up
صنعت و مکانیک :: مقاله روتورها PDF
QR code - روتورها

روتورها

پيك سايي و كاهش مصرف انرژي الكتريكي با استفاده روتورها (1)

الكتروموتورها از جمله مهمترين مصرف كنندگان انرژي الكتريكي در بخش هاي صنعتي ، كشاورزي ، خانگي ، تجاري و عمومي بوده و بطور متوسط در حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد از برق توليدي كشور را مصرف مي كنند.
در ميان اين تجهيزات موتورهاي كوچك ومتوسط (۰ ۲۵ تا ۱۵۰ اسب بخار) عمدتاپ ازنوع القايي با روتور قفس سنجبي بوده و اين بخش از الكتروموتورها در حدود ۶۰ تا ۷۰ در صد از گل مصرف برق الكتروموتورها را به خوداختصاص مي دهند. باز دهي عملي اين الكترو موتورهاي كوچك ومتوسط در شرايطبهره برداري سالانه در حدود ۵۰ تا ۹۰ درصد است و به طور ميانگين در حدود ۲۵ تا ۳۵در صد از انرژي الكتريكي مصرفي در آنها تلف مي شود كه با توجه به اين امر، پتانسيل فراواني براي كاهش تلفات اين الكتروموتورها در كشور پيش بيني مي شود.
در اين نوشتار يكي از فن آوريهاي جديد و متناسب با شرايط كشور براي كاهش تلفات اين دسته از تجهيزات الكتريكي بيان شده و مزاياي آن با توجه به امكانات و پتانسيل هاي بالقوه موجود، ارزيابي مي شود .
الكترو موترها گروهي از تجهيزات الكتريكي هستند كه بر اساس روابط بين جريانهاي الكتريكي و ميدانهاي مغناطيسي ،باعث تبديل انرژي الكتريكي به انرژي مكانيكي مي شوند. در حين اين عمل (تبديل انرژي الكتريكي به مكانيكي ) مقداري ازانرژي تلف مي شود.
با توجه به اين امر كيفيت ساخت اين تجهيزات براي دسترسي به حداكثر بازدهي اقتصادي از اهميت فراواني برخوردار بوده و در نتيجه سازندگان اين تجهيزات مي توانند نقش بسيار مهمي دركاهش مصرف و تلفات انرژي الكتريكي داشته باشند.
▪ مهمترين عوامل ايجاد تلفات درموتورهاي الكتريكي عبارتند از :
۱) عبور جريان الكتريكي در سيم پيچ هاي استاتور و روتور و مقاومت الكتريكي اين هاديها
۲) مغناطيس شدن متوالي هسته موتور ونيزجريانهاي گردابي ايجادي درآن
۳) تلفات ناشي از اصطكاك هاي مكانيكي
۴) اثرات پارازيتي (تلفات اضافي )
باتوجه به اين كه هرساله مقادير فراواني از انرژي الكتريكي به دليل عدم بازدهي مناسب الكتروموتورها به صورت تلفات به هدر مي رود بنابراين در بسياري از كشورهاكوشش هاي فراواني در جهت بهبود بازدهي وعملكرد اين تجهيزات بعمل آمده وسعي شده است تا در نظر گرفتن امكانات بالقوه و فن آوريهاي موجود ونيز قيمت مواد اوليه وهزينه هاي تحميلي ، مناسب ترين گزينه هابراي بهبود كارايي موتورها بكار گرفته شود.
اين روند بخصوص هنگامي مشخص ترمي شود كه بدانيم امروزه در بسياري ازكشورهاي پيشرفته يا درحال توسعه ، رعايت استانداردهاي حداقل مقادير مجاز بازدهي الكتروموتورها به صورت اجباري در آمده است و محدوده هايي كه اين استانداردها پيشنهادكرده اند بگونه اي است كه در بسياري ازحالات تنها با صرف هزينه هاي بالا و استفاده از فن آوريهاي جديد، دسترسي به آنها ميسراست .
دركشور ما نيز با وجود اين كه بازدهي اكثرالكتروموتورهاي مورد استفاده (ساخت داخل يا وارداتي ) حتي از مقادير استاندارد ازايه شده در دهه ۷۰ ميلادي نيز پايين تر است ، اما تاكنون اقدامات حدي در زمينه بهبود كارايي اين تجهيزات بعمل نيامده است .
همان گونه كه در اين شكل ديده مي شود در اواسط دهه ۷۰ ميلادي ، بازده چنين اكتروموتورهايي درحدود ۸۷تا ۸۸ در صد بوده است كه متاسفانه در حال حاضر اين مقدار براي موتورهاي مورداستفاده در كشور به حدود ۸۵ تا۸۶ در صدمحدود مي شود اين در حالي است كه الكتروموتورهاي هم قدرت استاندارد امروزي در دنيا باز در حدود ۸۹ تا۹۰ درصدبازدهي دارند سه تاپنج در صد بازدهي بيشتر نسبت به موتورهاي مورداستفاده در كشور)
در اينجا لازم است تا براي پي بردن به اهميت واقعي بهبود بازدهي الكتروموتورهاتوجه بيشتري به اين اطلاعات معطوف شودبه عنوان مثال كافي است پتانسيل كاهش اوج بار شبكه سراسري را در نظر داشته باشيم .
