الکتروموتورها از جملهآ مهمترینآ مصرفآ کنندگانآ انرژیآ الکتریکیآ در بخشآهایآصنعتیآ، کشاورزیآ، خانگیآ، تجاریآ و عمومیآ بودهآ و بطور متوسط در حدود 40 تا 50 درصد از برقآ تولیدیآ کشور را مصرفآ میآکنند. در میانآ اینآ تجهیزاتآ موتورهایآ کوچکآ ومتوسط (0/25 تا 150 اسبآ بخار) عمدتاپ ازنوعآ القاییآ با روتور قفسآ سنجبیآ بودهآ و اینآبخشآ از الکتروموتورها در حدود 60 تا 70 در صد از گلآ مصرفآ برقآ الکتروموتورها را بهآخوداختصاصآ میآدهند. باز دهیآ عملیآ اینآ الکترو موتورهایآ کوچکآ ومتوسط در شرایطبهرهآ برداریآ سالانهآ در حدود 50 تا 90 درصد استآ و بهآ طور میانگینآ در حدود 25 تا 35در صد از انرژیآ الکتریکیآ مصرفیآ در آنها تلفآ میآشود کهآ با توجهآ بهآ اینآ امر، پتانسیلآفراوانیآ برایآ کاهشآ تلفاتآ اینآ الکتروموتورها در کشور پیشآ بینیآ میآشود. در اینآنوشتار یکیآ از فنآ آوریهایآ جدید و متناسبآ با شرایط کشور برایآ کاهشآ تلفاتآ اینآ دستهآاز تجهیزاتآ الکتریکیآ بیانآ شدهآ و مزایایآ آنآ با توجهآ بهآ امکاناتآ و پتانسیلآهایآ بالقوهآموجود، ارزیابیآ میآشود .
الکترو موترها گروهیآ از تجهیزاتآالکتریکیآ هستند کهآ بر اساسآ روابط بینآجریانهایآ الکتریکیآ و میدانهایآ مغناطیسیآ،باعثآ تبدیلآانرژیآ الکتریکیآ بهآ انرژیآمکانیکیآ میآشوند. در حینآ اینآ عملآ (تبدیلآانرژیآ الکتریکیآ بهآ مکانیکیآ) مقداریآ ازانرژیآ تلفآ میآشود. با توجهآ بهآ اینآ امر کیفیتآساختآ اینآ تجهیزاتآ برایآ دسترسیآ بهآحداکثر بازدهیآ اقتصادیآ از اهمیتآ فراوانیآ برخوردار بودهآ و در نتیجهآ سازندگانآ اینآتجهیزاتآ میآتوانند نقشآ بسیار مهمیآ درکاهشآ مصرفآ و تلفاتآ انرژیآ الکتریکیآداشتهآ باشند. مهمترینآ عواملآ ایجاد تلفاتآ درموتورهایآ الکتریکیآ عبارتند از :
ه عبور جریانآ الکتریکیآ در سیمآ پیچآهایآاستاتور و روتور و مقاومتآ الکتریکیآ اینآهادیها
ه مغناطیسآ شدنآ متوالیآ هستهآ موتور ونیزجریانهایآ گردابیآ ایجادیآ درآنآ
ه تلفاتآ ناشیآ از اصطکاکآهایآ مکانیکیآ
ه اثراتآ پارازیتیآ (تلفاتآ اضافیآ )
باتوجهآ بهآ اینآ کهآ هرسالهآ مقادیر فراوانیآاز انرژیآ الکتریکیآ بهآ دلیلآ عدمآ بازدهیآمناسبآ الکتروموتورها بهآ صورتآ تلفاتآ بهآهدر میآرود بنابراینآ در بسیاریآ از کشورهاکوششآهایآ فراوانیآ در جهتآ بهبود بازدهیآ وعملکرد اینآ تجهیزاتآ بعملآ آمدهآ وسعیآ شدهآاستآ تا در نظر گرفتنآ امکاناتآ بالــــقوهآ و
فنآ آوریهایآ موجود ونیز قیمتآ مواد اولیهآ وهزینهآهایآ تحمیلیآ، مناسبآترینآ گزینهآهابرایآ بهبود کاراییآ موتورها بکار گرفتهآ شود.اینآ روند بخصوصآ هنگامیآ مشخصآترمیآشود کهآ بدانیمآ امروزهآ در بسیاریآ ازکشورهایآ پیشرفتهآ یا درحالآ توسعهآ، رعایتآاستانداردهایآ حداقلآ مقادیر مجاز بازدهیآالکتروموتورها بهآ صورتآ اجباریآ در آمدهآ استآو محدودهآهاییآ کهآ اینآ استانداردها پیشنهادکردهآاند بگونهآایآ استآ کهآ در بسیاریآ ازحالاتآ تنها با صرفآ هزینهآهایآ بالا و استفادهآاز فنآ آوریهایآ جدید، دسترسیآ بهآ آنها میسراستآ .
