الکتروموتورهای پربازده
الکتروموتورهای پربازده
مروری بر روندهای جهانی در راستای توسعه استفاده الکتروموتورهای پربازده در صنایع
۱- مقدمه
امروزه بررسی مسئله بازدهی انرژی به دلیل تقاضای رو به افزایش انرژی الکتریکی، افزایش آگاهی در ارتباط با گرمشدن کره زمین و افزایش قیمتهای سوختهای فسیلی، اهمیت برجستهای پیدا کرده است.
موتورهای الکتریکی، مهمترین نوع بارهای الکتریکی در هر صنعتی میباشند. عالوه بر این، سیستمهای موتورهای الکتریکی )EMDS )تقریباً ۶۵ درصد انرژی مصرفشده در صنعت را به خود اختصاص می دهند [۱].
موتورها و سیستم های موتوری، بزرگترین مصرف نهایی ( Use End ) به شمار میروند، بیش از دو برابر روشنایی (دیگر بزرگترین مصرف نهایی).
تخمین زده شده است که EMDS ها بیش از ۴۳ تا ۴۶ درصد کل مصرف الکتریکی جهانی را دربرمی گیرند که انتشار ۶۰۴۰ تن CO2 را در بردارد، تا سال ۲۰۳۰ ،بدون اقدامی موثر و جامع در جهت بازدهی انرژی، مصرف انرژی موتورهای الکتریکی به مقدار ۱۳۳۶۰ تراوات ساعت و انتشار ۸۵۷۰ تن CO2 در هر سال را در پی خواهد داشت. در حال حاضر استفاده کنندگان نهایی برق مصرف شده در EMDS ها هر ساله ۵۶۵ میلیارد دلار هزینه برق می دهند که تا سال ۲۰۳۰ ،این مقدار می تواند تا مبلغ ۹۰۰ میلیارد دلار افزایش یابد [۱].
بزرگترین سهم مصرف الکتریکی موتور به موتورهای سایز متوسط با توان خروجی ۰٫۷۵ کیلووات تا ۳۷۵ کیلووات مربوط می گردد. موتورهای جریان متناوب القایی، پرکاربردترین استفاده و بیشترین مصرف انرژی را دارند. این موتورها هم به تولیدکنندگان تجهیزات اصلی ( OEMs )فروخته خواهد شد و در محصوالت الکترومکانیکی پک شده ( همچون پمپها، فنها، کمپرسورها و… ) ترکیب خواهدشد و هم به صورت کاربردهای مستقل برای مصرف کنندگان نهایی فروخته خواهندشد [۱].
مطابق مطالعه آژانس بین المللی انرژی، موتورهای الکتریکی صنعتی بین ۰٫۷۵ کیلووات و ۳۷۵ کیلووات، ۴۷۰۰ تراوات ساعت انرژی مصرف میکنند (۶۸درصد مصرف کل موتورهای الکتریکی) که سهم آن ها از کل تقاضای برق ۳۰ درصد می باشد. سه اقتصاد با باالترین مصرف برق برای موتورها، اتحادیه اروپا، ایاالت متحده و چین می باشند که مجموعاً ۴۰۰۰ تراوات ساعت انرژی مصرف میکنند ( ۵۶ درصد تقاضای کل برق برای موتورها) که چهار کشور ژاپن، روسیه، کانادا و هند نیز مجموعاً ۱۲۰۰ تراوات ساعت برق مصرف می نمایند (۱۸ درصد) که روی هم این چند کشور ۵۲۰۰ تراوات ساعت (۷۴ درصد تقاضای کل برق برای موتورها) انرژی مصرف می نمایند. چهار کاربرد اصلی موتور که تقاضای برق موتورها را تعیین می کنند عبارتند از کمپرسورها ( ۳۲ درصد)، محرک های مکانیکی (۳۰ درصد)، پمپ ها (۱۹ درصد) و فن ها (۱۹ درصد) می باشند.
لذا به دلیل اهمیت مذکور در ارتباط با مصرف توانی موتورهای الکتریکی در سرتاسرجهان، در این مقاله به مرور دستورالعمل های اجرایی و مطالعات کشورها پیرامون بکارگیری موتورهای پربازده پرداخته خواهدشد که به این منظور در ابتدا استانداردهای سنجش تلفات و تست بازدهی موتورهای القایی و استانداردهای طبقهبندی بازدهی، معرفی و متداولترین آنها تشریح خواهند شد.
۲ .استانداردهای تست بازدهی موتور
بسیار حائز اهمیت می باشد که بازدهی موتورها از طریق یک استاندارد مشترکی محاسبه گردد اما متاسفانه روش تست بازدهی استاندارد واحدی در میان همه کشورها وجود ندارد. معمولترین استانداردها عبارتند از:
۳۴-۲ IEC” استاندارد روش های سنجش بازدهی برای موتورهای القایی ولتاژ پایین” (کمیسیون بین المللی الکترونیک اروپا).
