پیک سایی و کاهش مصرف انرژی الکتریکی با استفاده روتورها

0
4077

الکتروموتورها از جمله‌ مهمترین‌ مصرف‌ کنندگان‌ انرژی‌ الکتریکی‌ در بخش‌های‌صنعتی‌، کشاورزی‌، خانگی‌، تجاری‌ و عمومی‌ بوده‌ و بطور متوسط در حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد از برق‌ تولیدی‌ کشور را مصرف‌ می‌کنند. در میان‌ این‌ تجهیزات‌ موتورهای‌ کوچک‌ ومتوسط (۰/۲۵ تا ۱۵۰ اسب‌ بخار) عمدتاپ ازنوع‌ القایی‌ با روتور قفس‌ سنجبی‌ بوده‌ و این‌بخش‌ از الکتروموتورها در حدود ۶۰ تا ۷۰ در صد از گل‌ مصرف‌ برق‌ الکتروموتورها را به‌خوداختصاص‌ می‌دهند. باز دهی‌ عملی‌ این‌ الکترو موتورهای‌ کوچک‌ ومتوسط در شرایطبهره‌ برداری‌ سالانه‌ در حدود ۵۰ تا ۹۰ درصد است‌ و به‌ طور میانگین‌ در حدود ۲۵ تا ۳۵در صد از انرژی‌ الکتریکی‌ مصرفی‌ در آنها تلف‌ می‌شود که‌ با توجه‌ به‌ این‌ امر، پتانسیل‌فراوانی‌ برای‌ کاهش‌ تلفات‌ این‌ الکتروموتورها در کشور پیش‌ بینی‌ می‌شود. در این‌نوشتار یکی‌ از فن‌ آوریهای‌ جدید و متناسب‌ با شرایط کشور برای‌ کاهش‌ تلفات‌ این‌ دسته‌از تجهیزات‌ الکتریکی‌ بیان‌ شده‌ و مزایای‌ آن‌ با توجه‌ به‌ امکانات‌ و پتانسیل‌های‌ بالقوه‌موجود، ارزیابی‌ می‌شود .

الکترو موترها گروهی‌ از تجهیزات‌الکتریکی‌ هستند که‌ بر اساس‌ روابط بین‌جریانهای‌ الکتریکی‌ و میدانهای‌ مغناطیسی‌،باعث‌ تبدیل‌انرژی‌ الکتریکی‌ به‌ انرژی‌مکانیکی‌ می‌شوند. در حین‌ این‌ عمل‌ (تبدیل‌انرژی‌ الکتریکی‌ به‌ مکانیکی‌) مقداری‌ ازانرژی‌ تلف‌ می‌شود. با توجه‌ به‌ این‌ امر کیفیت‌ساخت‌ این‌ تجهیزات‌ برای‌ دسترسی‌ به‌حداکثر بازدهی‌ اقتصادی‌ از اهمیت‌ فراوانی‌ برخوردار بوده‌ و در نتیجه‌ سازندگان‌ این‌تجهیزات‌ می‌توانند نقش‌ بسیار مهمی‌ درکاهش‌ مصرف‌ و تلفات‌ انرژی‌ الکتریکی‌داشته‌ باشند. مهمترین‌ عوامل‌ ایجاد تلفات‌ درموتورهای‌ الکتریکی‌ عبارتند از :

