چگونه اینورتر مصرف انرژی الکتروموتور را کنترل می‌کند و کاهش می‌دهد

مصرف انرژی الکتروموتور میتواند توسط اینورتر ها به صورت اتوماتیک کنترل شود.

سلام یکی از بیشترین سؤالاتی که از من می‌پرسند این است:
آیا اینورتر در کاربردهایی که تغییر دور انجام نمی‌شود مصرف انرژی الکتروموتور را کنترل و انرژی سیوینگ اعمال می‌کند؟

VFD ها به‌طور خودکار راندمان موتور را در اکثر کاربرد ها بهینه‌سازی می‌کنند.

auto energy saving for drive ac

کنترل مصرف انرژی الکتروموتور به صورت اتوماتیک توسط اینورتر

در اقتصاد مقاومتی کنونی، مشتریان به چگونگی و جایی که می‌توانند در انرژی صرفه‌جویی کنند توجه بالایی دارند.

یکی از این راه‌ها استفاده از درایو فرکانس متغیر است.

یک درایو فرکانس متغیر (VFD) یک دستگاه الکترونیک قابل‌ اطمینان است که به‌طور مؤثری یک الکتروموتور سه فاز را کنترل می‌کند.

این درایوها یا اینورترها، همان‌طور که نامیده می‌شوند،
برای کنترل موتورها در ساخت برنامه‌های اتوماسیون و خودکار سازی،
صنعتی، پمپاژ، کشاورزی، آبیاری و آب / فاضلاب مورداستفاده قرار می‌گیرند.

مزیت‌های صرفه‌جویی در انرژی استفاده از VFD اینورتر در کاربردهای فن و پمپ به‌خوبی مشخص و در مقالات قبلی مستند شده است.

هزینه‌های یک VFD و نصب آن برای دستگاه‌های مختلف فن و پمپ می‌تواند به‌طورمعمول در عرض چند سال با صرفه‌جویی در مصرف انرژی بازپرداخت شود.

به‌هرحال، هر برنامه‌ای نمی‌تواند دارای مزیت‌هایی همانند بارهای گشتاور متغیر باشد.

درنتیجه، مشتریان همچنان به دنبال راه‌های جدیدی برای کاهش مصرف انرژی خود هستند.

در راستای این مفهوم

برخی از اینورترها اکنون این توانایی را دارند که با بهینه‌سازی راندمان موتور به‌طور خودکار در مصرف انرژی صرفه‌جویی کنند.

How the inverter controls the energy consumption of the electromotor

با در نظر گرفتن زمان و کمی تحمل، هر درایو می‌تواند برای بهینه‌سازی راندمان موتور و کنترل مصرف انرژی الکتروموتور تنظیم شود.

به‌هرحال، بسیاری از VFD ها به‌طور معمول تنها در شرایط خاصی از بار قادر به بهینه‌سازی راندمان موتور و مصرف انرژی الکتروموتور هستند.

از طرف دیگر، برخی از VFD ها اکنون دارای قابلیت کنترل صرفه‌جویی در انرژی هستند که برای بهینه‌سازی خودکار راندمان موتور در هر نقطه معین بار طراحی‌شده‌اند.

auto energy saving|بهینه‌سازی خودکار

با کنترل خودکار درایو در صرفه‌جویی و در مصرف انرژی، برنامه‌های صنعتی اکنون می‌توانند از صرفه‌جویی در مصرف انرژی بهره ببرند.

همه برنامه‌های صنعتی، موتورهای خود را در بار نامی راه‌اندازی نمی‌کنند.

و آن دسته از برنامه‌هایی که در بار نامی راه‌اندازی می‌شوند به‌طور کل و تمام‌وقت این کار را انجام نمی‌دهند.

یکی از مثال های چنین برنامه‌هایی که می‌تواند از کنترل صرفه‌جویی در مصرف انرژی بهره ببرد، یک نوار نقاله است.

نوار نقاله‌ها

نوار نقاله‌ها در طیف گسترده‌ای از صنایع برای حمل کالاهای بسته‌بندی شده، مجموعه‌ها، پردازش محصولات جانبی، یا حمل هر نوع موادی از یکجا به‌جای دیگر مورداستفاده قرار می‌گیرند.

فرودگاه‌ها، معادن، کارخانه‌ها سیمان، واحدهای توزیع، مونتاژ و کارخانه‌ها فرآوری مواد غذایی همه از نوارهای نقاله استفاده می‌کنند.

نوار نقاله‌ها به‌طورمعمول بارهای گشتاور ثابتی هستند، بدین معنی که گشتاور موردنیاز برای تحریک یک نوار نقاله مستقل از سرعت است.

در زمان انتخاب درایوها و موتورها برای نوار نقاله‌ها ، سنگین‌ترین بار باید مدنظر قرار گیرد.

