گوناگون از مهندسی برق

آموزش کنترل دور موتورها بخش دوم

با دومین بخش از آموزش کنترل دور موتورها در خدمت شما مهندسین و کاربران تابلو برقی هستیم
در این پست قصد داریم به صورت کامل بخش اول آموزش کنترل دور موتورها را تکمیل کنیم.
کنترل کننده دور موتور در تجهیزات صنعتی
مطمئناً بزرگترین مصرف کننده های انرژی الکتریکی موتورهای صنعتی موجود در کارخانجات هستند از این جهت بهینه سازی مصرف انرژی در این تجهیزات از اهمیت بسیار ویژه ای برخوردار است.
موتورهای الکتریکی صنعتی بیشتر در پمپ ها، فن ها و کمپرسورها مورد استفاده قرار می گیرند که چیزی در حدود ۶۵ درصد انرژی الکتریکی کل کشور را مصرف می کنند. جهت بهینه سازی موتورهای الکتریکی دو اقدام کلی را می توان انجام داد، اقدامات مربوط به طراحی و اقدامات مربوط به بهره برداری از موتورها!
به جهت کنترل دبی تجهیزاتی مانند فن ها و پمپ ها از ادوات و تجیزاتی مثل دمپرها و شیرهای خفه کن استفاده می شود و این دقیقآ مانند این است که برای کاهش سرعت یک اتوموبیل، در حالی که پدال گاز را تا آخر فشار داده ایم، از پدال ترمز استفاده نماییم. اما راهکار بسیار بهینه تر و مفید تر استفاده از کنترل کننده ی محرک این تجهیزات یعنی کنترل دور موتورهاست. به این ترتیب که با تغییر دور موتور فشار مورد نظر را ثابت نگه میدارد ، به عنوان مثال فشار آب یک مخزن را ثابت نگه می دارد بنابراین در هنگام مصرف آب، دور موتور به صورت خودکار زیاد می شود و در هنگامی که آب مصرف نمی گردد دور موتور به صورت خودکار کاهش می یابد . بنابراین دور موتور با مقدار مصرف تغییر می نماید که باعث میشود آب با فشار ثابت به تمام نقاط می رسد .
. استفاده از اینورترها به دلایلی که بیان شد بر روی پمپ و فن و کمپرسورها در طی سال های اخیر بسیار گسترش یافته است .
استفاده از تجهیزات کنترل دور موتور مزایای فراوانی دارد که به تعدادی از آن ها می پردازیم:
۱-  حذف دستگاه های کنترل دبی مکانیکی
۲-  ذخیره انرژی تا ۸۰%
۳-  راه اندازی آرام.
۴-   افزایش طول عمر مفید قطعات مکانیکی.
از اینورترها بیشتر در این موارد استفاده می گردد :
۱-  فعالیت های گشتاور ثابت مثل میکسرها , اکسترودرها , نوارهای نقاله و . . .
۲-  فعالیتهای توان ثابت مثل کشش و دستگاه های ماشینی.
۳-  فعالیت های گشتاور متغیر مثل فن و پمپ.
همان طور که می دانیم در پمپ ها و فن ها میزان دبی با سرعت موتور متناسب است اما توان مصرفی با مکعب سرعت تناسب دارد. مثلاً اگر دور موتور به میزان ۵۰% کاهش یابد آنگاه توان مصرفی لازم  ۱۲٫۵% خواهد بود و این   به مفهوم ۸۷٫۵%  صرفه جویی در انرژی است.
maxresdefault
تولیدکنندگان تجهیزات تهویه مطبوع غالباً اطلاعات مربوط به دستگاه های ساخت خود را به صورت مجزا و جدا از رابطه این دستگاه ها با هم، عرضه می کنند و از این رو در همان ابتدا، اطلاعات کمی در مورد این تجهیزات و عملکرد آنها در ارتباط با یکدیگر در دست است. اما به هرحال نمی توان با اتکاء به این اطلاعات، سیستم همبسته ای را ساخت یا شبیه سازی کرد و به حالت بهینه آن دست یافت. پس بی جهت نیست که اغلب سیستم های تهویه مطبوع کنونی، بهینه عمل نمی کنند و انرژی هدر می دهند. این سیستم ها همچنین مشکلات خاص خود را که مربوط به آسایش و کیفیت هوای داخل ساختمان می شود به همراه دارند.
