صرفه جویی انرژی با اینورتر

چکیده

وقتی از فرصت های بهینه برای کاهش مصرف انرژی توسط سیستم های درایو سخن به میان می آید باید عرصه های متعددی را مورد بررسی قرار داد.ذخیره انرژی یک موضوع بسیار مهم در صنعت امروز به شمار می رود. از آنجاییکه موتور (DC)بدون در نظر گرفتن درایو بسیار کارآمدتر از موتور (AC)  عمل می کند لذا درایو   AC(PWM)به  DC(SCR)  ارجح تر است،وقتی کارایی سیستم مورد بررسی قرار می گیرد سیستم درایو AC  در دامنه تقریبا ۳درصد در زمان عملکرد در بار حداکثر در بالاترین پیشنهاد قرار دارد.

مقدمه

ذخیره انرژی یک موضوع بسیار مهم در صنعت امروز به شمار می رود .این مقاله روی موضوعات مهمی متمرکز خواهد شد که در آنها ذخیره انرژی توسط سیستم درایواز سوی مصرف کنندگان در ردیف مهمترین موضوعات قرار دارند . بنابراین با افزایش هزینه های انرژی ، حفظ انرژی اهمیت بیشتری پیدا کرده است .آیا تکنولوژی و روش هایی برای کاهش مصرف انرژی در دستگاه مختلف وجود دارند ؟ قبل از بررسی جزئیات اجازه دهید در ابتدا درایو AC را مورد بررسی قرار دهیم.

از نظر شما چرا به اینورتر نیاز داریم؟

دلایل فراوانی و متعددی برای استفاده از اینورترها وجود دارد،در بعضی کاربردها همچون ماشین های تولیدی اجرای فرآیند بدون به کاربردن اینورتر میسر نمی باشد ولی در بعضی کاربردها نیز مانند پمپ های گریز از مرکز به کارگیری از اینورتر نقش مهمی در صرفه جویی انرژی دارد.

به طور کلی اینورتر در موارد زیر به کار می رود :

-انجام تنظیمات مورد نیاز جهت سرعت یک فرآیند.

-انجام تنظیمات مورد نیاز جهت گشتاور یک فرآیند.

-صرفه جویی انرژی و افزایش بازده.

کاربرد اصلی اینورتر:

اصلی ترین کاربرد اینورتر AC، کنترل سرعت موتور القایی AC می باشد .چگونه؟

با اعمال جریان بافرکانس متغیر این امر تحقق می یابد.

گاه به جای اینورتر از موتورهای در سرعته استفاده می نمایند که با بکارگیری این روش مزایا و معایب خاص خود را دارا می باشد.

مزایا:

-از اینورتر ارزان تر می باشد .

-به راحتی نصب می شود .

-نویز EMI   بسیار کمی دارد .

معایب :

-جریان راه اندازی بسیار بالایی دارد.

۴۰۰ تا ۵۰۰ درصد جریان نامی را دارا می باشد.

-در هنگام شروع به کار و توقف، ضربه های شدیدی را وارد می کند

-کنترل فقط برای دو سرعت مشخص موجود می باشد.

-زمان زیادی را برای کاهش و تغییر سرعت نیاز دارند.

مزایای استفاده از درایو :

   صرفه جویی قابل توجه در مصرف انرژی : به جای اینکه یک موتور الکتریکی همواره با سرعت نامی خودکار  کند با استفاده از درایو می توان سرعت موتور را بسته به نیاز تغییر داد . کاهش سرعت موتور باعث صرفه جویی قابل توجه در مصرف انرژی و همچنین جلوگیری از استهلاک بیش از حد موتور خواهد شد.

 

نمونه ای از سیستم درایو با توان ۱۰۰hpدر بار ۹۰ درصد و ۱۲ساعت در روز و هفت روز هفته کار می کند .جایگزاری درایو AC می تواند ۱۰۰۰۰۰ دلار انرژی در هر سال ذخیره کند.