اغلب اوقات، آزمودن سرعت، بار و شتاب/کاهش سرعت برای تعیین اندازه مناسب موتور و درایو انجام می‌شود.

ازاین‌ رو، نوارهای نقاله به‌طور کل بزرگ‌تر از اندازه معمول هستند تا الزامات اوج بار را برآورده سازند.

درنتیجه:

در بعضی مواقع ممکن است بار نوارهای نقاله دارای حداکثر قابلیت خود نباشد.
حتی ممکن است دوره‌های زمانی وجود داشته باشند که نوار نقاله با بار سبکی کار کند و یا کاملاً بدون بار باشد.

عملیات بدون بار ممکن است به این دلیل در نوارهای نقاله رخ دهد که گاهی اوقات استارت و استوپ مداوم یک نوار نقاله توجیه‌ناپذیر است و دایما روشن میماند.

در برخی موارد، مانند نوار نقاله‌های معادن بزرگ، یک پروسه طولانی برای راه‌اندازی مجدد یک نوار نقاله موردنیاز است.

علاوه بر ویژگی‌های زمان‌بندی، استارت و استوپ این نوار نقاله‌ها می‌تواند بر اتصالات و مفاصل تسمه‌نقاله که قطعات آن را در کنار هم نگه می‌دارد استرس وارد کند.

به این ترتیب، قسمت لاستیکی این تسمه می‌تواند درزمانی که از حالت گرم تغییر کرده و در حالت سرد راه‌اندازی می‌شود تحت یک استرس حرارتی قرار بگیرد و سرانجام می‌تواند تسمه را پاره کند یا بشکند.

در چنین مواردی می‌توان از کنترل خودکار درایو برای صرفه‌جویی در انرژی (مصرف انرژی الکتروموتور) استفاده کرد.

نوار نقاله‌ها معمولاً در سرعت ثابتی کار می‌کنند، در جاییکه تنها بار آن‌ها تغییر می‌یابد.

میزان ثابت گشتاور همیشه برای غلبه بر بخش اصطکاک ( کشیدگی ماشین) از مجموع بار موردنیاز است.

موتور در حالت بدون بار کار نمیکند، اما نوار نقاله ممکن است برای دوره‌های طولانی با بار سبک‌کار کند.

یکی از ویژگی‌های VFD در صرفه‌جویی در مصرف انرژی الکتروموتور:

برای استفاده در طی این شرایط بار سبک طراحی‌شده است.

یک موتور معمولاً برای حداکثر راندمان در لغزش مجاز طراحی می‌شود.

به‌هرحال، لغزش کمتری برای ایجاد گشتاور در تقاضاهای بار کمتر موردنیاز خواهد بود.

بنابراین، درزمانی که بار قرارگرفته بر روی موتور کاهش می‌یابد، لغزش کاهش خواهد یافت.

زمانی که لغزش بیشتر کاهش می‌یابد و از لغزش مجاز فاصله می‌گیرد، راندمان موتور کمتر و کمتر می‌شود.

اینورتر به‌ واسطه طراحی خود، موتورها را با استفاده از فرکانس متغیر برای تغییر سرعت موتور بکار می‌اندازند.

فرکانس اعمال‌شده به‌گونه‌ای است که موتور به‌طور کل در میزان عادی لغزش در بار کامل کار می‌کند.

به‌هرحال اینورتر برای اعمال لغزش مجاز در بار نامی طراحی می‌شوند.

بنابراین، یک درایو تنها موتور را نزدیک به راندمان مطلوب آن و درعین‌حال بار نامی به کار می‌اندازد.

کنترل صرفه‌جویی در انرژی بازده درایو را تنظیم می‌کند بطوریکه موتور همیشه در لغزش مجاز خودکار می‌کند تا صرف‌نظر از شرایط بار به‌طور مداوم راندمان موتور را بهینه‌سازی کند.

نکته مهم در مصرف انرژی الکتروموتور و کنترل اتوماتیک آن توسط اینورتر

یک درایو با عملکرد صرفه‌جویی در مصرف انرژی خود ابتدا با تعیین میزان نیروی اعمال‌شده به موتور، لغزش آن را بهینه‌سازی می‌کند.

سپس، این درایو میزان توانی را که باید برای موتور اعمال شود را بر اساس طیف فرکانس، پارامترهای تنظیم‌شدۀ موتور، و اندازه‌گیری‌های توان محاسبه خواهد کرد.زمانی که درایو میزان مناسبی از خطا را برای راه‌اندازی موتور در حداکثر راندمان نظری آن محاسبه کرد، ولتاژ خروجی تنظیم می‌شود تا میزان لغزش محاسبه‌شده به دست آید.

بنابراین،کنترل صرفه‌جویی در انرژی، راندمان موتور را با تنظیم میزان لغزش از طریق تنظیم در ولتاژ خروجی بهبود می‌بخشد.

