد. در ايران نيز دولت بتدريج به اين موضوع علاقه مند شده و اقداماتي نيز در حال انجام ميباشد. اشاره شد كه در ارتباط با صرفه جوئي انرژي ، موتورهاي الكتريكي ميتواند يك هدف بسيار مهم باشد. برتریهای فنی موتورهای با راندمان بالا نسبت به سایر موتورها موجب شده است که کشورهای پیشرفته تولید موتورهای معمولی را طبق یک جدول زمانی متوقف سازند . توصيه شد كه كارخانجات ميتوانند با بكارگيري اقدامات ساده و بسيار كم هزينه میتوانند صرفه جوئي قابل توجهي در مصرف انرژي بدست آورند. در ادامه مقاله از كنترل كننده هاي دور موتور بعنوان دستگاههاي فوق العاده مؤثر در كاهش انرژي مصرفي بسياري از تجهيزات كارخانجات ياد كرديم. و نشان داديم كه در كاربردهائي نظير فن و پمپ استفاده از درايوها ميتواند تا 50 درصد در كاهش مصرف انرژي مؤثر باشند. ضمنا به یک نمونه عملی با نتایج عالی در صنایع کشورمان اشاره کردیم. و در خاتمه توصیه های مفید و عملی برای بهینه سازی مصرف انرژی در صنایع مطرح شد.
به اميد روزي كه كارخانجات كشورمان با رعايت اين نكات مسئوليت اجتماعي خود را در قبال محيط زيست ايفا كنند، و با بكارگيري اين اصول نسبت به رقباي خود برتري اقتصادي بدست آورند.
منابع:
دکتر هاشم اورعی،"بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورهای صنعتی" مرکز تحقیقات نیرو، 1373.
کاظم دولت آبادی، "ارزیابی و انتخاب درايو Medium Voltage"، شرکت پرتوصنعت، 1382.
-اطلاعات‌ در دسترس‌ وخصوصي‌تعدادي‌ از توليد كنندگان‌ داخلي‌موتورهاي‌ الكتريكي‌
-كاتالوگ‌ محصولات‌ شركتهاي‌ الكتروموتورسازي‌
ماهنامه صنعت برق
1- http://www.greenbusiness.com
2- http://www.magnumllc.com
3- http://www.vacon.com
4- Howard W. Penrose, ”A novel approach to industrial assessments for improved energy, waste stream, process and reliability”, Kennedy-Western University, 1999.
5- Shawn McNulty, Bill Howe, “Power Quality Problems and Renewable Energy Solutions”, 2002.
6- “Optimizing your motor-driven systems”,motor.doe.org.
7- “Reducing power factor cost”,motor.doe.org.
8- Determining Electric Motor Load and Efficiency”, motor.doe.org.
9- Dipl.Ing.(FH) Hugo Stadler ,“Energy Savings by means of Electrical Drives”, Loher GmbH.
10-Anibal T. De Almeida, Paula Fonseca, & others,“Improving the penetration of Energy-Efficient Motors and Drives”, University of Coimbra, Department of Electrical Engineering.
11-A.Shirazi, “ Potential Fro Implementation Of Energy Saving Measures In Selected Cement Factories In Iran “, Flensbusg University , Germany , March , 2002.
12-"Lower energy and chemicals costs at swedish sewage treatment plant", http://www.vacon.com/
13-http://www.water.vacon.com/
14-"Environmentally sound energy efficient strategies: a case study of the power sector in India ", http://www.uccee.org/
15-"Variable Speed Driven Pumps: Best Guide Practice", http://www.bpma.org.uk/Latest.asp
16-Kevin Wright,"Energy Solutions,"Rockwell Automation, July 2002.
17-Bimal K. Bose,"Energy, Environment, and Advances in Power Electronics," IEEE Trans. Power Electronics, VOL. 15, No. 4, July 2000
18-H. Stadler , Energy Savings byMeans of Electrical Drives ,3th.Energy Efficieney in MotorDriven Systems , Italy 2002
19-D . Vanson ,"Cast Copper RotorsRotors - Efficency Test Reslts" CDASpring- Meeting , June 2000
20-J.G. Cowie et al, "Materials to Die-Cast the Copper Conductors of theInduction Motor", Die CastingEndgineet , 2001
21- S. Lie et al , "Copper Die- CasRotor Efficiency Imprvement andEconomic Consideration" IEEETrans. Energy Convers., VOL .10,NO, 3, 1995
22- M . Poloujadoff et at , " SomeEconmical Comparisons BetweenAluminum and Copper SquirrelCages " , IEEE Trans. Ebergy.,Convers vol . 10 , No . 3-1995
23- D.T peters et al , "Use of Hig
h Temperature Die Material andHot Dies for High pressure DieCasting pure Copper and copperAlloys" , Die casting, NADCA
, 2002 Hot Dies for
24-EURODRIVE CompanyCatalouy Catalouge , " EnergySaving Motors by sew-Euodrive :Effl, Eff2, among otgers", 2002
25- D.T Peters et al , " ImprovedMotor Efficiency and performanceThrough the Die- Cast CopperRotors" , Int. Conf
. Electrical Machines
, Belgium , 2002
26- " Energy Efficent Motors -DTE/DVE " , Sew EurodriveCatalog 11226226 ,2003
27-Baldor , Brook Crompton ,EmersonMotors , Leroy Somer,A.O. Smith
28-www.partosanat.com
29- bselectron.mihanblog.com
/خ