با تمام این اوصاف به سبب دو دستاورد مهم تکنولوژی در ۱۰ تا ۱۵ سال گذشته، یعنی ساخت و بهینه سازی «محرک های فرکانس متغیر» برای فن ها، پمپ ها و کمپرسورها و پیشرفت سریع کنترل های دیجیتالی، شرایط به کلی تغییر کرده به طوری که امروزه می توان از نگرش سیستمی به طراحی تهویه مطبوع به صورت جدی سخن گفت.
تا همین اواخر، اغلب سازندگان چیلر فرض را بر این می نهادند که نباید از تجهیزات و محرک های فرکانس متغیر (VFD) در موتورخانه ها به طور کامل استفاده کرد. زیرا جریان متغیر آب سرد در اوپراتور چیلرها و یا جریان متغیر آب در مبدل کندانسورها، در کارکرد چیلرها اخلال به وجود می آورند و در ضمن امکان رده بندی آنها را با روبرو می سازند. ولی امروزه وضعیت تغییر کرده و تقریباً تمامی تولید کنندگان عمده چیلر ایده های فوق را پذیرفته اند و چیلرهایی با مشخصات دور متغیر طراحی و ساخته اند. بدین ترتیب ایده یک سیستم واحد تهویه مطبوع که در موتورخانه آن کلیه تجهیزات با دور متغیر کار کنند و امکان کاهش یا افزایش ظرفیت آنها به صورت تدریجی وجود داشته باشد به واقعیت بدل شده است. روشن است که چنانچه سیستم تهویه مطبوع را یک پارچه در نظر بگیریم، ایده کنترل شبکه ای و یک پارچه نیز به میان می آید.
فلسفه ی وجودی کنترل کننده های دور موتور
به منظور درک مطالب بالا و اطلاع از نحوه ی کار این کنترل کنننده های دور موتور یک مثال را مورد بررسی قرار می دهیم.
می خواهیم به وسیله ی ۲ فن دیواری یکسان، اتاقی را خنک کنیم. چنانچه هوای اتاق گرم باشد، شاید لازم باشد که هر دو فن هریک با ۱۰۰ درصد ظرفیت خود کار کنند و هوای خنک بیرون را وارد اتاق نمایند اما چنانچه دمای هوای اتاق زیاد گرم نباشد و تصمیم بگیریم که تنها از ۵۰ درصد ظرفیت فن ها استفاده کنیم راه کار کنترل چه باید باشد؟
در یک روش می توان یکی از فن ها را با ۱۰۰ درصد ظرفیت آن به کار انداخت و فن دیگر را نیز خاموش کرد. در این حالت ظرفیت هوادهی ۵۰ درصد خواهد شد و انرژی مصرفی نیز به ۵۰ درصد قبل کاهش می یابد. این استراتژی همان است که امروزه در موتورخانه های متعارف به کار گرفته می شود. زیرا کمپرسورها نیز مانند فن ها و پمپ ها از قانون مشابهی تبعیت می کنند.
روش دیگر این است که هر دو فن را مجهز به محرک های فرکانس متغیر کنیم و به جای استراتژی بالا ، دور و هوادهی هریک از فن ها را به ۵۰ درصد تقلیل دهیم. در این حالت نیز کل هوادهی به ۵۰ درصد کاهش یافته است ولی توان مصرفی به  ۵/۱۲ درصد رسیده است (به جای ۵۰ درصد قبل). این مثال، هسته منطقی روش جدید کنترل بر اساس محرک های دور متغیر و سیستم شبکه ای DDC است.
در سیستم های متعارف دو اتفاق رخ می دهد. نخست آن که در حالت های پاره بار نقطه  کارکرد روی «منحنی طبیعی»، یعنی جایی که همواره راندمان حداکثر است، قرار ندارد. دوم آن که نقطه کارکرد در حالت های پاره بار با افزایش هد (head) روبرو است.
ولی زمانی که این روش جای خود را به کنترل ظرفیت از طریق تغییر دور موتور می دهد نقطه کارکرد، مطابق آن چه گفته شد، همواره در حالت راندمان حداکثر خواهد بود.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *