روش های کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور

الکتروموتور چیست؟

الکتروموتور یا موتورهای الکتریکی به ماشینی گفته می شود که انرژی الکتریسیته را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند؛ الکتروموتورها در دنیای صنعتی امروز نقش مهمی دارند و از نظر منبع مصرفی در دو نوع تک فاز و سه فاز قابل ارائه بوده و عمدتا 60% مصرف انرژی الکتریکی دراماکن صنعتی را به خود اختصاص داده اندکه در ادامه مطلب به روش های کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور به طور کامل پرداخته ایم. هزینه های زیاد و همچنین مسائل زیست محیطی موجب شده که صنایع برای کم کردن انرژی مصرفی الکتروموتورها اقداماتی انجام دهند که در ادامه به آن ها اشاره خواهیم کرد.لازم به ذکر است مهم‌ترین و ابتدایی‌ترین گزینه صرفه‌جویی در موتورها مربوط به انتخاب درست و استفاده صحیح از آن‌هاست.

شناسایی راهکارهای کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور

مقدمات و روش های صرفه جویی انرژی در الکتروموتور در حالت کلی به دو دسته تقسیم می شوند:

• بررسی نحوه طراحی موتورهای الکتریکی جهت کاهش مصرف برق
• آشنایی با روند و چگونگی بهره‌برداری از موتورهای الکتریکی
• روش‌های کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور

دقت در انتخاب الکتروموتور

اولین گام برای کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور این است که در زمان خرید این محصول، مناسب‌ترین گزینه را با کمک مشاورین و متخصصین در این حیطه انتخاب کرده ، و در نظر داشته باشید که موتورهای الکتریکی در بازار دارای تنوع زیادی هستند که هریک کیفیت متفاوتی دارند.

توجه به تناسب نوع موتور و الکتروموتور

از دیگر مواردی که قبل از نصب و راه‌اندازی موتور الکتریکی باید به آن توجه داشت تا بتواند باعث کاهش مصرف انرژی ‌شود، وجود تناسب میان دستگاه‌ها است. زمانی که قصد انتخاب الکتروموتور را دارید ، می بایست گزینه‌ای را انتخاب کنید که در بازه 80 تا 100 درصد توانایی خود را برای کاربرد مورد نظر شما به کار بگیرد.

برقراری شرایط مناسب برای خنک کاری موتور

حرکت قطعات چرخان و متحرک در الکتروموتور باعث ایجاد گرما خواهد شد. هر موتور الکتریکی دارای یک محدوده دمای کاری است؛ در نتیجه اگر مقدار حرارت و گرمای موجود در قطعات داخلی یا محیط بیشتر شود، موجب سوختن و آسیب دیدن موتور می شود. به همین دلیل خنک کاری یکی از راهکارهای کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور می باشد. پس در نظر داشته باشید که فن موتور به درستی کار خود را انجام دهد و در صورت نیاز یک سیستم تهویه خارجی را بر روی آن نصب کنید. در غیر این صورت دمای موتور بالا رفته و مقاومت سیم‌پیچ‌ها را بالا می‌برد. همین موضوع باعث جریان کشی بیشتر توسط موتور الکتریکی خواهد شد و در نهایت مصرف انرژی را به طور سرسام‌آوری افزایش می‌دهد.

[su_quote cite=”قیمت درایر کمپرسور چقدر است؟ ” url=”https://rotopars.com/dryer/” class=”_link”]مطالب دیگر : [/su_quote]

سرویس و نگهداری به موقع

موتورهای الکتریکی دارای تعداد زیادی قطعه بوده که به طور دائم در حال چرخش هستند که باعث فرسایش می شوند، به همین علت برای افزایش طول عمر، نیاز به سرویس و نگهداری به موقع و منظم دارند.

بلبرینگ‌ها و سایر قطعاتی که در الکتروموتور وجود دارند، پس از چندی کارایی خود را از دست داده و نیازمند تعمیر یا تعویض هستند ، از این رو می بایست عمر مفید و زمان نصب هر قطعه را در نظر داشته تا در بازه‌ی زمانی مشخص برای سرویس دستگاه، تمیز کردن و روانکاوی آن اقدام گردد.لازم به ذکر است اگر سرویس و نگهداری به موقع انجام نشود، به مرور زمان قطعات چرخان فرسوده شده و باعث ایجاد ارتعاش در الکتروموتور شده و یک بار مضاعف به موتور وارد می‌کند که در نهایت باعث افزایش مصرف انرژی خواهد شد.

