5 عاملی که راندمان موتور را کاهش می دهد و راه چاره آن درالکترومارکت

راندمان موتور در مقابل اتلاف انرژی

باید تاکید شود که موتور الکتریکی استاندارد در حال حاضر یک دستگاه بسیار کارآمد با راندمان بیش از 80 درصد در اکثر محدوده های کاری است که در بارگذاری کامل تا بیش از 90% افزایش می یابد.با اینحال، بدلیل مصرف اترژی بالا و تعداد بسیار زیادی از واحدهای نصب شده،تنها افزایش کمی در راندمان موتور می تواند تأثیر عمده ای بر هزینه ها بگذارد.

راندمان موتور الکتریکی به انتخاب متریال یا جنس استفاده شده برای هسته و سیم پیچ، چیدمان فیزیکی آنها  و مراقبت و دقتی که در ساخت آنها  بکارگرفته و مونتاژ می شوند بستگی دارد.

تلفات می توانند در دو گروه دسته بندی شوند:

آنهایی که نسبتاً مستقل از بار می باشند(اتلاف ثابت)

و آنهایی که با بار افزایش می یابند (تلفات وابسته به بار).

(constant losses) یا (load dependent losses)

عواملی که بر راندمان و بهره وری انرژی در موتور ها تاثیر می گذارند عبارتند از:

1. محتوای هدایتگر-وابسته به بار
2. فولاد مغناطیسی-عمدتا ثابت
3. طراحی حرارتی- عمدتا وابسته به بار
4. طراحی آیرودینامیک- ثابت
5. تولید و کنترل کیفیت- ثابت

1-محتوای بار

تلفات مقاومتی در سیم پیچ با مجذور جریان (که بار افزایش می یابد)، افزایش می یابند و بطور نرمال تقریباً 35% کل تلفات محسوب می شوند.

این تلفات مقاومتی می توانند با قرار دادن مس بیشتر در سیم پیچ– با استفاده از یک سیم سنج ضخیم تر- و بهبود تکنیک های تولید جهت کوتاه کردن سیم پیچ پایانی (که به قدرت خروجی کمک نمی کند ولی به اتلاف کمک می کند) کاهش یابند.

از آنجاییکه مس بیشتر فضای بیشتری را نیاز دارد، هم برای سیم پیچ پایانی و هم اسلات استاتور، حجم متریال استفاده شده در جریان مغناطیسی کاهش خواهد یافت که منجر به اشباع زودتر و اتلاف افزایش یافته آهن می شود. در نتیجه، افزایش طول هسته مغناطیسی و گاهی قطر ضروری می باشد.

بطور معمول، طول افزایش یافته با افزایش کلاهک در انتهای بدون محرکه واحد اصلاح می شود.

چون اتلاف مس وابسته به بار است، سود افزایش محتوای مس در بارگذاری بالا بیشتر آشکار می شود.

از آنجاییکه ضریب مقاومت مس مثبت است، وقتی دما بالا میرود، اتلاف افزایش می یابد.

2-فولاد مغناطیسی

فولاد مغناطیسی گرانترین مولفه موتور است بنابراین هر گونه افزایش در مقدار کل استفاده شده در زمینه هزینه نامطلوب است. اتلاف آهن از دو نوع – اتلاف پسماند مغناطیسی و اتلاف جریان گردابی می باشد.

اتلاف پسماند مغناطیسی بعلت غیرخطی بودن چگالی شار/ منحنی نیروی مغناطیس کننده می باشد و از ویژگی خود فولاد است و جهت حداقل کردن آن دو ویژگی- اتلاف کم انرژی و نفوذپذیری بالا زمینه- نیاز می باشد، یعنی فولاد باید براحتی مغناطیسی شود و نباید در چگالی های بالای شار تا 1.8 تسلا اشباع شود.

این امر موضوع پژوهش فعلی می باشد که فرایند را امیدوارکننده می سازد.

اتلاف جریان ها گردابی بعلت جریان القاء شده در ورقه های استاتور می باشد.

با کاهش ضخامت ورقه ها و تضمین عایق خوب بین ورقه های مجاور، کاهش داده می شوند.

ورقه های نازکتر جهت تولید بسیار گرانتر و جهت استفاده بسیار سخت می باشند،

بنابراین، ضخامت همیشه یک توافق است.

وقتی عرضه با همسازها تحریف می شود، اتلاف مغناطیسی بطور خاص مهم می باشد

زیرا اتلاف جریان گردابی با مجذور فرکانس افزایش می یابد در حالیکه اتلاف پسماندهای مغناطیسی متناسب با فرکانس می باشند.

مزیت استفاده از فولاد مغناطیسی بهبود یافته کاهش در اتلاف در سراسر محدوده کاری می باشد

ولی چون وابسته به بار نیست، بطورخاص در بارگذاری پایین آشکار می شود.

مقایسه بدنه ۷ نوع از رایج ترین الکتروموتور های استفاده شده در صنعت

3-طراحی حرارتی

روش های جدید مدلسازی تولید موتور با جریان خنک کننده بهینه شده (راندمان مدار مغناطیسی را بالا می برد)،

فضای باز کاهش یافته و اتلاف کمتر مس را اجازه داده اند.

اتلاف کمتر و طراحی خوب حرارتی، دماهای عملیاتی پایین تر و عمر طولانی تر سرویس را نتیجه می دهند.

4-آیرودینامیک

اغلب موتورهای الکتریکی با بیرون کشیدن هوا از طریق سیم پیچ با یک فن/ تهویه کامل و خارج کردن آن از پوشش آجدار خارجی خنک می شوند.

جریان هوا پیچیده است و مدلسازی کامپیوتری جهت بهینه سازی طراحی فن و پوشش بمنظور تولید خنک کننده کارآمدتر با سطح پایین تر سروصدا، استفاده شده است.

در شرایطی که برای راه اندازی موتور خود از اینورتر استفاده میکنید حتما از فن اکسترنال برای بهبود در فرایند خنک کاری موتور استفاده شود به دلیل اینکه در زمان کاهش دور موتور توسط اینورتر راندمان خنک کاری فن پشت موتور کاهش پیدا میکند.

اتلاف بازخور می تواند با طراحی دقیق رتور کاهش یابد.

ABB synchronous reluctance motor and drive package technology

5-تولید و کنترل کیفیت

وارد کردن تنش ها در فولاد مغناطیسی در طی مونتاژ موتور می تواند اتلاف آهن را تا 50 درصد افزایش دهد.

با در نظر گرفتن روش های مونتاژ در مرحله طراحی و توجه به روش های استعمال، این افزایش در اتلاف آهن در طی تولید به نسبت ناچیزی کاهش یافته است.

خروج از مرکز بین استاتور و رتور، شارهای هارمونیک با اتلاف بیشتر را تولید می کند.

نتیجه کلی این پیشرفت ها افزایش راندمان باندازه 3% در زمان بارگذاری کامل و نصف شدن اتلاف در بارگذاری کم می باشد. تصویر 4 مقایسه بین موتور با راندمان استاندارد 75 کیلووات و موتور با راندمان بالا و موتور با راندمان واقعی را نشان می دهد.

از آنجاییکه بیشتر موتورها زمان قابل توجهی را در بارگذاری پایین و یا معطل ماندن صرف می کنند، طراحان واحدهایی با راندمان بالا، به کاهش اتلاف ثابت توجه بیشتری داشته اند.

نتیجه نصف شدن تلفات در بارگذاری کمتر از 25 درصد و بهبود راندمان باندازه 3 تا 5 درصد در بارگذاری کامل، کاهش اتلاف باندازه حدودا 28 درصد می باشد. این امر یک دستاورد مؤثر را نشان می دهد.

گروه مهندسی الکترومارکت در خدمت شما است.

مطالب الکترومارکت را در کانال تلگرام الکترومارکت دنبال کنید.

متشکرم که تا انتهای این مقاله با ما بودید منتظر نظرات خوبتون هستم.