سیستم Efficiency درایو

(%)

Efficiency موتور

(%)

Efficiencyسیستم

(%)

KWH/سال هزینه سالانه
DC ۹۹.۰% ۸۸.۰% ۸۷.۰% ۳۳۶۰۶۲۵ ۲۶۰۹۳۰$
AC ۹۷.۰% ۹۳.۰% ۹۰.۰% ۳۲۳۰۳۵۶ ۲۵۰۸۶۸$

 

حال به بررسی برخی از کاربردها با استفاده از سیستم درایو میپردازیم در جایی که موتور ها برای کاربردهایی مثل کنترل جریان استفاده می شود می توان با افزودن یک درایو AC انرژی را ذخیره کرد ،بهترین راهکار برای ذخیره انرژی پمپ فن و کمپرسورهایی که مجهز به شیرها و دریچه های تنظیم جریان می باشند استفاده از درایو ها با سرعت متغیر هستند. ضمن اینکه استفاده از این تکنولوژی می تواند مزایای اقتصادی چشمگیری به همراه داشته باشد.تغییرجریان مکانیکی به جریان کنترلی بدون درایو سرعت متغیر معایب بسیاریدارد . درروندکنترل جریان مکانیکی،موتوربه طورتناوبی درسرعتی با حداکثر کارایی کارمیکند،علاوه برآن،شیرها  ودریچهای تنظیم جریان انرژی زیادی راهدرمیدهندوباعث ایجاددماو ارتعاش بالاودرنهایت تاثیرمنفی درعملکردسیستم میگردند .درایوهای سرعت متغیربه دلایل متعددجایگزین مقرون به صرفه تری میباشند . آنهاسریعترودقیقترکنترل میشوند . امابا انتخاب یک جریان نامی درست میتوان میزان ذخیره انرژی رابه بیش از ۶۰ درصدرسانیدواین ذخیره سازی درکاربردهای نیازمندانرژی فراوان مشهودتراست درشکل زیرجریان ورودی به پمپ یافن از طریق سیستم درایوتنها ۵۶ درصدازکل ورودی به شیرتنظیم جریان مکانیکی راتشکیل میدهد

کمپرسورهای هوا تقریبا در تمامی صنایع کاربرد دارد که فشار هوای لازم را تامین می کند، کمپرسورها در هر لحظه فلو خروجی را تنظیم کرده و در صورت وجود هوای ناپایدار با نگهداری و ذخیره مقدار مناسب هوا جوابگوی نیاز خط می باشد.

زمانی که میزان تقاضا در خط کم باشد کمپرسور در ناحیه محدودی عمل خواهد کرد مخصوصا در کمپرسورهای اسکرو که با یک فرکانس ثابت کار می کنند ،بنابراین اگر کمپرسور در حالت unload  برای مدت زمان طولانی کار کند سیستم دچار اتلاف انرژی و کاهش اثر بخشی خواهد شد زیرا در زمانی که نیاز مبرم به تولید فلو یا فشرده سازی هوا نمی باشد دستگاه با فرکانس ثابت کار می کند و از شبکه جریان می کشد و باعث مصرف انرژی و در نهایت اتلاف انرژی می گردد.

 

جهت کنترل انرژی ۲ راه وجود دارد:

۱-باز و بستن دریچه هوا:در این حالت می توان در زمان  unload  دریچه هوا را بسته نگه داشت تا از فشار بر روی الکترو موتور اصلی کاسته شود و به میزان ۸ الی ۲۲ درصد در کاهش مصرف موثر باشد.

۲-کنترل از طریق اینورتر:در این حالت با استفاده از یک سنسور فشار که فلوی هوا را در هر لحظه حسمی کند بر طبق نیاز خط دور الکترو موتور را تنظیم نموده بدین منظوراگر نیاز به استفاده از ۲۰ درصد از انرژی کل کمپرسوری باشد، فقط به همین میزان از شبکه مصرف گردد و الباقی ذخیره می گردد. زیرا در این حالت به میزان تقاضای خط انرژی مصرف کرده ایم .