ه عبور جریان‌ الکتریکی‌ در سیم‌ پیچ‌های‌استاتور و روتور و مقاومت‌ الکتریکی‌ این‌هادیها
ه مغناطیس‌ شدن‌ متوالی‌ هسته‌ موتور ونیزجریانهای‌ گردابی‌ ایجادی‌ درآن‌
ه تلفات‌ ناشی‌ از اصطکاک‌های‌ مکانیکی‌
ه اثرات‌ پارازیتی‌ (تلفات‌ اضافی‌ )
باتوجه‌ به‌ این‌ که‌ هرساله‌ مقادیر فراوانی‌از انرژی‌ الکتریکی‌ به‌ دلیل‌ عدم‌ بازدهی‌مناسب‌ الکتروموتورها به‌ صورت‌ تلفات‌ به‌هدر می‌رود بنابراین‌ در بسیاری‌ از کشورهاکوشش‌های‌ فراوانی‌ در جهت‌ بهبود بازدهی‌ وعملکرد این‌ تجهیزات‌ بعمل‌ آمده‌ وسعی‌ شده‌است‌ تا در نظر گرفتن‌ امکانات‌ بالــــقوه‌ و
فن‌ آوریهای‌ موجود ونیز قیمت‌ مواد اولیه‌ وهزینه‌های‌ تحمیلی‌، مناسب‌ترین‌ گزینه‌هابرای‌ بهبود کارایی‌ موتورها بکار گرفته‌ شود.این‌ روند بخصوص‌ هنگامی‌ مشخص‌ترمی‌شود که‌ بدانیم‌ امروزه‌ در بسیاری‌ ازکشورهای‌ پیشرفته‌ یا درحال‌ توسعه‌، رعایت‌استانداردهای‌ حداقل‌ مقادیر مجاز بازدهی‌الکتروموتورها به‌ صورت‌ اجباری‌ در آمده‌ است‌و محدوده‌هایی‌ که‌ این‌ استانداردها پیشنهادکرده‌اند بگونه‌ای‌ است‌ که‌ در بسیاری‌ ازحالات‌ تنها با صرف‌ هزینه‌های‌ بالا و استفاده‌از فن‌ آوریهای‌ جدید، دسترسی‌ به‌ آنها میسراست‌ .
درکشور ما نیز با وجود این‌ که‌ بازدهی‌ اکثرالکتروموتورهای‌ مورد استفاده‌ (ساخت‌ داخل‌یا وارداتی‌) حتی‌ از مقادیر استاندارد ازایه‌ شده‌در دهه‌ ۷۰ میلادی‌ نیز پایین‌تر است‌، اما تاکنون‌ اقدامات‌ حدی‌ در زمینه‌ بهبود کارایی‌این‌ تجهیزات‌ بعمل‌ نیامده‌ است‌. (شکل‌(۲)روند افزایش‌ بازدهی‌ الکتروموتورهای‌ باقدرت‌ ۲۰ اسب‌ بخار (۱۵ کیلووات‌) را از دهه‌۷۰ میلادی‌ تاکنون‌ نشان‌ می‌دهد. همان‌ گونه‌که‌ در این‌ شکل‌ دیده‌ می‌شود در اواسط دهه‌۷۰ میلادی‌، بازده‌ چنین‌ اکتروموتورهایی‌ درحدود ۸۷تا ۸۸ در صد بوده‌ است‌ که‌ متاسفانه‌در حال‌ حاضر این‌ مقدار برای‌ موتورهای‌ مورداستفاده‌ در کشور به‌ حدود ۸۵ تا۸۶ در صدمحدود می‌شود این‌ در حالی‌ است‌ که‌الکتروموتورهای‌ هم‌ قدرت‌ استاندارد امروزی‌در دنیا باز در حدود ۸۹ تا۹۰ درصدبازدهی‌دارند سه‌ تاپنج‌ در صد بازدهی‌ بیشتر نسبت‌به‌ موتورهای‌ مورداستفاده‌ در کشور)