درکشور ما نیز با وجود اینآ کهآ بازدهیآ اکثرالکتروموتورهایآ مورد استفادهآ (ساختآ داخلآیا وارداتیآ) حتیآ از مقادیر استاندارد ازایهآ شدهآدر دههآ 70 میلادیآ نیز پایینآتر استآ، اما تاکنونآ اقداماتآ حدیآ در زمینهآ بهبود کاراییآاینآ تجهیزاتآ بعملآ نیامدهآ استآ. (شکلآ(2)روند افزایشآ بازدهیآ الکتروموتورهایآ باقدرتآ 20 اسبآ بخار (15 کیلوواتآ) را از دههآ70 میلادیآ تاکنونآ نشانآ میآدهد. همانآ گونهآکهآ در اینآ شکلآ دیدهآ میآشود در اواسط دههآ70 میلادیآ، بازدهآ چنینآ اکتروموتورهاییآ درحدود 87تا 88 در صد بودهآ استآ کهآ متاسفانهآدر حالآ حاضر اینآ مقدار برایآ موتورهایآ مورداستفادهآ در کشور بهآ حدود 85 تا86 در صدمحدود میآشود اینآ در حالیآ استآ کهآالکتروموتورهایآ همآ قدرتآ استاندارد امروزیآدر دنیا باز در حدود 89 تا90 درصدبازدهیآدارند سهآ تاپنجآ در صد بازدهیآ بیشتر نسبتآبهآ موتورهایآ مورداستفادهآ در کشور)
در اینجا لازمآ استآ تا برایآ پیآ بردنآ بهآاهمیتآ واقعیآ بهبود بازدهیآ الکتروموتورهاتوجهآ بیشتریآ بهآ اینآ اطلاعاتآ معطوفآ شودبهآ عنوانآ مثالآ کافیآ استآ پتانسیلآ کاهشآاوجآ بار شبکهآ سراسریآ را در نظر داشتهآ باشیمآ.همانآ گونهآ کهآ بیانآ شد بازدهیآ متوسطالکتروموتورهایآ مورد استفادهآ در کشور درحدود سهآ تا پنجآ در صد از الکتروموتورهایآاستاندارد امروزیآ در دنیا کمتر استآ. بادانستنآ اوجآ بار شبکهآ سراسریآ در سالآ جاریآیا سالآ آیندهآ 27 هزارمگاواتآ استآ ودر حدود30 تا 35 درصد از اینآ اوجآ بار، برایآ بهآ حرکتآدر آوردنآ الکتروموتورهایآ القاییآ (و یادستگاههاییآ کهآ از اینآ تجهیزاتآ استفادهآمیآکنند) استفادهآ خواهد شد، افزایشآ بازدهیآالکتروموتورهایآ کشور تاحد استانداردمیآتواند نیاز اوجآ بار شبکهآ را در حدود 400 تا500 مگاواتآ (معادلآ با توانآ تولیدیآ 20315عدد توربینآ گازیآ GE فریمآ 5) کاهشآ دهد.با توجهآ بهآ اینآ شرایط، امروزهآ در کشورهایآپیشرفتهآ، سعیآ میآشود تا حدود مجاز بازدهیآالکتروموتورها حتیآ از مقادیر استاندارد نیزفراتر رفتهآ و در برخیآ کشورها نظیر آمریکا،کانادا، استرالیاو... رعایتآ اینآ حدود برایآالکتروموتورهایآ مورد استفادهآ در آنآ کشورهااجباریآ شدهآ استآ، اگر چهآ سازندگانآالکتروموتورهایآ موجود در آنجا میآتوانندموتورهایآ با بازدهیآ کمتر را صرف¦برایآصادراتآ نیز تولید کنند. لازمآ بهآ ذکر استآ کهآهرچند بهآ نظر میآرسد کهآ بهبود بیشتر دربازدهیآ الکتروموتورها با توجهآ بهآ پیشرفتهایآروز افزونآ در زمینهآ مواد و طراحیآ اینآتجهیزاتآ میآتواند ادامهآ یابد، اما اینآ حالتهادر در اکثر موارد تنها از طریقآ مواد وفنآآوریهایآ بسیار گرانآ (نظیر استفادهآ ازورقهایآ الکتریکیآ آمورفآ یا ابر رساناها)ممکنآ میآشود کهآ بسیار هزینهآ بر بودهآ و درحالآ حاضر چندانآ استقبالیآ از آنها بعملآنمیآآید .
روشهایآ بهبود بازدهیآ الکتروموتورها
شکلآ (3) نماییآ از اجزایآ مختلفآ یکآالکتروموتور القاییآ را نشانآ میآدهد. اینآالکتروموتور از دو قسمتآ اصلیآ استاتور(قسمتآ ساکنآ) و روتور (قسمتآ متحرکآ)تشکیلآ شدهآ استآ کهآ هر یکآ از آنها شاملآیکآ جزء الکتریکیآ (هادیها) و یکآ جزءمغناطیسیآ (هستهآها) استآ با در نظر گرفتنآاینآ ساختار و دانستنآ سهمآ هریکآ ازموءلفهآهایآ تلفاتآ انرژیآ در اینآ تجهیزاتآبهبود بازدهیآ الکتروموتورها از چند طریقآامکانآپذیر خواهد بود ولیآ در هر حالآمهمترینآ اقداماتآ برایآ بهبود باز دهیآالکتروموتورها را میآتوانآ در کاهشآ تلفاتآهستهآ یا تلفاتآ هادیهایانها خلاصهآ کرد.
متاسفانهآ بسیاریآ از فنآ آوریهایآ شناختهآشدهآ برایآ بهبود بازدهیآ انرژیآ درالکتروموتورها باعثآ افزایشآ ابعاد آنها خواهدشد و اینآ افزایشآ ابعادیآ بیشتر شاملآ ازدیادطولآ آنهاستآ بهآ عنوانآ مثالآ یکیآ ازروشهایآشناختهآ شدهآ برایآ کاهشآ تلفاتآ هستهآ درموتورهایآ الکتریکیآ، افزایشآ طولآ هستهآآنهاستآ کهآ اینآ حالتآ ار یکآ طرفآ مستلزمآتغییراتآ فراوانآ در خط تولید اینآ نوعآ موتورهابودهآ و باعثآ ناهمخوانیآ وعدمآ انصباقآ موتورساختهآ شدهآ با سایر تجهیزاتآ متصلآ بهآ آنآمیآشود و از طرفآ دیگر با توجهآ بهآ مصرفآبیشتر مواد اولیهآ (هستهآ و هادیآ)، قیمتآموتورها افزایشآ زیادیآ خواهد یافتآ. افزایشآسطحآ مقطعآ هستهآ موتورها نیز کمآ و بیشآمشکلاتیآ مشابهآ با موارد فوقآ داشتهآ و برایآبسیاریآ از تولید کنندگانآ داخلیآ، چندانآجاذبهآایآ ندارد. در مورد افزایشآ سطحآ مقطعآهادیهایآ الکتروموتورها نیز اینآ حالتآمستلزمآ تغییراتآ وسیعآ در قالبهایآ ساختآهستهآ و در نتیجهآ تغییر طراحیآالکتوموتورستآ کهآ بهآ نوبهآ خود هزینهآهایآتولید را بهآ طور چشمگیریآ افزایشآ با توجهآ بهآاینآ موارد و در نظر داشتنآ مشکلاتآ ناشیآ ازتغییر طراحیآ و یا تغییر ابعاد الکتروموتورها،مناسبآترینآ، گزینهآها برایآ بهبود بازدهیآالکتروموتورهایآ داخلیآ، تغییر مواد مورداستفادهآ در ساختآ آنهاستآ .