 

درایو AC شامل :

قسمت قدرت:شامل یکسوسازی ورودی –فیلتر-اینورتر –قسمت کنترلی –درایوهای IGBT– سیستم های اندازه گیری جریان و ولتاژ –مدارات محافظتی-محاسبات برداری گشتاور و میدان میباشد

در قسمت قدرت درایوهای ACبرق ورودی در طبقه یکسوساز تبدیل به DCمی شود با دامنه حدود ۶۰۰ولت پس از فیلترینگ به اینورتر اعمال می شود ،در قسمت اینورتر که متشکل از سوییچهای IGBT عمل تبدیل ولتاژ DC به AC  با فرکانس و ولتاژ متغیر صورت می گیرد.

کنترل برداری:در یک موتور DC گشتاور متناسب با جریان آرمیچر است از سوی دیگر در موتورهای DC فلو یا میدان متناسب با جریان فیلد است از جاییکه Ia و Im در جریان مستقل از هم هستند با کنترل آنها گشتاور و فلورا می توان در موتورهای DC کنترل نمود .

در موتورهای ACتنها یک بردار جریان استاتور یا Isدر دسترس است، این بردار هم گشتاور را تامین می کند و هم میدان یا فلو را می سازد.

در حالت برداری جریان و ولتاژ موتور اندازه گیری می شود این اطلاعات به واحد محاسبات برداری ارسال می گردد در واحد محاسبات برداری با استفاده از مولفه های متعامد جریانو ولتاژ و انتقال محور مختصات گشتاور و فلو محاسبه می شود.سپس این سیگنال ها در واحد کنترل توسط کنترلر های PIرگوله  شده و سیگنالهای مرجع برای ولتاژ و فرکانس  اینورتر بدست می آید. روش کنترل برداری پاسخ سیستم رابهبود  می بخشد سرعت پاسخ گشتاور تا ۱۰ میلی ثانیه قابل دسترسی می باشد.

روش اسکالر: که اصطلاحا معروف به روش V/F است نمی توان گشتاور و میدان را مستقلا از هم کنترل نمود برای اینکه رفتار موتورAC با رفتار موتور DC یکسان گردد که بردار جریان استاتور به دو مولفه گشتاور و فلو تجزیه شود در این صورت با استفاده از کنترل های PI  گشتاور و میدان قابل کنترل خواهد بود .در حقیقت در این روش ولتاژ و فرکانس خروجی با نسبتی خاص میبایست به خروجی اعمال شود در این روش اینورتر یک ولتاژ Boost برای غلبه بر تلفات و رفتار غیر خطی موتور و فرکانس به موتور اعمال میکند در این حالت ولتاژ به تدریج با افزایش فرکانس افزایش پیدا کرده و سطح میدان مغناطیسی موتور در حد مورد نیاز نگه داشته میشود

نتیجه گیری

درایو ها بزرگترین مصرف کنندگان انرژی هستند ، اما پیشرفت های تکنولوژیکی به کاهش هزینه های انرژی منجر شده است در این مقاله راه کار های صرفه جویی انرژی در بعضی از کاربردها با سیستم درایو پیشنهاد داده شده با پیشرفت های بیشتر تکنولوژی در عرصه سیستم های درایو ، گزینه های بیشتری برای ذخیره انرژی در آینده در اختیار ما قرار خواهد گرفت .

 

نوشتهٔ پیشین
مقایسه برق تولیدی از انرژی خورشیدی و برق حرارتی بر اساس قیمت
نوشتهٔ بعدی
تازه های تکنولوژی و انرژی خورشیدی

پست های مرتبط

نتیجه‌ای پیدا نشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید

فهرست