در اینجا لازم‌ است‌ تا برای‌ پی‌ بردن‌ به‌اهمیت‌ واقعی‌ بهبود بازدهی‌ الکتروموتورهاتوجه‌ بیشتری‌ به‌ این‌ اطلاعات‌ معطوف‌ شودبه‌ عنوان‌ مثال‌ کافی‌ است‌ پتانسیل‌ کاهش‌اوج‌ بار شبکه‌ سراسری‌ را در نظر داشته‌ باشیم‌.همان‌ گونه‌ که‌ بیان‌ شد بازدهی‌ متوسطالکتروموتورهای‌ مورد استفاده‌ در کشور درحدود سه‌ تا پنج‌ در صد از الکتروموتورهای‌استاندارد امروزی‌ در دنیا کمتر است‌. بادانستن‌ اوج‌ بار شبکه‌ سراسری‌ در سال‌ جاری‌یا سال‌ آینده‌ ۲۷ هزارمگاوات‌ است‌ ودر حدود۳۰ تا ۳۵ درصد از این‌ اوج‌ بار، برای‌ به‌ حرکت‌در آوردن‌ الکتروموتورهای‌ القایی‌ (و یادستگاههایی‌ که‌ از این‌ تجهیزات‌ استفاده‌می‌کنند) استفاده‌ خواهد شد، افزایش‌ بازدهی‌الکتروموتورهای‌ کشور تاحد استانداردمی‌تواند نیاز اوج‌ بار شبکه‌ را در حدود ۴۰۰ تا۵۰۰ مگاوات‌ (معادل‌ با توان‌ تولیدی‌ ۲۰۳۱۵عدد توربین‌ گازی‌ GE فریم‌ ۵) کاهش‌ دهد.با توجه‌ به‌ این‌ شرایط، امروزه‌ در کشورهای‌پیشرفته‌، سعی‌ می‌شود تا حدود مجاز بازدهی‌الکتروموتورها حتی‌ از مقادیر استاندارد نیزفراتر رفته‌ و در برخی‌ کشورها نظیر آمریکا،کانادا، استرالیاو… رعایت‌ این‌ حدود برای‌الکتروموتورهای‌ مورد استفاده‌ در آن‌ کشورهااجباری‌ شده‌ است‌، اگر چه‌ سازندگان‌الکتروموتورهای‌ موجود در آنجا می‌توانندموتورهای‌ با بازدهی‌ کمتر را صرفٹبرای‌صادرات‌ نیز تولید کنند. لازم‌ به‌ ذکر است‌ که‌هرچند به‌ نظر می‌رسد که‌ بهبود بیشتر دربازدهی‌ الکتروموتورها با توجه‌ به‌ پیشرفتهای‌روز افزون‌ در زمینه‌ مواد و طراحی‌ این‌تجهیزات‌ می‌تواند ادامه‌ یابد، اما این‌ حالتهادر در اکثر موارد تنها از طریق‌ مواد وفن‌آوریهای‌ بسیار گران‌ (نظیر استفاده‌ ازورقهای‌ الکتریکی‌ آمورف‌ یا ابر رساناها)ممکن‌ می‌شود که‌ بسیار هزینه‌ بر بوده‌ و درحال‌ حاضر چندان‌ استقبالی‌ از آنها بعمل‌نمی‌آید .

روشهای‌ بهبود بازدهی‌ الکتروموتورها
شکل‌ (۳) نمایی‌ از اجزای‌ مختلف‌ یک‌الکتروموتور القایی‌ را نشان‌ می‌دهد. این‌الکتروموتور از دو قسمت‌ اصلی‌ استاتور(قسمت‌ ساکن‌) و روتور (قسمت‌ متحرک‌)تشکیل‌ شده‌ است‌ که‌ هر یک‌ از آنها شامل‌یک‌ جزء الکتریکی‌ (هادیها) و یک‌ جزءمغناطیسی‌ (هسته‌ها) است‌ با در نظر گرفتن‌این‌ ساختار و دانستن‌ سهم‌ هریک‌ ازموءلفه‌های‌ تلفات‌ انرژی‌ در این‌ تجهیزات‌بهبود بازدهی‌ الکتروموتورها از چند طریق‌امکان‌پذیر خواهد بود ولی‌ در هر حال‌مهمترین‌ اقدامات‌ برای‌ بهبود باز دهی‌الکتروموتورها را می‌توان‌ در کاهش‌ تلفات‌هسته‌ یا تلفات‌ هادیهایانها خلاصه‌ کرد.
متاسفانه‌ بسیاری‌ از فن‌ آوریهای‌ شناخته‌شده‌ برای‌ بهبود بازدهی‌ انرژی‌ درالکتروموتورها باعث‌ افزایش‌ ابعاد آنها خواهدشد و این‌ افزایش‌ ابعادی‌ بیشتر شامل‌ ازدیادطول‌ آنهاست‌ به‌ عنوان‌ مثال‌ یکی‌ ازروشهای‌شناخته‌ شده‌ برای‌ کاهش‌ تلفات‌ هسته‌ درموتورهای‌ الکتریکی‌، افزایش‌ طول‌ هسته‌آنهاست‌ که‌ این‌ حالت‌ ار یک‌ طرف‌ مستلزم‌تغییرات‌ فراوان‌ در خط تولید این‌ نوع‌ موتورهابوده‌ و باعث‌ ناهمخوانی‌ وعدم‌ انصباق‌ موتورساخته‌ شده‌ با سایر تجهیزات‌ متصل‌ به‌ آن‌می‌شود و از طرف‌ دیگر با توجه‌ به‌ مصرف‌بیشتر مواد اولیه‌ (هسته‌ و هادی‌)، قیمت‌موتورها افزایش‌ زیادی‌ خواهد یافت‌. افزایش‌سطح‌ مقطع‌ هسته‌ موتورها نیز کم‌ و بیش‌مشکلاتی‌ مشابه‌ با موارد فوق‌ داشته‌ و برای‌بسیاری‌ از تولید کنندگان‌ داخلی‌، چندان‌جاذبه‌ای‌ ندارد. در مورد افزایش‌ سطح‌ مقطع‌هادیهای‌ الکتروموتورها نیز این‌ حالت‌مستلزم‌ تغییرات‌ وسیع‌ در قالبهای‌ ساخت‌هسته‌ و در نتیجه‌ تغییر طراحی‌الکتوموتورست‌ که‌ به‌ نوبه‌ خود هزینه‌های‌تولید را به‌ طور چشمگیری‌ افزایش‌ با توجه‌ به‌این‌ موارد و در نظر داشتن‌ مشکلات‌ ناشی‌ ازتغییر طراحی‌ و یا تغییر ابعاد الکتروموتورها،مناسب‌ترین‌، گزینه‌ها برای‌ بهبود بازدهی‌الکتروموتورهای‌ داخلی‌، تغییر مواد مورداستفاده‌ در ساخت‌ آنهاست‌ .
مهم‌ترین‌ مواد مورد استفاده‌ در ساخت‌هسته‌ الکتروموتورها را ورقهای‌ فولادالکتریکی‌ کم‌ کربن‌ (Motor Lamination)ویا فولادهای‌ سیلیکونی‌ با دانه‌های‌ غیر جهت‌دار(Non- Oriented Silicon)تشکیل‌می‌دهند. اینگونه‌ ورقها که‌ با ضخامت‌های‌متفاوت‌/۸٫/۳-.