همان‌طور که قبلاً گفته شد:

کاربردهای نوار نقاله باید مداوم با اصطکاک موردنیاز برای حرکت نوار نقاله وفق داده شوند.
بنابراین، یک نوار نقاله می‌تواند به‌راحتی در 20% از بار نامی موتور کار کند بدون اینکه هیچ بار واقعی بر روی نوار نقاله قرار داده شود.
درصد واقعی بار نامی موتور بر میزان صرفه‌جویی در انرژی تأثیر خواهد داشت.

صرفه‌جویی در مصرف انرژی (مصرف انرژی الکتروموتور) بیشترین تأثیر را بر راندمان موتور در شرایط بدون بار دارد.

تحلیل مصرف انرژی الکتروموتور در حالت بهینه‌سازی خودکار اینورتر

شکل 1 و 2 توان موردنیاز برای راه‌اندازی همان بار را با کنترل صرفه‌جویی در مصرف انرژی و بدون آن نشان می‌دهد.

سری آبی‌رنگ (v/f) یک درایو راه‌اندازی شده در بار موردنظر را با الگوی volts – perhertz گشتاور ثابت پیش‌فرض نشان می‌دهد.

سری قرمزرنگ (V/f + ES) دارای تابع فعال صرفه‌جویی در مصرف انرژی است.

الگوی v/f با استفاده از صرفه‌جویی در مصرف انرژی، ولتاژ خود را برای بهینه‌سازی لغزش مداوم از الگوی پیش‌فرض تنظیم می‌کند.

همان‌طور که شکل 1 و 2 نشان می‌دهد، توان کمتری برای راه‌اندازی میزان مشابهی از بار در زمان صرفه‌جویی در مصرف انرژی موردنیاز است.

کاهش در مصرف انرژی تقریباً در هر یک از شرایط بار صرف‌نظر از فرکانس عملیاتی یکسان است.

در خصوص مثال نوار نقاله، صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌تواند حتی در یک بار 20% کاملاً قابل‌توجه باشد.

در بار 20%، این درایو مصرف انرژی را تا بیش از 10% در 48 و 60 هرتز کاهش خواهد داد.

بازهم، تابع صرفه‌جویی در مصرف انرژی کاهش بیشتری را در مصرف برق با سبک‌تر کردن بار فراهم می‌آورد.

همان‌طور که ما به بار نامی نزدیک‌تر می‌شویم، موتور به لغزش مجاز نزدیک و نزدیک‌تر خواهد شد.

کنترل صرفه‌جویی در مصرف انرژی در زمانیکه موتور در لغزش مجاز یا نزدیک به آن کار می‌کند حداقل تأثیر را خواهد داشت، درحالی‌که موتور در حال حاضر نزدیک به راندمان مطلوب خودکار خواهد کرد.

علاوه براین، کنترل صرفه‌جویی در مصرف انرژی الکتروموتور، تنظیمات زمان واقعی را میسر می‌سازد.

با انجام اندازه‌گیری‌ها در زمان واقعی

درایو می‌تواند برای تغییرات پارامتر موتور که ممکن است به دلیل تغییرات دمای موتور تحت تأثیر قرارگرفته باشد، تطبیق پیدا کند.

بنابراین، هر یک از تغییرات ویژگی‌های موتور یا بار ناخواسته به‌طور خودکار برای درایو جبران می‌شود.

کنترل صرفه‌جویی در مصرف انرژی یک ویژگی است که ممکن است از قبل در درایو شما وجود داشته باشد.

تنظیم و استفاده از کنترل صرفه‌ جویی در مصرف انرژی درایو کار ساده‌ای است.

بنابراین، یک تنظیم خودکار اتوتیون در حالت بی باری موتور باید اجرا شود.

این تنظیم به درایو اجازه می‌دهد تا اطلاعات کلیدی موتور را برای محاسبات صرفه‌جویی در مصرف انرژی آن تعیین کند.

باقابلیت درایو برای تنظیم خودکار داده‌های موتور، در نظر گرفتن نوع موتور غیرضروری است.

نتیجه گیری:

مزیت‌های توضیح داده‌شده با استفاده از کنترل صرفه‌جویی در مصرف انرژی الکتروموتور و درایو به کاربردهای نوار نقاله محدود نمی‌شود.

کاربردهای دیگری نیز برای استفاده از کنترل صرفه‌جویی در مصرف انرژی درایو وجود دارند،
اما به دوک‌ها و اره‌های نواری محدود نمی‌شوند.

الزاماً، بیشتر کاربردها در جاییکه دوره‌های طولانی از بارگذاری سبک بی باری وجود داشته باشد، می‌توانند از کنترل صرفه‌جویی در مصرف انرژی درایو بهره ببرند.

موفق و پیروز باشید.

محبت و دانش را به اشتراک بگذاریم.

حتما نظر بدین و تجربیات خودتون رو به من اعلام کنید من نظرات شما رو میخونم و بهشون احترام میزارم.