همان گونه كه بيان شد بازدهي متوسطالكتروموتورهاي مورد استفاده در كشور درحدود سه تا پنج در صد از الكتروموتورهاي استاندارد امروزي در دنيا كمتر است . بادانستن اوج بار شبكه سراسري در سال جاري يا سال آينده ۲۷ هزارمگاوات است ودر حدود۳۰ تا ۳۵ درصد از اين اوج بار، براي به حركت در آوردن الكتروموتورهاي القايي (و يادستگاههايي كه از اين تجهيزات استفاده مي كنند) استفاده خواهد شد، افزايش بازدهي الكتروموتورهاي كشور تاحد استانداردمي تواند نياز اوج بار شبكه را در حدود ۴۰۰ تا۵۰۰ مگاوات (معادل با توان توليدي ۲۰۳۱۵عدد توربين گازي GE فريم ۵) كاهش دهد.
با توجه به اين شرايط، امروزه در كشورهاي پيشرفته ، سعي مي شود تا حدود مجاز بازدهي الكتروموتورها حتي از مقادير استاندارد نيزفراتر رفته و در برخي كشورها نظير آمريكا،كانادا، استرالياو... رعايت اين حدود براي الكتروموتورهاي مورد استفاده در آن كشورهااجباري شده است ، اگر چه سازندگان الكتروموتورهاي موجود در آنجا مي توانندموتورهاي با بازدهي كمتر را صرفٹبراي صادرات نيز توليد كنند.
لازم به ذكر است كه هرچند به نظر مي رسد كه بهبود بيشتر دربازدهي الكتروموتورها با توجه به پيشرفتهاي روز افزون در زمينه مواد و طراحي اين تجهيزات مي تواند ادامه يابد، اما اين حالتهادر در اكثر موارد تنها از طريق مواد وفن آوريهاي بسيار گران (نظير استفاده ازورقهاي الكتريكي آمورف يا ابر رساناها)ممكن مي شود كه بسيار هزينه بر بوده و درحال حاضر چندان استقبالي از آنها بعمل نمي آيد .
● روشهاي بهبود بازدهي الكتروموتورها
اين الكتروموتور از دو قسمت اصلي استاتور(قسمت ساكن ) و روتور (قسمت متحرك )تشكيل شده است كه هر يك از آنها شامل يك جزء الكتريكي (هاديها) و يك جزءمغناطيسي (هسته ها) است با در نظر گرفتن اين ساختار و دانستن سهم هريك ازموءلفه هاي تلفات انرژي در اين تجهيزات بهبود بازدهي الكتروموتورها از چند طريق امكان پذير خواهد بود ولي در هر حال مهمترين اقدامات براي بهبود باز دهي الكتروموتورها را مي توان در كاهش تلفات هسته يا تلفات هاديهايانها خلاصه كرد.
متاسفانه بسياري از فن آوريهاي شناخته شده براي بهبود بازدهي انرژي درالكتروموتورها باعث افزايش ابعاد آنها خواهدشد و اين افزايش ابعادي بيشتر شامل ازديادطول آنهاست به عنوان مثال يكي ازروشهاي شناخته شده براي كاهش تلفات هسته درموتورهاي الكتريكي ، افزايش طول هسته آنهاست كه اين حالت ار يك طرف مستلزم تغييرات فراوان در خط توليد اين نوع موتورهابوده و باعث ناهمخواني وعدم انصباق موتورساخته شده با ساير تجهيزات متصل به آن مي شود و از طرف ديگر با توجه به مصرف بيشتر مواد اوليه (هسته و هادي )، قيمت موتورها افزايش زيادي خواهد يافت . افزايش سطح مقطع هسته موتورها نيز كم و بيش مشكلاتي مشابه با موارد فوق داشته و براي بسياري از توليد كنندگان داخلي ، چندان جاذبه اي ندارد.
در مورد افزايش سطح مقطع هاديهاي الكتروموتورها نيز اين حالت مستلزم تغييرات وسيع در قالبهاي ساخت هسته و در نتيجه تغيير طراحي الكتوموتورست كه به نوبه خود هزينه هاي توليد را به طور چشمگيري افزايش با توجه به اين موارد و در نظر داشتن مشكلات ناشي ازتغيير طراحي و يا تغيير ابعاد الكتروموتورها،مناسب ترين ، گزينه ها براي بهبود بازدهي الكتروموتورهاي داخلي ، تغيير مواد مورداستفاده در ساخت آنهاست .
مهم ترين مواد مورد استفاده در ساخت هسته الكتروموتورها را ورقهاي فولادالكتريكي كم كربن (Motor Lamination)ويا فولادهاي سيليكوني با دانه هاي غير جهت دار(Non- Oriented Silicon)تشكيل مي دهند. اينگونه ورقها كه با ضخامت هاي متفاوت ۸. ۳-.ميلي متر) وبا مقادير مختلف عناصر آلياژي (منگنز،آلومينيوم و سيليسيم )توليد مي شوند داراي خواص مغناطيسي متفاوت و نيز قيمت هاي بسيار گسترده هستند.
مهمترين خواص مغناطيسي موردنظر در حين انتخاب اين گونه ورقهابراي ساخت هسته الكتروموتورها شامل نفوذپذيري مغناطيسي ، تلفات توان و القاي اشباع در آنهاست كه با تغيير ميزان عناصر الياژي ويا ضخامت ورقها، اين خواص را ميتوان بدست آورد.