مهمآترینآ مواد مورد استفادهآ در ساختآهستهآ الکتروموتورها را ورقهایآ فولادالکتریکیآ کمآ کربنآ (Motor Lamination)ویا فولادهایآ سیلیکونیآ با دانهآهایآ غیر جهتآدار(Non- Oriented Silicon)تشکیلآمیآدهند. اینگونهآ ورقها کهآ با ضخامتآهایآمتفاوتآ/8./3-.میلیآ متر) وبا مقادیر مختلفآعناصر آلیاژیآ (منگنز،آلومینیومآ و سیلیسیمآ)تولید میآشوند دارایآ خواصآ مغناطیسیآمتفاوتآ و نیز قیمتآهایآ بسیار گستردهآهستند. مهمترینآ خواصآ مغناطیسیآ موردنظر در حینآ انتخابآ اینآگونهآ ورقهابرایآساختآ هستهآ الکتروموتورها شاملآ نفوذپذیریآ مغناطیسیآ، تلفاتآ توانآ و القایآ اشباعآدر آنهاستآ کهآ با تغییر میزانآ عناصر الیاژیآ ویا ضخامتآ ورقها، اینآ خواصآ را میتوانآبدستآ آورد. برایآ کاهشآ تلفاتآ توانآ و انرژیآدرهستهآ استاتور الکتروموتورهایآ القاییآ،میآتوانآ با استفادهآ از ورقهایآ فولاد الکتریکیآبا مقادیر بالاتر سیلیسیمآ و یا انتخابآ ورقهایآبا ضخامتآ کمتر، بازدهیآ آنهارا تا مناسبیآافزایشآ داد اما اینآ حالتآ میآتواند از یکآطرفآ سایر خواصآ هستهآ را تحتآ تاثیر قراردهد و از طرفآ دیگر افزایشآ قیمتآ وهزینهآهایآ تولید را در پیآ خواهد داشتآ چراکهآ با انتخابآ ورقهایآ نازکتر و با مقادیر بیشترعناصر آلیاژیآ، اولاپ هزینهآ خرید اینآ ورقهابیشتر شدهآ و در ثانیآ عواملآ مربوط بهآ برشآ وپانچآ و هستهآ چینیآ نیز هزینهآهایآ تولید را بهآمراتبآ بالاتر خواهد برد. در هر حالآ اینآ تغییرمواد هستهآ برایآ کاهشآ تلفاتآ الکتروموتورهامیآتواند بدونآ تغییر فروانآ در طراحیآ اینآتجهیزاتآ بهآ عنوانآ یکآ روشآ مناسبآ، مطرحآباشد هرچند کهآ درحالآ حاضر با توجهآ بهآ عدمآتواناییآ ساختآ داخلآ ورقهایآ فولاد سیلیسیمآدار در کشور ،هزینهآهایآ ارزیآ تهیهآ مواد اولیهآو ساختآ چنینآ الکتروموتورهاییآ تا حدیآ بالاخواهد بود.
روشآ مناسبآ دیگر برایآ کاهشآ تلفاتآالکتروموتورها بدونآ نیاز بهآ تغییر طراحیآ ویاابعاد آنها، استفادهآ از هادیآهایآ مسیآ بهآ جایآآلومینیومآ در آنها ستآ.باتوجهآ بهآ آنکهآ هدایتآالکتریکیآ مسآ تقربیاپ 60 درصد بیشتر ازهدایتآ الکتریکیآ آلومینیومآ استآ، در بیشترحالتها برایآ ساختآ هادیهایآ استاتورالکتروموتورها از مسنآ استفادهآ میآشود. درساختآ هادیهایآ روتورالکتروموتورها نیز اگرچهآ برایآ الکتروموتورهایآ بزرگآ (باتوانآبیشتر از 250 کیلو واتآ) معمولاپاز مسنآالکتریکیآ کار شدهآ و شکلآ دادهآ شدهآ استفادهآمیآشود، اما روشآ ساختآ روتور چنینآالکتروموتورهاییآ ریختهآ گریآ نبودهآ و بنابراینآبسیار زمانآ گرانآ و هزینهآبر هستند هرچند کهآبا توجهآ بهآ تعداد نسبتاپ کمآ ساختآ چنینآالکتروموتورهاییآ، استفادهآ از چیننآ روشیآچندانآ نامطلوبآ در نظر گرفتهآ نمیآ شود.درمورد الکتروموتورهایآ القاییآ کوچکآ و متوسطکهآ سالانهآ تعداد بسیار زیادیآ از آنها تولیدمیآشود، تنها روشآ اقتصادیآ برایآ ساختآروتور آنها، ریختهآ گریآ دایکاستآ (تحتآفشار) فلز هادیآ اطرافآ هستهآ و ایجاد یکآساختار یکپارچهآ از روتور استآ. شکلآ (4)نمونهآایآ از روتورهایآ تولیدیآ بهآ اینآ روشآ رانشانآ میآدهد کهآ هادیهایآ قفسآ سنجابیآاینآ روتور نیز پسآ از جداسازیآ قسمتآهایآآهنیآ (از طریقآ حلآ سازیآ در اسید) بخوبیآنمایانآ استآ .
اگر چهآ از زمانهایآ گذشتهآ نیز مشخصآبودهآ استآ کهآ بکار بردنآ هادیهایآ مسیآ درساختآ روتور الکتروموتورهایآ القاییآ قفآسآسنجابیآ میآتواند باعثآ بهبود بازدهیآ آنهاشود اما بهآ دلیلآ مشکلاتآ موجود بر سر راهآریختهآ گریآ دایکاستآ مسآ و سهولتآ بیشتراینآ فرایند برایآ هادیهایآ آلومینومیآ، با درنظر گرفتنآ مسائلآ اقتصادیآ، ریختهآ گریآدایکاستآ آلومینیومآ بهآ عنوانآ روشآ مناسبآتربرایآ ساختآ اینآ روتورها مورد استفادهآقرارمیآ گیرد. اینآ حالتآ باعثآ شد کهآ تاچندینآ سالآ گذشتهآ تقریباپ روتور تمامیآالکتروموتورهایآ القاییآ قفسآ سنجابیآکوچکآ و متوسط از طریقآ ریختهآ گریآدایکاستآ آلومینیومآ تولید شود و متاسفانهآاستفادهآ از هادیهایآ مسیآ تنها در اجزامیآاستاتور چنینآ الکتروموتورهاییآ خلاصهآ شودو با اینآ حالآ از حدود دههآ 70 میلادیآ باافزایشآ قسمتآ انرژیآ الکتریکیآ تلاشهاییآشد تا ساختآ روتورهایآ مسیآ دایکاستآ شدهآبهآ صورتآ اقتصادیآتر صورتآ گرفتهآ و عواملآکنترلآ کنندهآ اینآ فرایند، بیشتر شناساییآ شود.اینآ روند بهآ خصوصآ از اواخر دههآ 90میلادیآ،گسترشآ فراوانیآ یافتآ و با انجامآ مطالعاتآ وتحقیقاتآ کاربردیآ، مهمترینآ روشهاوفنآآوریهایآ مناسبآ واقتصادیآ برایآ ساختآچنینآ روتورهاییآ، شناساییآ شد بهآ گونهآایآ کهآامروزهآ تولید انبوهآ چنینآ الکتروموتورهاییآ درتعدادیآ از کارخانهآهایآ بزرگآ سازندهآالکتروموتورها آغاز شدهآ واستقبالآ بسیارزیادیآ از اینآ محصولاتآ بعملآ آمدهآ استآ .
نکتهآ بسیار مهمآ در مورد چنینآالکتروموتورهاییآ آنآ استآ کهآ بدونآ هیچآ گونهآتغییر طراحیآ و یا تغییر ابعادیآ الکتروموتور،تلفاتآ آنها تا حدود زیادیآ کاهشآ میآیابد واینآ حالتآ مخصوصاپ برایآ سازندگانیآ نظیرتولید کنندگانآ ایرانیآ، بسیار مناسبآ خواهدبود، بخصوصآ آنآ کهآ توجهآ داشتهآ باشیمآ کهآ درزمینهآ مواد اولیهآ مورد نیاز، ایرانآ در حالآ حاضرپنجمینآ کشور تولید کنندهآ مسنآ محسوبآمیآشود (رتبهآ دومآ بهآ لحاظ دارا بودنآ معادنآمسنآ دنیا) در حالیآ کهآ جایگاهآ مناسبیآ درزمینهآ تولید آلومینیومآ نداشتهآ و لذا اینآجایگزینیآ، هزینهآ ارزیآ اضافیآ را تحمیلآنخواهد کرد، ضمنآ آنکهآ میآتواند نیاز بهآوارداتآ آلومینیومآ را نیز کاهشآ دهد. بنابراینآبهآ نظر میآرسد کهآ با توجهبهآ شرایط کنونیآکشور، فنآآوریآ مناسبآترینآ گزینهآایآ استآکهآ بدونآ افزایشآ هزینهآهایآ ارزیآ و یا بدونآنیاز بهآ نآ آوریهایآ گرانآ قیمتآ (نظیر استفادهآاز ابر رساناها و یا ورقآهایآ الکتریکیآ آمورفآیا پرسیلیسمآ) میآتواند باعثآ کاهشآ قابلآملاحظهآ در تلفاتآ برقآ و انرژیآالکتروموتورهایآ داخلیآ شود .
مزایایآ روتورهایآ مسیآ دایکاستآ شدهآ
مهمآترینآ مزیتآ استفاداهآ از روتورهایآ مسیآدایکاستآ شدهآ در الکتروموتورهایآ القاییآ،کاهشآ فراوانیآ در تلفاتآ توانآ (انرژیآ) و بهبودبازدهیآ اینآ نوعآ الکتروموتورهاستآ.جدولآ (1)
خلاصهآایآ از نتایجآ حاصلآ شدهآ از مقایسهآبازدهیآ و تلفاتآ الکتروموتورهایآ القاییآقفسآ سنجابیآ با روتورهایآ مسیآ و یاآلومینیومیآ دایکاستآ شدهآ را نشاهآ میآدهد .
جدولآ
همانگونهآ کهآ از جدولآ (1) مشاهدهآمیآشود استفادهآ از روتورایآ مسیآ دایکاستآشدهآ بهآ جایآ آلومینیومآ در الکتروموتورهایآاستاندارد (ستونهایآ 3و4)، باعثآ افزایشآبازدهیآ آنها در حدود چهارتاهفتآ در صد و نیزکاهشآ تلفاتآ اینآ نوعآ الکتروموتورها در حدود30 تا 35 در صد، میآشود. در صورتیآ کهآ اینآحالتآ در کشور محققآ شود، با در نظر داشتنآمصرفآ برقآ کشور در سالآ آیندهآ در حدود120میلیارد کیلو واتآ ساعتآ و لحاظ کردنآ 30تا 35 در صد از اینآ مصرفآ برقآ درالکتروموتورهایآ القاییآ کوچکآ و متوسط، درصورتیآ کهآ بازدهیآ آنها در حدود 5 تا 6 در صدافزایشآ یابد، پتانسیلآ موجود برایآ صرفهآجوییآ سالانهآ انرژیآ الکتریکیآ مصرفیآ درحدود 2/5تا سهآ میلیارد کیلوواتآ ساعتآ (بهآارزشآ تقریبیآ 60 تا 70 میلیارد تومانآ) خواهدبود. همچنینآ با توجهآ بهآ اوجآ بار شبکهآسراسریآ (در حدود 27000 مگاواتآ) و مصرفآبرقآ اینآ الکتروموتورها (در حدود 30تا 35درصد) از اینآ اوجآ بار، پتانسیلآ پیکآ ساییآشبکهآ با استفادهآ از اینآ فنآ آوریآ در حدود500خواهد بود. علاوهآ بر اینآ، بررسیهایآمختلفآ نشانآ دادهآ استآ کهآ بهآ دلیلآ کاهشآتلفاتآ و گرمایآ ایجاد شدهآ درالکتروموتورهایآ القاییآ با روتورهایآ مسیآدایکاستآ شدهآ، عمر آنها حداقلآ 50 در صدبیشتر از موتورهایآ با روتورهایآ آلومینیومیآاستآ ضمنآ آنکهآ بهآ دلیلآ خواصآ استحکامیآبیشتر مسآ نسبتآ بهآ آلومینیومآ، تواناییآتحملآ نیروهایآ مکانیکیآ (بخصوصآخستگیآ) در اینگونهآ روتورها بیشتر ازروتورهایآ آلومینیومیآ بودهآ و بهآ اینآ دلیلآ نیز،عمور الکتروموترهایآ القاییآ با روتورهایآمسیآ دایکاستآ شدهآ بیشتر خواهد بود .
نتیجهآگیریآ
بهبود بازدهیآ موتورهایآ الکتریکیآالقاییآ، از جملهآ مهمآترینآ روشآهابرایآ کمآکردنآ تلفاتآ انرژیآ الکتریکیآ و نیز کاهشآاوجآ بار شبکهآ سراسریآ محسوبآ میآشود. اینآنوعآ الکتروموتورها در محدودهآ قدرتآ کوچکآ ومتوسط (0/25-150اسبآ بخار) هر سالآ بیشآاز 30 در صد مصرفآ برقآ کشور رابهآخوداختصاصآ میآدهند و با توجهآ بهآ بازدهیآپایینآ آنها، استفادهآ از روشهایآ مناسبآواقتصادیآ برایآ بهبود بازدهیآ آنها، ارزشآفراوانیآ خواهد داشتآ. با توجهآ بهآ شرایطکنونیآ تولید کنندگانآ اینآ تجهیزاتآ در داخلآکشور ومحدودیتآهایآ موجود در رابطهآ باتغییر طراحیآ وابعاد اینآ الکتروموتورها در کنارسایر مسائلآ مربوط بهآ هزینهآهایآ ارزیآ، یکیآاز مناسبآترینآ روشها برایآ افزایشآ کاراییآاینآ الکتروموتورها، استفادهآ از روتورهایآمسیآ دایکاستآ شدهآ بهآ جایآ روتورهایآآلومینیومیآ استآ کهآ اینآ فنآ آوریآ قادرمیآشوند تلفاتآ برقآ را در اینآ تجهیزاتآ درحدود 30 در صد کاهشآ دهد. پتانسیلآ پیکآساییآ شبکهآ سراسریآ از طریقآ اینآ فنآ آوریآبیشآ از 500 مگاواتآ و مقدار صرفهآ جوییآانرژیآ الکتریکیآ در کشور از اینآ طریقآسالانهآ 2/5 تا سهآ میلیارد کیلوواتآ ساعتآ( باارزشآ تقریبیآ 60-70میلیارد تومانآ) تخمینآزدهآ میآشود بهآ علاوهآ اینآ حالتآ منجر بهآافزایشآ عمر، کاهشآ نیاز بهآ خنکآ کنندگیآ،نگهداریآ و تعمیر آسانتر و نیز عملکردمکانیکیآ بهتر اینآ تجهیزاتآ خواهد شد اینآامر با نظر داشتنآ اینکهآ ایرانآ یکیآ ازبزرگترینآ دارندگانآ و تولید کنندگانآ مسآ دردنیا ستآ لزومآ توجهآ بیشتر بهآ اینآ فنآ آوریآ رابیشآ از پیشآ نمایانآ میآکند و چهآ بسا ممکنآاستآ از اینآ طریقآ امکانآ صادراتآ اینآالکتروموتورهایآ پربازدهآ با قیمتآهایآ قابلآبهآ بازارهایآ جهانیآ نیز فراهمآ شود./مآ
محمدرضا جهانگیریآ پژوهشگاهآ نیرو
منابعآ :
-1اطلاعاتآ در دسترسآ وخصوصیآتعدادیآ از تولید کنندگانآ داخلیآموتورهایآ الکتریکیآ
-2 کاتالوگآ محصولاتآ شرکتهایآ الکتروموتورسازیآ
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
الکترو موترها گروهیآ از تجهیزاتآالکتریکیآ هستند کهآ بر اساسآ روابط بینآجریانهایآ الکتریکیآ و میدانهایآ مغناطیسیآ،باعثآ تبدیلآانرژیآ الکتریکیآ بهآ انرژیآمکانیکیآ میآشوند. در حینآ اینآ عملآ (تبدیلآانرژیآ الکتریکیآ بهآ مکانیکیآ) مقداریآ ازانرژیآ تلفآ میآشود. با توجهآ بهآ اینآ امر کیفیتآساختآ اینآ تجهیزاتآ برایآ دسترسیآ بهآحداکثر بازدهیآ اقتصادیآ از اهمیتآ فراوانیآ برخوردار بودهآ و در نتیجهآ سازندگانآ اینآتجهیزاتآ میآتوانند نقشآ بسیار مهمیآ درکاهشآ مصرفآ و تلفاتآ انرژیآ الکتریکیآداشتهآ باشند. مهمترینآ عواملآ ایجاد تلفاتآ درموتورهایآ الکتریکیآ عبارتند از :
ه عبور جریانآ الکتریکیآ در سیمآ پیچآهایآاستاتور و روتور و مقاومتآ الکتریکیآ اینآهادیها
ه مغناطیسآ شدنآ متوالیآ هستهآ موتور ونیزجریانهایآ گردابیآ ایجادیآ درآنآ
ه تلفاتآ ناشیآ از اصطکاکآهایآ مکانیکیآ
ه اثراتآ پارازیتیآ (تلفاتآ اضافیآ )
باتوجهآ بهآ اینآ کهآ هرسالهآ مقادیر فراوانیآاز انرژیآ الکتریکیآ بهآ دلیلآ عدمآ بازدهیآمناسبآ الکتروموتورها بهآ صورتآ تلفاتآ بهآهدر میآرود بنابراینآ در بسیاریآ از کشورهاکوششآهایآ فراوانیآ در جهتآ بهبود بازدهیآ وعملکرد اینآ تجهیزاتآ بعملآ آمدهآ وسعیآ شدهآاستآ تا در نظر گرفتنآ امکاناتآ بالــــقوهآ و
فنآ آوریهایآ موجود ونیز قیمتآ مواد اولیهآ وهزینهآهایآ تحمیلیآ، مناسبآترینآ گزینهآهابرایآ بهبود کاراییآ موتورها بکار گرفتهآ شود.اینآ روند بخصوصآ هنگامیآ مشخصآترمیآشود کهآ بدانیمآ امروزهآ در بسیاریآ ازکشورهایآ پیشرفتهآ یا درحالآ توسعهآ، رعایتآاستانداردهایآ حداقلآ مقادیر مجاز بازدهیآالکتروموتورها بهآ صورتآ اجباریآ در آمدهآ استآو محدودهآهاییآ کهآ اینآ استانداردها پیشنهادکردهآاند بگونهآایآ استآ کهآ در بسیاریآ ازحالاتآ تنها با صرفآ هزینهآهایآ بالا و استفادهآاز فنآ آوریهایآ جدید، دسترسیآ بهآ آنها میسراستآ .