میلی‌ متر) وبا مقادیر مختلف‌عناصر آلیاژی‌ (منگنز،آلومینیوم‌ و سیلیسیم‌)تولید می‌شوند دارای‌ خواص‌ مغناطیسی‌متفاوت‌ و نیز قیمت‌های‌ بسیار گسترده‌هستند. مهمترین‌ خواص‌ مغناطیسی‌ موردنظر در حین‌ انتخاب‌ این‌گونه‌ ورقهابرای‌ساخت‌ هسته‌ الکتروموتورها شامل‌ نفوذپذیری‌ مغناطیسی‌، تلفات‌ توان‌ و القای‌ اشباع‌در آنهاست‌ که‌ با تغییر میزان‌ عناصر الیاژی‌ ویا ضخامت‌ ورقها، این‌ خواص‌ را میتوان‌بدست‌ آورد. برای‌ کاهش‌ تلفات‌ توان‌ و انرژی‌درهسته‌ استاتور الکتروموتورهای‌ القایی‌،می‌توان‌ با استفاده‌ از ورقهای‌ فولاد الکتریکی‌با مقادیر بالاتر سیلیسیم‌ و یا انتخاب‌ ورقهای‌با ضخامت‌ کمتر، بازدهی‌ آنهارا تا مناسبی‌افزایش‌ داد اما این‌ حالت‌ می‌تواند از یک‌طرف‌ سایر خواص‌ هسته‌ را تحت‌ تاثیر قراردهد و از طرف‌ دیگر افزایش‌ قیمت‌ وهزینه‌های‌ تولید را در پی‌ خواهد داشت‌ چراکه‌ با انتخاب‌ ورقهای‌ نازکتر و با مقادیر بیشترعناصر آلیاژی‌، اولاپ هزینه‌ خرید این‌ ورقهابیشتر شده‌ و در ثانی‌ عوامل‌ مربوط به‌ برش‌ وپانچ‌ و هسته‌ چینی‌ نیز هزینه‌های‌ تولید را به‌مراتب‌ بالاتر خواهد برد. در هر حال‌ این‌ تغییرمواد هسته‌ برای‌ کاهش‌ تلفات‌ الکتروموتورهامی‌تواند بدون‌ تغییر فروان‌ در طراحی‌ این‌تجهیزات‌ به‌ عنوان‌ یک‌ روش‌ مناسب‌، مطرح‌باشد هرچند که‌ درحال‌ حاضر با توجه‌ به‌ عدم‌توانایی‌ ساخت‌ داخل‌ ورقهای‌ فولاد سیلیسیم‌دار در کشور ،هزینه‌های‌ ارزی‌ تهیه‌ مواد اولیه‌و ساخت‌ چنین‌ الکتروموتورهایی‌ تا حدی‌ بالاخواهد بود.
روش‌ مناسب‌ دیگر برای‌ کاهش‌ تلفات‌الکتروموتورها بدون‌ نیاز به‌ تغییر طراحی‌ ویاابعاد آنها، استفاده‌ از هادی‌های‌ مسی‌ به‌ جای‌آلومینیوم‌ در آنها ست‌.باتوجه‌ به‌ آنکه‌ هدایت‌الکتریکی‌ مس‌ تقربیاپ ۶۰ درصد بیشتر ازهدایت‌ الکتریکی‌ آلومینیوم‌ است‌، در بیشترحالتها برای‌ ساخت‌ هادیهای‌ استاتورالکتروموتورها از مسن‌ استفاده‌ می‌شود. درساخت‌ هادیهای‌ روتورالکتروموتورها نیز اگرچه‌ برای‌ الکتروموتورهای‌ بزرگ‌ (باتوان‌بیشتر از ۲۵۰ کیلو وات‌) معمولاپاز مسن‌الکتریکی‌ کار شده‌ و شکل‌ داده‌ شده‌ استفاده‌می‌شود، اما روش‌ ساخت‌ روتور چنین‌الکتروموتورهایی‌ ریخته‌ گری‌ نبوده‌ و بنابراین‌بسیار زمان‌ گران‌ و هزینه‌بر هستند هرچند که‌با توجه‌ به‌ تعداد نسبتاپ کم‌ ساخت‌ چنین‌الکتروموتورهایی‌، استفاده‌ از چینن‌ روشی‌چندان‌ نامطلوب‌ در نظر گرفته‌ نمی‌ شود.درمورد الکتروموتورهای‌ القایی‌ کوچک‌ و متوسطکه‌ سالانه‌ تعداد بسیار زیادی‌ از آنها تولیدمی‌شود، تنها روش‌ اقتصادی‌ برای‌ ساخت‌روتور آنها، ریخته‌ گری‌ دایکاست‌ (تحت‌فشار) فلز هادی‌ اطراف‌ هسته‌ و ایجاد یک‌ساختار یکپارچه‌ از روتور است‌. شکل‌ (۴)نمونه‌ای‌ از روتورهای‌ تولیدی‌ به‌ این‌ روش‌ رانشان‌ می‌دهد که‌ هادیهای‌ قفس‌ سنجابی‌این‌ روتور نیز پس‌ از جداسازی‌ قسمت‌های‌آهنی‌ (از طریق‌ حل‌ سازی‌ در اسید) بخوبی‌نمایان‌ است‌ .