استفاده از تابلوهای خازنی برای  کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور

هر الکتروموتور در درون خود دارای یک سیم‌پیچ است که همواره بار سلفی ایجاد می‌کند. وجود این بار باعث واکنش شده و به همین علت به مرور زمان توان موثر موجود در شبکه کمتر می شود و همچنین عملکرد تجهیزات هم تحت تاثیر می گیرد. این موضوع باعث افزایش مصرف انرژی موتورهای الکتریکی شده و به همین دلیل برای کاهش برق مصرفی توسط الکتروموتور، از تابلوهای خازنی استفاده می شود. این تابلوها مجموعه‌ای از خازن‌ها هستند که می‌توانند ضریب توان شبکه را اصلاح کرده و از تحمیل هزینه اضافه جلوگیری کنند.

استفاده از اینورتر یا سافت استارتر

یکی دیگر از مواردی که در زمان راه‌اندازی الکتروموتور باید مورد توجه قرار گیرد، استفاده از اینورتر است. هر موتور الکتریکی در زمان راه‌اندازی و برای رسیدن به سرعت نامی، نیازمند جریان نسبتا زیادی از مدار است. به عبارت دیگر، با روشن شدن موتور، حدود 70 درصد جریان به سمت آن روانه می‌شود تا بتواند به سرعت نامی برسد و پس از رسیدن به این موقعیت، جریان کاهش پیدا کرده و موتور عملکرد عادی خود را در پیش می‌گیرد.

در نتیجه برای کاهش این جریان کشی اولیه، بهترین گزینه استفاده از اینورتر است. خرید اینورتر یا سافت استارتر، به ویژه برای موتورهایی با سایز بزرگ، کمک می‌کند تا جریان کشی اولیه را تا حد زیادی کاهش داده و این موضوع نه تنها جریان هجومی و گشتاور لحظه‌ای را در زمان راه‌اندازی کم می‌کند، بلکه باعث افزایش طول عمر موتور و کاهش مصرف انرژی در آن خواهد شد.

کاهش مصرف انرژی الکتروموتور با تغییر طراحی

اقداماتی که در این بخش انجام می‌ شوند به دو دسته کلی استفاده از درایورها یا کنترلر‌های دور موتور و انجام اقدامات روی موتور تقسیم می‌ شود. برای کنترل بار و کاهش مصرف انرژی از طریق کنترل پارامترهای خروجی روش‌ های زیر مورد استفاده قرار می‌ گیرند:

ثابت نگه داشتن بار بر روی خروجی موتور

تغییر بار بر روی خروجی موتور باعث مصرف انرژی بیشتر می‌ شود، پس با ثابت نگه داشتن بار تا حدودی مصرف برق کنترل می شود به طروی که یکی از روش های کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور همین امر می‌باشد.

تغییر سرعت

برای مواردی که دور موتور بیشتر از میزان مورد نیاز است، با استفاده از کنترل کننده‌ های دور موتور کنترل می شود.

بار کامل

زمانی بازدهی الکتروموتور شما به حداکثر می‌ رسد که بار اعمال شده بر روی خروجی حدود ۸۰ تا ۱۰۰ درصد بار نامی ثبت شده روی پلاک موتور باشد.

کنترل ولتاژ برای کاهش مصرف برق در الکتروموتور

تغییرات ولتاژ در ورودی باعث تغییر گشتاور موتور خواهد شد. به همین دلیل از کنترل کننده‌ های ولتاژ برای جلوگیری از تغییرات گشتاور و افزایش مصرف موتور استفاده می‌ شود.

سیستم‌ کنترلی جهت کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور

معمولاً سیستم‌ های مختلفی برای راه اندازی الکتروموتور وجود دارد که یکی از آن ها سیستم‌ های کنترلی است که بسیاری از پارامترها در زمان فعالیت الکتروموتور را می‌ توانند کنترل کنند و اینگونه است که نقش موثری در خصوص کاهش مصرف انرژی الکتروموتورها دارد. این سیستم‌ ها عبارتند از: 1. سیستم انتقال نیرو 2. کنترل کننده‌ ها و شبکه برق ورودی.

تمامی این سیستم‌ ها سه پارامتر اصلی را کنترل می‌ کنند و به عنوان روش هایی جهت کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

• ضریب قدرت

اگر ضریب قدرت الکتروموتور پایین باشد، جریان افزایش می‌ یابد و شاهد افت ولتاژ در ترانسفورماتور‌ها و منبع ورودی خواهیم بود. این مشکل زمانی شکل می گیرد که بار کمی روی شافت خروجی الکتروموتور باشد. در چنین شرایطی با بررسی وضعیت بار می‌ توانیم این پارامتر را کنترل کنیم.