۱۱۲ IEEE” پروسه استاندارد تست موتورها وژنراتورهای القایی چندفاز” ( انجمن مهندسان برق و الکترونیک ایاالت متحده)
C930 CSA” روش های تست، تدوین مقررات و سطوح بازدهی انرژی برای موتورهای القایی سه فاز” ( انجمن استانداردهای کانادا CSA )
۳۷-JEC” کمیسیون فنی برق ژاپن [JEC].
۲-۱ .تست بازدهی موتور
بازدهی موتورهای الکتریکی هم می تواند به صورت مستقیم و هم به صورت غیر مستقیم اندازه گیری گردد. روش های مستقیم دقیقترند، اما استفاده آن ها به دلیل بالا بودن هزینه تست های آزمایشگاهی گسترده نمی باشد.
۲-۱-۱ : روش های مستقیم ، IEEE 112-B و ( CSA-390 )
سنجش بازدهی موتورهای الکتریکی میتواند به صورت مستقیم با استفاده از معادله زیر بدست آید:
بنابراین نیاز به اندازه گیری توان مکانیکی خروجی و توان الکتریکی ورودی می باشد. توان الکتریکی ورودی می تواند توسط تجهیزاتی با قیمت مناسب و با دقت خوب اندازه گرفته شود، توان مکانیکی نیز به صورت زیر می باشد:
سرعت زاویه ای * گشتاور = توان مکانیکی
جهت اندازه گیری سرعت با دقت ۱rpm نیاز به تجهیز گران قیمتی نمی باشد، اما برای سنجش گشتاور نیاز به تجهیزات گران می باشد که عموماً به کوپلینگ موتور به دینامومتر نیز احتیاج می باشد که امکان ایجاد بار متغیر قابل کنترل را فراهم آورد و در کنار یک ترانسدیوسر گشتاور دقیق قرار گرفته است.
روش های رایج تست در آمریکای شمالی بر مبنای سنجش مستقیم بازدهی می باشد موسسه مهندسان برق و الکترونیک آمریکا ( IEEE) استاندارد ۱۱۲B را مبتنی بر این روش تدوین کرده است که مورد پذیرش از سوی NEMA و سازمان DOE قرار گرفته است.
در کانادا نیز استاندارد ۳۹۰ CSA مشابه با استاندارد IEEE 112-B می باشد . [۲]
دانلود رایگان مقاله کامل با لینک مستقیم
حجم دانلود : ۱٫۰ مگابایت
۱ مرتضی عزتی – mmm.ezzati@gmail.com
۲ امین بیرامی ایناللو – Amin_beirami11@yahoo.com
۳ سهراب امینی والشانی – samini@nri.ac.ir
مرکز توسعه فناوری موتورهای الکتریکی پیشرفته
پژوهشگاه نیرو
منابع
[۱] . Ep-bd.com/online/details.php?cid=32&id=18687
[۲] .Efficiency Testing of Electric Induction Motors, Anibal T. De Almeida and Fernando Ferreira
[۳] .Review of Energy Efficiency Measurement Standards for Induction Motors in the Context of e IECEE Global Efficiency Labeling Initiative, Pierre Angers, Andrew Baghurst, Martin Doppelbauer, Proceedings of the 8th International Conference EEMODS’2013 Energy
Efficiency in Motor Driven Systems [4] .IEC 60034-30-1, Edition 1.0, 2014-03, Rotating electrical
machines-Part 30-1: Efficiency classes of line operated AC motors (IE code)
[۵] .COMMISSION REGULATION (EC) No 640/2009 of 22 July 2009, implementing Directive 2005/32/EC of the European Parliament and of the Council with regard to ecodesign requirements for electric motors
[۶] .COMMISSION REGULATION (EU) No 4/2014 of 6 January 2014, amending Regulation (EC) No 640/2009 implementing Directive 2005/32/EC of the European Parliament and of the Council with regard to ecodesign requirements for electric motors
[۷] .Energy-Efficiency Policy Opportunities for Electric MotorDriven Systems, International Energy Agency, 2011
[۸] .DOE pushes new rules for pumps, fans and compressors, Joy Chang, CFE Media, 11/20/2014
[۹] .Global MEPS Energy efficiency regulations for low voltage motors around the world, ABB Global MEPS, 12- 2015
[۱۰] . China Energy Label for low voltage motors, ABB, Product Note PM316 Rev D 2013 China
[۱۱] . iea.org/policiesandmeasures/pams/china
[۱۲] . Korea updates national MEPS scheme for low voltage motors, ABB, Product Note PM317 Rev D 2010 Korea updates national
[۱۳] . performance Improvements during the First 19 years and a Vision for the Future KOREA’S ENERGY STANDARDS & LABELING, Market transformation, Korea Energy Management Corporation (KEMCO), 2015.
[۱۴] . The Status Quo of Electric Motor Energy Standard Setting and “Top Runner” Experience in Japan, Yoshiaki SHIBATA, Proceedings of the 8th International Conference EEMODS’2013 Energy Efficiency in Motor Driven Systems
[۱۵] . “Survey on Energy Consuming Equipments”, The Institute of Applied Energy, 2009” Archive of SID