اگر چه‌ از زمانهای‌ گذشته‌ نیز مشخص‌بوده‌ است‌ که‌ بکار بردن‌ هادیهای‌ مسی‌ درساخت‌ روتور الکتروموتورهای‌ القایی‌ قف‌س‌سنجابی‌ می‌تواند باعث‌ بهبود بازدهی‌ آنهاشود اما به‌ دلیل‌ مشکلات‌ موجود بر سر راه‌ریخته‌ گری‌ دایکاست‌ مس‌ و سهولت‌ بیشتراین‌ فرایند برای‌ هادیهای‌ آلومینومی‌، با درنظر گرفتن‌ مسائل‌ اقتصادی‌، ریخته‌ گری‌دایکاست‌ آلومینیوم‌ به‌ عنوان‌ روش‌ مناسب‌تربرای‌ ساخت‌ این‌ روتورها مورد استفاده‌قرارمی‌ گیرد. این‌ حالت‌ باعث‌ شد که‌ تاچندین‌ سال‌ گذشته‌ تقریباپ روتور تمامی‌الکتروموتورهای‌ القایی‌ قفس‌ سنجابی‌کوچک‌ و متوسط از طریق‌ ریخته‌ گری‌دایکاست‌ آلومینیوم‌ تولید شود و متاسفانه‌استفاده‌ از هادیهای‌ مسی‌ تنها در اجزامی‌استاتور چنین‌ الکتروموتورهایی‌ خلاصه‌ شودو با این‌ حال‌ از حدود دهه‌ ۷۰ میلادی‌ باافزایش‌ قسمت‌ انرژی‌ الکتریکی‌ تلاشهایی‌شد تا ساخت‌ روتورهای‌ مسی‌ دایکاست‌ شده‌به‌ صورت‌ اقتصادی‌تر صورت‌ گرفته‌ و عوامل‌کنترل‌ کننده‌ این‌ فرایند، بیشتر شناسایی‌ شود.این‌ روند به‌ خصوص‌ از اواخر دهه‌ ۹۰میلادی‌،گسترش‌ فراوانی‌ یافت‌ و با انجام‌ مطالعات‌ وتحقیقات‌ کاربردی‌، مهمترین‌ روشهاوفن‌آوریهای‌ مناسب‌ واقتصادی‌ برای‌ ساخت‌چنین‌ روتورهایی‌، شناسایی‌ شد به‌ گونه‌ای‌ که‌امروزه‌ تولید انبوه‌ چنین‌ الکتروموتورهایی‌ درتعدادی‌ از کارخانه‌های‌ بزرگ‌ سازنده‌الکتروموتورها آغاز شده‌ واستقبال‌ بسیارزیادی‌ از این‌ محصولات‌ بعمل‌ آمده‌ است‌ .
نکته‌ بسیار مهم‌ در مورد چنین‌الکتروموتورهایی‌ آن‌ است‌ که‌ بدون‌ هیچ‌ گونه‌تغییر طراحی‌ و یا تغییر ابعادی‌ الکتروموتور،تلفات‌ آنها تا حدود زیادی‌ کاهش‌ می‌یابد واین‌ حالت‌ مخصوصاپ برای‌ سازندگانی‌ نظیرتولید کنندگان‌ ایرانی‌، بسیار مناسب‌ خواهدبود، بخصوص‌ آن‌ که‌ توجه‌ داشته‌ باشیم‌ که‌ درزمینه‌ مواد اولیه‌ مورد نیاز، ایران‌ در حال‌ حاضرپنجمین‌ کشور تولید کننده‌ مسن‌ محسوب‌می‌شود (رتبه‌ دوم‌ به‌ لحاظ دارا بودن‌ معادن‌مسن‌ دنیا) در حالی‌ که‌ جایگاه‌ مناسبی‌ درزمینه‌ تولید آلومینیوم‌ نداشته‌ و لذا این‌جایگزینی‌، هزینه‌ ارزی‌ اضافی‌ را تحمیل‌نخواهد کرد، ضمن‌ آنکه‌ می‌تواند نیاز به‌واردات‌ آلومینیوم‌ را نیز کاهش‌ دهد. بنابراین‌به‌ نظر می‌رسد که‌ با توجهبه‌ شرایط کنونی‌کشور، فن‌آوری‌ مناسب‌ترین‌ گزینه‌ای‌ است‌که‌ بدون‌ افزایش‌ هزینه‌های‌ ارزی‌ و یا بدون‌نیاز به‌ ن‌ آوریهای‌ گران‌ قیمت‌ (نظیر استفاده‌از ابر رساناها و یا ورق‌های‌ الکتریکی‌ آمورف‌یا پرسیلیسم‌) می‌تواند باعث‌ کاهش‌ قابل‌ملاحظه‌ در تلفات‌ برق‌ و انرژی‌الکتروموتورهای‌ داخلی‌ شود .