• کیفیت توان

هر گونه بی نظمی در شبکه برق مانند: مشکل داشتن سیستم ارث، وجود هارمونیک‌ های مختلف در شبکه برق، اسپایک، چشمک زدن، افت ولتاژ و عدم تقارن در ولتاژ فازها موجب کاهش توان خروجی می شود. در چنین شرایطی یک مهندس با تجربه و دارای تخصص کافی باید روی وضعیت شبکه برق ورودی نظارت داشته باشد.

• ثابت نگه داشتن ولتاژ در شبکه

ولتاژ ورودی هر الکتروموتور باید تا حد امکان به ولتاژ نامی درج شده بر روی پلاک نزدیک باشد. یعنی میزان تغییرات مجاز در ولتاژ ورودی حدود ۱۰ درصد است. ولی در صورتی که قصد کاهش میزان اتلاف انرژی الکتروموتور را داشته باشید، این تغییرات باید به کمتر از ۵ درصد برسد. این موضوع علاوه بر افزایش راندمان باعث بالا رفتن عمر مفید الکتروموتور خواهد شد.

تنظیم بار بر روی خروجی الکتروموتور

تنظیم بار بر روی محور خروجی موتورالکتریکی در کاهش مصرف انرژی موثر است. در حین استفاده از الکتروموتور می بایست بار اعمال شده بر روی محور خروجی با توان نامی متناسب باشد. چنانچه قدرت الکتروموتور بیش از بار مورد نیاز باشد، باعث کاهش عملکرد آن می شود. از طرفی هم زماتی که میزان بار اعمال شده بر روی الکتروموتور بیش از توان آن باشد، موتور قدرت تامین نیروی مورد نیاز را نداشته و همین باعث می‌ شود موتور الکتریکی نیاز به مصرف انرژی بیشتری برای انجام فعالیت خود داشته باشد.

تطابق موتور با بار

موتورهای القایی تک‌فاز و سه‌فاز با توجه به تنوع و نوع مصرف مختلف آن‌ها کاربردهای زیادی دارند. بنابراین موتور زمانی می‌تواند بار مکانیکی متصل به آن را تأمین کند که مشخصه عملکردی موتور منطبق بر مشخصه بار مکانیکی باشد. درصورتی‌که موتور انتخابی بزرگتر از حد نیاز باشد، موتور در حالت بار کامل یا نزدیک به بار کامل کار نکرده در نتیجه بازدهی آن پایین‌تر از مقدار بهینه آن خواهد بود. این امر اشکالات جدی در بهینه‌سازی مصرف انرژی ایجاد خواهدکرد.

کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور با بررسی هرزگردی موتورها

زمانی که فعالیت الکتروموتور بدون بار ادامه دارد، در این حین انرژی بسیار زیادی اتلاف می شود . از این رو بهتر است که به صورت دائم وضعیت وجود بار بر روی محور خروجی الکتروموتور مورد بررسی قرار گیرد. در صورت نبود بار بر روی الکتروموتور جهت کاهش مصرف انرژی می بایست دستگاه خاموش شود.

موتورهای با راندمان بالا

موتورهای با راندمان بالا نسبت به موتورهای استاندارد قیمت بالاتری دارد، اما علیرغم تاثیر در کاهش مصرف انرژی در طولانی مدت از لحاظ اقتصادی به صرفه خواهد بود. در ادامه به کاربرد بالایی این دستگاه اشاره خواهیم کرد:

1. مدت زمان روشن بودن موتور بیش از زمان خاموش بودن آن باشد.
2. گشتاور بارنسبتا ثابت بوده و موتور بیش بدرستی به بارتطبیق شده باشد.
3. مدت زمان روشن بودن موتور بیش از 2000 ساعت در سال باشد.

کاهش مصرف انرژی الکتروموتور کنترل کننده های دور موتور

کنترل کننده های دور موتور، امکان اعمال تغییرات لازم در سرعت موتور فن و یا پمپ را بطور دائم فراهم آورده و همچنین کنترل دور موتور باعث تطبیق گشتاور مورد نیاز در خروجی ، با شرایط بار و جلوگیری از اتلاف انرژی مکانیکی می شود. با کنترل درست و به موقع این مورد استهلاک بخش های متحرک دستگاه  نیز کاهش می‌ یابد.

بررسی تسمه های الکتروموتور برای کاهش مصرف برق

یکی دیگر از روش‌های کاهش مصرف انرژی در موتور الکتریکی استفاده از تسمه است. اما عواملی نیز وجود دارد که دربازده تاثیرگذار هستند که عبارتند از:

• استفاده از تسمه‌ هایی که مشخصات نامی بالاتری از توان الکتروموتور دارند، می‌ تواند باعث بالا رفتن کارایی گردد.
• تنش: فشار نامناسب باعث کاهش بازده تا ۱۰ درصد می‌شود.
• وقتی قطر چرخ به کار رفته برای تسمه بزرگ باشد، راندمان موتور نیز افزایش خواهد یافت‌.