براي كاهش تلفات توان و انرژي درهسته استاتور الكتروموتورهاي القايي ،مي توان با استفاده از ورقهاي فولاد الكتريكي با مقادير بالاتر سيليسيم و يا انتخاب ور ...

محمدرضا جهانگيري‌ پژوهشگاه‌ نيرو الكتروموتورها از جمله‌ مهمترين‌ مصرف‌ كنندگان‌ انرژي‌ الكتريكي‌ در بخش‌هاي‌صنعتي‌، كشاورزي‌، خانگي‌، تجاري‌ و عمومي‌ ...

آب بندي در توربو ماشينها در فصل مشترک قطعات ثابت و متحرک به منظور کنترل جريانات نشتي و خنک کننده لازم و ضروري است. کنترل لقي موجود در بين قطعات متحرک ...

امروزه توربين هاي گازي چه در سيکل هاي ساده و چه در سيکل هاي ترکيبي نقش بسزايي در توليدانرژي الکتريکي موردنياز کشور بر عهده دارند و با در نظر گرفتن رون ...

● اطلاعات کلي چدن (cast iron) ، آلياژي از آهن- کربن و سيليسيم است که همواره محتوي عناصري در حد جزئي (کمتر از ۰.۱ درصد) و غالبا عناصر آلياژي (بيشتر از ...

share telegramدانلود نسخه PDF - روتورها