مزایای‌ روتورهای‌ مسی‌ دایکاست‌ شده‌
مهم‌ترین‌ مزیت‌ استفاداه‌ از روتورهای‌ مسی‌دایکاست‌ شده‌ در الکتروموتورهای‌ القایی‌،کاهش‌ فراوانی‌ در تلفات‌ توان‌ (انرژی‌) و بهبودبازدهی‌ این‌ نوع‌ الکتروموتورهاست‌.جدول‌ (۱)
خلاصه‌ای‌ از نتایج‌ حاصل‌ شده‌ از مقایسه‌بازدهی‌ و تلفات‌ الکتروموتورهای‌ القایی‌قفس‌ سنجابی‌ با روتورهای‌ مسی‌ و یاآلومینیومی‌ دایکاست‌ شده‌ را نشاه‌ می‌دهد .

جدول‌

همانگونه‌ که‌ از جدول‌ (۱) مشاهده‌می‌شود استفاده‌ از روتورای‌ مسی‌ دایکاست‌شده‌ به‌ جای‌ آلومینیوم‌ در الکتروموتورهای‌استاندارد (ستونهای‌ ۳و۴)، باعث‌ افزایش‌بازدهی‌ آنها در حدود چهارتاهفت‌ در صد و نیزکاهش‌ تلفات‌ این‌ نوع‌ الکتروموتورها در حدود۳۰ تا ۳۵ در صد، می‌شود. در صورتی‌ که‌ این‌حالت‌ در کشور محقق‌ شود، با در نظر داشتن‌مصرف‌ برق‌ کشور در سال‌ آینده‌ در حدود۱۲۰میلیارد کیلو وات‌ ساعت‌ و لحاظ کردن‌ ۳۰تا ۳۵ در صد از این‌ مصرف‌ برق‌ درالکتروموتورهای‌ القایی‌ کوچک‌ و متوسط، درصورتی‌ که‌ بازدهی‌ آنها در حدود ۵ تا ۶ در صدافزایش‌ یابد، پتانسیل‌ موجود برای‌ صرفه‌جویی‌ سالانه‌ انرژی‌ الکتریکی‌ مصرفی‌ درحدود ۲/۵تا سه‌ میلیارد کیلووات‌ ساعت‌ (به‌ارزش‌ تقریبی‌ ۶۰ تا ۷۰ میلیارد تومان‌) خواهدبود. همچنین‌ با توجه‌ به‌ اوج‌ بار شبکه‌سراسری‌ (در حدود ۲۷۰۰۰ مگاوات‌) و مصرف‌برق‌ این‌ الکتروموتورها (در حدود ۳۰تا ۳۵درصد) از این‌ اوج‌ بار، پتانسیل‌ پیک‌ سایی‌شبکه‌ با استفاده‌ از این‌ فن‌ آوری‌ در حدود۵۰۰خواهد بود. علاوه‌ بر این‌، بررسیهای‌مختلف‌ نشان‌ داده‌ است‌ که‌ به‌ دلیل‌ کاهش‌تلفات‌ و گرمای‌ ایجاد شده‌ درالکتروموتورهای‌ القایی‌ با روتورهای‌ مسی‌دایکاست‌ شده‌، عمر آنها حداقل‌ ۵۰ در صدبیشتر از موتورهای‌ با روتورهای‌ آلومینیومی‌است‌ ضمن‌ آنکه‌ به‌ دلیل‌ خواص‌ استحکامی‌بیشتر مس‌ نسبت‌ به‌ آلومینیوم‌، توانایی‌تحمل‌ نیروهای‌ مکانیکی‌ (بخصوص‌خستگی‌) در اینگونه‌ روتورها بیشتر ازروتورهای‌ آلومینیومی‌ بوده‌ و به‌ این‌ دلیل‌ نیز،عمور الکتروموترهای‌ القایی‌ با روتورهای‌مسی‌ دایکاست‌ شده‌ بیشتر خواهد بود .

نتیجه‌گیری‌
بهبود بازدهی‌ موتورهای‌ الکتریکی‌القایی‌، از جمله‌ مهم‌ترین‌ روش‌هابرای‌ کم‌کردن‌ تلفات‌ انرژی‌ الکتریکی‌ و نیز کاهش‌اوج‌ بار شبکه‌ سراسری‌ محسوب‌ می‌شود. این‌نوع‌ الکتروموتورها در محدوده‌ قدرت‌ کوچک‌ ومتوسط (۰/۲۵-۱۵۰اسب‌ بخار) هر سال‌ بیش‌از ۳۰ در صد مصرف‌ برق‌ کشور رابه‌خوداختصاص‌ می‌دهند و با توجه‌ به‌ بازدهی‌پایین‌ آنها، استفاده‌ از روشهای‌ مناسب‌واقتصادی‌ برای‌ بهبود بازدهی‌ آنها، ارزش‌فراوانی‌ خواهد داشت‌. با توجه‌ به‌ شرایطکنونی‌ تولید کنندگان‌ این‌ تجهیزات‌ در داخل‌کشور ومحدودیت‌های‌ موجود در رابطه‌ باتغییر طراحی‌ وابعاد این‌ الکتروموتورها در کنارسایر مسائل‌ مربوط به‌ هزینه‌های‌ ارزی‌، یکی‌از مناسب‌ترین‌ روشها برای‌ افزایش‌ کارایی‌این‌ الکتروموتورها، استفاده‌ از روتورهای‌مسی‌ دایکاست‌ شده‌ به‌ جای‌ روتورهای‌آلومینیومی‌ است‌ که‌ این‌ فن‌ آوری‌ قادرمی‌شوند تلفات‌ برق‌ را در این‌ تجهیزات‌ درحدود ۳۰ در صد کاهش‌ دهد. پتانسیل‌ پیک‌سایی‌ شبکه‌ سراسری‌ از طریق‌ این‌ فن‌ آوری‌بیش‌ از ۵۰۰ مگاوات‌ و مقدار صرفه‌ جویی‌انرژی‌ الکتریکی‌ در کشور از این‌ طریق‌سالانه‌ ۲/۵ تا سه‌ میلیارد کیلووات‌ ساعت‌( باارزش‌ تقریبی‌ ۶۰-۷۰میلیارد تومان‌) تخمین‌زده‌ می‌شود به‌ علاوه‌ این‌ حالت‌ منجر به‌افزایش‌ عمر، کاهش‌ نیاز به‌ خنک‌ کنندگی‌،نگهداری‌ و تعمیر آسانتر و نیز عملکردمکانیکی‌ بهتر این‌ تجهیزات‌ خواهد شد این‌امر با نظر داشتن‌ اینکه‌ ایران‌ یکی‌ ازبزرگترین‌ دارندگان‌ و تولید کنندگان‌ مس‌ دردنیا ست‌ لزوم‌ توجه‌ بیشتر به‌ این‌ فن‌ آوری‌ رابیش‌ از پیش‌ نمایان‌ می‌کند و چه‌ بسا ممکن‌است‌ از این‌ طریق‌ امکان‌ صادرات‌ این‌الکتروموتورهای‌ پربازده‌ با قیمت‌های‌ قابل‌به‌ بازارهای‌ جهانی‌ نیز فراهم‌ شود./م‌

محمدرضا جهانگیری‌ پژوهشگاه‌ نیرو

منابع‌ :
-۱اطلاعات‌ در دسترس‌ وخصوصی‌تعدادی‌ از تولید کنندگان‌ داخلی‌موتورهای‌ الکتریکی‌
-۲ کاتالوگ‌ محصولات‌ شرکتهای‌ الکتروموتورسازی‌
Baldor , Brook Crompton ,EmersonMotors , Leroy Somer,A.O. Smith
H. Stadler , Energy Savings byMeans of Electrical Drives ,3th.Energy Efficieney in MotorDriven Systems , Italy 2002
D . Vanson ,”Cast Copper RotorsRotors – Efficency Test Reslts” CDASpring- Meeting , June 2000
J.G. Cowie et al, “Materials to Die-Cast the Copper Conductors of theInduction Motor”, Die CastingEndgineet , 2001
6) S. Lie et al , “Copper Die- CasRotor Efficiency Imprvement andEconomic Consideration” IEEETrans. Energy Convers., VOL .10,NO, 3, 1995
7) M . Poloujadoff et at , ” SomeEconmical Comparisons BetweenAluminum and Copper SquirrelCages ” , IEEE Trans. Ebergy.,Convers vol . 10 , No . 3-1995
8) 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
9) EURODRIVE CompanyCatalouy Catalouge , ” EnergySaving Motors by sew-Euodrive :Effl, Eff2, among otgers”, 2002
10) D.T Peters et al , ” ImprovedMotor Efficiency and performanceThrough the Die- Cast CopperRotors” , Int. Conf
. Electrical Machines
, Belgium , 2002
11) ” Energy Efficent Motors -DTE/DVE ” , Sew EurodriveCatalog 11226226 ,2003

ماهنامه صنعت برق

دیدگاه خود را بیان کنید

لطفا پیام خود را وارد نمایید
لطفا نام خود را در این قسمت وارد نمایید

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.