البته باید به این موضوع که همانقدر استفاده از تسمه مناسب در شرایط کاری خاص می‌ تواند افزایش راندمان و کاهش مصرف انرژی را به دنبال داشته باشد. به کارگیری نامناسب تسمه یا انتخاب اشتباه در زمان خرید آنها باعث کاهش راندمان و افزایش مصرف انرژی می‌ شود نیز توجه داشت.

خاموش کردن الکتروموتور های بی بار

از دیگر موارد صرفه جویی و بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورها نظارت بر روی کارکرد درست آن ها است.

خاموش‌ کردن الکتروموتورهای بی بار از اتلاف انرژی جلوگیری می کند . نظارت دائم و یا کنترل اتوماتیک این مشکل را حل می کند. جریان در الکتروموتور های بی بار حدوداً برابر جریان در الکتروموتورهای با بار کامل است در نتیجه انرژی زیادی در این حوزه تلف می شود.

سخن پایانی

الکتروموتورها بیشترین سهم مصرف برق صنایع را به خود اختصاص می‌دهند. آمار به‌ دست آمده نشان می دهد حدود دو سوم انرژی الکتریکی صنایع در موتورهای الکتریکی مصرف می‌شود. از این‌ رو روش‌های کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور با رویکرد جدیدی مورد بررسی و اجرا قرار می‌گیرد.به صورت کلی اگر می‌خواهید یک الکتروموتور را با کمترین مصرف انرژی راه‌اندازی کنید، پیشنهاد ما به شما خرید اینورتر صنعتی و درایو موتور است. هنگامی که اینورتر را به موتور متصل می‌کنید، می‌تواند به صورت سافت استارت شروع به کار کرده و کم‌کم جریان را وارد سیم‌پیچ کند. به این ترتیب هم حرکت و سرعت موتور قابل‌کنترل است و هم از کشیدن شدن جریان بیش از حد جلوگیری می‌شود.

سوالات متداول روش های کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور

1. روند بهره‌برداری از الکتروموتورها برای کاهش مصرف برق شامل چه مواردی است؟
   بهترین روند برای کاهش مصرف برق الکتروموتور شامل روغن کاری کافی و به موقع جهت کم کردن اصطکاک اجزا مختلف موتور برای جلوگیری از اتلاف انرژی و تهویه مناسب برای کارکرد موتور در دمای مجاز، افزایش طول عمر الکتروموتور و کاهش مصرف انرژی می‌باشد.
2. روغن کاری چه تاثیری بر روی کاهش مصرف انرژی الکتروموتور دارد؟
   استفاده از روانکارهای صنعتی و روغن‌کاری به موقع قطعات چرخان، موجب کاهش اصطکاک ایجادشده در قطعات چرخان شده و مانع از ایجاد ارتعاش می‌شود. از این رو به روان کار کردن موتور و کاهش جریان اولیه کمک زیادی خواهد کرد.
3. آیا نوع الکتروموتور بر روی مصرف انرژی آن تاثیرگذار است؟
   بله. به دلیل طراحی متفاوت موتورهای الکتریکی در برندهای سازنده آن‌ها ، بازدهی این محصولات تفاوت زیادی ددلرد. به همین دلیل باید در زمان خرید این محصولات، به خوبی نیاز خود را مشخص کرده و در نهایت با متخصصان مشورت کنید تا بهترین گزینه را به شما پیشنهاد دهند.
4. چگونه می توان عملکرد تجهیزات را با توجه به نیاز سیستم بهینه سازی کرد؟
   یکی از راه‌های کاهش مصرف انرژی در الکتروموتور این است که دائما متغیرهای آن را بر روی یک مقدار ثابت و بهینه نگه داشته و از اتلاف آن‌ها جلوگیری کنیم. برای این کار بهترین گزینه استفاده از درایوهای تنظیم سرعت است که به دو دسته اینورتر و گیربکس تقسیم می‌شوند.
5. کاهش مصرف انرژی با تغییر نحوه طراحی الکتروموتور شامل چه مواردی است؟
   با تغییر نحوه طراحی الکترون برای کاهش مصرف برق می‌توانید شاهد ثابت نگه‌ داشتن بار خروجی موتور برای کنترل مصرف برق، تغییر سرعت دور موتور با استفاده از کنترل‌کننده‌ها، افزایش بار اعمال شده بر روی خروجی موتور تا رسیدن به بار کامل و استفاده از کنترل‌کننده‌های ولتاژ جهت جلوگیری از افزایش برق و تغییرات گشتاور باشید.