درکشور ما نیز با وجود اینآ کهآ بازدهیآ اکثرالکتروموتورهایآ مورد استفادهآ (ساختآ داخلآیا وارداتیآ) حتیآ از مقادیر استاندارد ازایهآ شدهآدر دههآ 70 میلادیآ نیز پایینآتر استآ، اما تاکنونآ اقداماتآ حدیآ در زمینهآ بهبود کاراییآاینآ تجهیزاتآ بعملآ نیامدهآ استآ. (شکلآ(2)روند افزایشآ بازدهیآ الکتروموتورهایآ باقدرتآ 20 اسبآ بخار (15 کیلوواتآ) را از دههآ70 میلادیآ تاکنونآ نشانآ میآدهد. همانآ گونهآکهآ در اینآ شکلآ دیدهآ میآشود در اواسط دههآ70 میلادیآ، بازدهآ چنینآ اکتروموتورهاییآ درحدود 87تا 88 در صد بودهآ استآ کهآ متاسفانهآدر حالآ حاضر اینآ مقدار برایآ موتورهایآ مورداستفادهآ در کشور بهآ حدود 85 تا86 در صدمحدود میآشود اینآ در حالیآ استآ کهآالکتروموتورهایآ همآ قدرتآ استاندارد امروزیآدر دنیا باز در حدود 89 تا90 درصدبازدهیآدارند سهآ تاپنجآ در صد بازدهیآ بیشتر نسبتآبهآ موتورهایآ مورداستفادهآ در کشور)
در اینجا لازمآ استآ تا برایآ پیآ بردنآ بهآاهمیتآ واقعیآ بهبود بازدهیآ الکتروموتورهاتوجهآ بیشتریآ بهآ اینآ اطلاعاتآ معطوفآ شودبهآ عنوانآ مثالآ کافیآ استآ پتانسیلآ کاهشآاوجآ بار شبکهآ سراسریآ را در نظر داشتهآ باشیمآ.همانآ گونهآ کهآ بیانآ شد بازدهیآ متوسطالکتروموتورهایآ مورد استفادهآ در کشور درحدود سهآ تا پنجآ در صد از الکتروموتورهایآاستاندارد امروزیآ در دنیا کمتر استآ. بادانستنآ اوجآ بار شبکهآ سراسریآ در سالآ جاریآیا سالآ آیندهآ 27 هزارمگاواتآ استآ ودر حدود30 تا 35 درصد از اینآ اوجآ بار، برایآ بهآ حرکتآدر آوردنآ الکتروموتورهایآ القاییآ (و یادستگاههاییآ کهآ از اینآ تجهیزاتآ استفادهآمیآکنند) استفادهآ خواهد شد، افزایشآ بازدهیآالکتروموتورهایآ کشور تاحد استانداردمیآتواند نیاز اوجآ بار شبکهآ را در حدود 400 تا500 مگاواتآ (معادلآ با توانآ تولیدیآ 20315عدد توربینآ گازیآ GE فریمآ 5) کاهشآ دهد.با توجهآ بهآ اینآ شرایط، امروزهآ در کشورهایآپیشرفتهآ، سعیآ میآشود تا حدود مجاز بازدهیآالکتروموتورها حتیآ از مقادیر استاندارد نیزفراتر رفتهآ و در برخیآ کشورها نظیر آمریکا،کانادا، استرالیاو... رعایتآ اینآ حدود برایآالکتروموتورهایآ مورد استفادهآ در آنآ کشورهااجباریآ شدهآ استآ، اگر چهآ سازندگانآالکتروموتورهایآ موجود در آنجا میآتوانندموتورهایآ با بازدهیآ کمتر را صرف¦برایآصادراتآ نیز تولید کنند. لازمآ بهآ ذکر استآ کهآهرچند بهآ نظر میآرسد کهآ بهبود بیشتر دربازدهیآ الکتروموتورها با توجهآ بهآ پیشرفتهایآروز افزونآ در زمینهآ مواد و طراحیآ اینآتجهیزاتآ میآتواند ادامهآ یابد، اما اینآ حالتهادر در اکثر موارد تنها از طریقآ مواد وفنآآوریهایآ بسیار گرانآ (نظیر استفادهآ ازورقهایآ الکتریکیآ آمورفآ یا ابر رساناها)ممکنآ میآشود کهآ بسیار هزینهآ بر بودهآ و درحالآ حاضر چندانآ استقبالیآ از آنها بعملآنمیآآید .
روشهایآ بهبود بازدهیآ الکتروموتورها
شکلآ (3) نماییآ از اجزایآ مختلفآ یکآالکتروموتور القاییآ را نشانآ میآدهد. اینآالکتروموتور از دو قسمتآ اصلیآ استاتور(قسمتآ ساکنآ) و روتور (قسمتآ متحرکآ)تشکیلآ شدهآ استآ کهآ هر یکآ از آنها شاملآیکآ جزء الکتریکیآ (هادیها) و یکآ جزءمغناطیسیآ (هستهآها) استآ با در نظر گرفتنآاینآ ساختار و دانستنآ سهمآ هریکآ ازموءلفهآهایآ تلفاتآ انرژیآ در اینآ تجهیزاتآبهبود بازدهیآ الکتروموتورها از چند طریقآامکانآپذیر خواهد بود ولیآ در هر حالآمهمترینآ اقداماتآ برایآ بهبود باز دهیآالکتروموتورها را میآتوانآ در کاهشآ تلفاتآهستهآ یا تلفاتآ هادیهایانها خلاصهآ کرد.
متاسفانهآ بسیاریآ از فنآ آوریهایآ شناختهآشدهآ برایآ بهبود بازدهیآ انرژیآ درالکتروموتورها باعثآ افزایشآ ابعاد آنها خواهدشد و اینآ افزایشآ ابعادیآ بیشتر شاملآ ازدیادطولآ آنهاستآ بهآ عنوانآ مثالآ یکیآ ازروشهایآشناختهآ شدهآ برایآ کاهشآ تلفاتآ هستهآ درموتورهایآ الکتریکیآ، افزایشآ طولآ هستهآآنهاستآ کهآ اینآ حالتآ ار یکآ طرفآ مستلزمآتغییراتآ فراوانآ در خط تولید اینآ نوعآ موتورهابودهآ و باعثآ ناهمخوانیآ وعدمآ انصباقآ موتورساختهآ شدهآ با سایر تجهیزاتآ متصلآ بهآ آنآمیآشود و از طرفآ دیگر با توجهآ بهآ مصرفآبیشتر مواد اولیهآ (هستهآ و هادیآ)، قیمتآموتورها افزایشآ زیادیآ خواهد یافتآ. افزایشآسطحآ مقطعآ هستهآ موتورها نیز کمآ و بیشآمشکلاتیآ مشابهآ با موارد فوقآ داشتهآ و برایآبسیاریآ از تولید کنندگانآ داخلیآ، چندانآجاذبهآایآ ندارد. در مورد افزایشآ سطحآ مقطعآهادیهایآ الکتروموتورها نیز اینآ حالتآمستلزمآ تغییراتآ وسیعآ در قالبهایآ ساختآهستهآ و در نتیجهآ تغییر طراحیآالکتوموتورستآ کهآ بهآ نوبهآ خود هزینهآهایآتولید را بهآ طور چشمگیریآ افزایشآ با توجهآ بهآاینآ موارد و در نظر داشتنآ مشکلاتآ ناشیآ ازتغییر طراحیآ و یا تغییر ابعاد الکتروموتورها،مناسبآترینآ، گزینهآها برایآ بهبود بازدهیآالکتروموتورهایآ داخلیآ، تغییر مواد مورداستفادهآ در ساختآ آنهاستآ .
مهمآترینآ مواد مورد استفادهآ در ساختآهستهآ الکتروموتورها را ورقهایآ فولادالکتریکیآ کمآ کربنآ (Motor Lamination)ویا فولادهایآ سیلیکونیآ با دانهآهایآ غیر جهتآدار(Non- Oriented Silicon)تشکیلآمیآدهند. اینگونهآ ورقها کهآ با ضخامتآهایآمتفاوتآ/8./3-.میلیآ متر) وبا مقادیر مختلفآعناصر آلیاژیآ (منگنز،آلومینیومآ و سیلیسیمآ)تولید میآشوند دارایآ خواصآ مغناطیسیآمتفاوتآ و نیز قیمتآهایآ بسیار گستردهآهستند. مهمترینآ خواصآ مغناطیسیآ موردنظر در حینآ انتخابآ اینآگونهآ ورقهابرایآساختآ هستهآ الکتروموتورها شاملآ نفوذپذیریآ مغناطیسیآ، تلفاتآ توانآ و القایآ اشباعآدر آنهاستآ کهآ با تغییر میزانآ عناصر الیاژیآ ویا ضخامتآ ورقها، اینآ خواصآ را میتوانآبدستآ آورد. برایآ کاهشآ تلفاتآ توانآ و انرژیآدرهستهآ استاتور الکتروموتورهایآ القاییآ،میآتوانآ با استفادهآ از ورقهایآ فولاد الکتریکیآبا مقادیر بالاتر سیلیسیمآ و یا انتخابآ ورقهایآبا ضخامتآ کمتر، بازدهیآ آنهارا تا مناسبیآافزایشآ داد اما اینآ حالتآ میآتواند از یکآطرفآ سایر خواصآ هستهآ را تحتآ تاثیر قراردهد و از طرفآ دیگر افزایشآ قیمتآ وهزینهآهایآ تولید را در پیآ خواهد داشتآ چراکهآ با انتخابآ ورقهایآ نازکتر و با مقادیر بیشترعناصر آلیاژیآ، اولاپ هزینهآ خرید اینآ ورقهابیشتر شدهآ و در ثانیآ عواملآ مربوط بهآ برشآ وپانچآ و هستهآ چینیآ نیز هزینهآهایآ تولید را بهآمراتبآ بالاتر خواهد برد. در هر حالآ اینآ تغییرمواد هستهآ برایآ کاهشآ تلفاتآ الکتروموتورهامیآتواند بدونآ تغییر فروانآ در طراحیآ اینآتجهیزاتآ بهآ عنوانآ یکآ روشآ مناسبآ، مطرحآباشد هرچند کهآ درحالآ حاضر با توجهآ بهآ عدمآتواناییآ ساختآ داخلآ ورقهایآ فولاد سیلیسیمآدار در کشور ،هزینهآهایآ ارزیآ تهیهآ مواد اولیهآو ساختآ چنینآ الکتروموتورهاییآ تا حدیآ بالاخواهد بود.
روشآ مناسبآ دیگر برایآ کاهشآ تلفاتآالکتروموتورها بدونآ نیاز بهآ تغییر طراحیآ ویاابعاد آنها، استفادهآ از هادیآهایآ مسیآ بهآ جایآآلومینیومآ در آنها ستآ.باتوجهآ بهآ آنکهآ هدایتآالکتریکیآ مسآ تقربیاپ 60 درصد بیشتر ازهدایتآ الکتریکیآ آلومینیومآ استآ، در بیشترحالتها برایآ ساختآ هادیهایآ استاتورالکتروموتورها از مسنآ استفادهآ میآشود. درساختآ هادیهایآ روتورالکتروموتورها نیز اگرچهآ برایآ الکتروموتورهایآ بزرگآ (باتوانآبیشتر از 250 کیلو واتآ) معمولاپاز مسنآالکتریکیآ کار شدهآ و شکلآ دادهآ شدهآ استفادهآمیآشود، اما روشآ ساختآ روتور چنینآالکتروموتورهاییآ ریختهآ گریآ نبودهآ و بنابراینآبسیار زمانآ گرانآ و هزینهآبر هستند هرچند کهآبا توجهآ بهآ تعداد نسبتاپ کمآ ساختآ چنینآالکتروموتورهاییآ، استفادهآ از چیننآ روشیآچندانآ نامطلوبآ در نظر گرفتهآ نمیآ شود.درمورد الکتروموتورهایآ القاییآ کوچکآ و متوسطکهآ سالانهآ تعداد بسیار زیادیآ از آنها تولیدمیآشود، تنها روشآ اقتصادیآ برایآ ساختآروتور آنها، ریختهآ گریآ دایکاستآ (تحتآفشار) فلز هادیآ اطرافآ هستهآ و ایجاد یکآساختار یکپارچهآ از روتور استآ. شکلآ (4)نمونهآایآ از روتورهایآ تولیدیآ بهآ اینآ روشآ رانشانآ میآدهد کهآ هادیهایآ قفسآ سنجابیآاینآ روتور نیز پسآ از جداسازیآ قسمتآهایآآهنیآ (از طریقآ حلآ سازیآ در اسید) بخوبیآنمایانآ استآ .
اگر چهآ از زمانهایآ گذشتهآ نیز مشخصآبودهآ استآ کهآ بکار بردنآ هادیهایآ مسیآ درساختآ روتور الکتروموتورهایآ القاییآ قفآسآسنجابیآ میآتواند باعثآ بهبود بازدهیآ آنهاشود اما بهآ دلیلآ مشکلاتآ موجود بر سر راهآریختهآ گریآ دایکاستآ مسآ و سهولتآ بیشتراینآ فرایند برایآ هادیهایآ آلومینومیآ، با درنظر گرفتنآ مسائلآ اقتصادیآ، ریختهآ گریآدایکاستآ آلومینیومآ بهآ عنوانآ روشآ مناسبآتربرایآ ساختآ اینآ روتورها مورد استفادهآقرارمیآ گیرد. اینآ حالتآ باعثآ شد کهآ تاچندینآ سالآ گذشتهآ تقریباپ روتور تمامیآالکتروموتورهایآ القاییآ قفسآ سنجابیآکوچکآ و متوسط از طریقآ ریختهآ گریآدایکاستآ آلومینیومآ تولید شود و متاسفانهآاستفادهآ از هادیهایآ مسیآ تنها در اجزامیآاستاتور چنینآ الکتروموتورهاییآ خلاصهآ شودو با اینآ حالآ از حدود دههآ 70 میلادیآ باافزایشآ قسمتآ انرژیآ الکتریکیآ تلاشهاییآشد تا ساختآ روتورهایآ مسیآ دایکاستآ شدهآبهآ صورتآ اقتصادیآتر صورتآ گرفتهآ و عواملآکنترلآ کنندهآ اینآ فرایند، بیشتر شناساییآ شود.اینآ روند بهآ خصوصآ از اواخر دههآ 90میلادیآ،گسترشآ فراوانیآ یافتآ و با انجامآ مطالعاتآ وتحقیقاتآ کاربردیآ، مهمترینآ روشهاوفنآآوریهایآ مناسبآ واقتصادیآ برایآ ساختآچنینآ روتورهاییآ، شناساییآ شد بهآ گونهآایآ کهآامروزهآ تولید انبوهآ چنینآ الکتروموتورهاییآ درتعدادیآ از کارخانهآهایآ بزرگآ سازندهآالکتروموتورها آغاز شدهآ واستقبالآ بسیارزیادیآ از اینآ محصولاتآ بعملآ آمدهآ استآ .
نکتهآ بسیار مهمآ در مورد چنینآالکتروموتورهاییآ آنآ استآ کهآ بدونآ هیچآ گونهآتغییر طراحیآ و یا تغییر ابعادیآ الکتروموتور،تلفاتآ آنها تا حدود زیادیآ کاهشآ میآیابد واینآ حالتآ مخصوصاپ برایآ سازندگانیآ نظیرتولید کنندگانآ ایرانیآ، بسیار مناسبآ خواهدبود، بخصوصآ آنآ کهآ توجهآ داشتهآ باشیمآ کهآ درزمینهآ مواد اولیهآ مورد نیاز، ایرانآ در حالآ حاضرپنجمینآ کشور تولید کنندهآ مسنآ محسوبآمیآشود (رتبهآ دومآ بهآ لحاظ دارا بودنآ معادنآمسنآ دنیا) در حالیآ کهآ جایگاهآ مناسبیآ درزمینهآ تولید آلومینیومآ نداشتهآ و لذا اینآجایگزینیآ، هزینهآ ارزیآ اضافیآ را تحمیلآنخواهد کرد، ضمنآ آنکهآ میآتواند نیاز بهآوارداتآ آلومینیومآ را نیز کاهشآ دهد. بنابراینآبهآ نظر میآرسد کهآ با توجهبهآ شرایط کنونیآکشور، فنآآوریآ مناسبآترینآ گزینهآایآ استآکهآ بدونآ افزایشآ هزینهآهایآ ارزیآ و یا بدونآنیاز بهآ نآ آوریهایآ گرانآ قیمتآ (نظیر استفادهآاز ابر رساناها و یا ورقآهایآ الکتریکیآ آمورفآیا پرسیلیسمآ) میآتواند باعثآ کاهشآ قابلآملاحظهآ در تلفاتآ برقآ و انرژیآالکتروموتورهایآ داخلیآ شود .
مزایایآ روتورهایآ مسیآ دایکاستآ شدهآ
مهمآترینآ مزیتآ استفاداهآ از روتورهایآ مسیآدایکاستآ شدهآ در الکتروموتورهایآ القاییآ،کاهشآ فراوانیآ در تلفاتآ توانآ (انرژیآ) و بهبودبازدهیآ اینآ نوعآ الکتروموتورهاستآ.جدولآ (1)
خلاصهآایآ از نتایجآ حاصلآ شدهآ از مقایسهآبازدهیآ و تلفاتآ الکتروموتورهایآ القاییآقفسآ سنجابیآ با روتورهایآ مسیآ و یاآلومینیومیآ دایکاستآ شدهآ را نشاهآ میآدهد .
جدولآ
همانگونهآ کهآ از جدولآ (1) مشاهدهآمیآشود استفادهآ از روتورایآ مسیآ دایکاستآشدهآ بهآ جایآ آلومینیومآ در الکتروموتورهایآاستاندارد (ستونهایآ 3و4)، باعثآ افزایشآبازدهیآ آنها در حدود چهارتاهفتآ در صد و نیزکاهشآ تلفاتآ اینآ نوعآ الکتروموتورها در حدود30 تا 35 در صد، میآشود. در صورتیآ کهآ اینآحالتآ در کشور محققآ شود، با در نظر داشتنآمصرفآ برقآ کشور در سالآ آیندهآ در حدود120میلیارد کیلو واتآ ساعتآ و لحاظ کردنآ 30تا 35 در صد از اینآ مصرفآ برقآ درالکتروموتورهایآ القاییآ کوچکآ و متوسط، درصورتیآ کهآ بازدهیآ آنها در حدود 5 تا 6 در صدافزایشآ یابد، پتانسیلآ موجود برایآ صرفهآجوییآ سالانهآ انرژیآ الکتریکیآ مصرفیآ درحدود 2/5تا سهآ میلیارد کیلوواتآ ساعتآ (بهآارزشآ تقریبیآ 60 تا 70 میلیارد تومانآ) خواهدبود. همچنینآ با توجهآ بهآ اوجآ بار شبکهآسراسریآ (در حدود 27000 مگاواتآ) و مصرفآبرقآ اینآ الکتروموتورها (در حدود 30تا 35درصد) از اینآ اوجآ بار، پتانسیلآ پیکآ ساییآشبکهآ با استفادهآ از اینآ فنآ آوریآ در حدود500خواهد بود. علاوهآ بر اینآ، بررسیهایآمختلفآ نشانآ دادهآ استآ کهآ بهآ دلیلآ کاهشآتلفاتآ و گرمایآ ایجاد شدهآ درالکتروموتورهایآ القاییآ با روتورهایآ مسیآدایکاستآ شدهآ، عمر آنها حداقلآ 50 در صدبیشتر از موتورهایآ با روتورهایآ آلومینیومیآاستآ ضمنآ آنکهآ بهآ دلیلآ خواصآ استحکامیآبیشتر مسآ نسبتآ بهآ آلومینیومآ، تواناییآتحملآ نیروهایآ مکانیکیآ (بخصوصآخستگیآ) در اینگونهآ روتورها بیشتر ازروتورهایآ آلومینیومیآ بودهآ و بهآ اینآ دلیلآ نیز،عمور الکتروموترهایآ القاییآ با روتورهایآمسیآ دایکاستآ شدهآ بیشتر خواهد بود .
نتیجهآگیریآ
بهبود بازدهیآ موتورهایآ الکتریکیآالقاییآ، از جملهآ مهمآترینآ روشآهابرایآ کمآکردنآ تلفاتآ انرژیآ الکتریکیآ و نیز کاهشآاوجآ بار شبکهآ سراسریآ محسوبآ میآشود. اینآنوعآ الکتروموتورها در محدودهآ قدرتآ کوچکآ ومتوسط (0/25-150اسبآ بخار) هر سالآ بیشآاز 30 در صد مصرفآ برقآ کشور رابهآخوداختصاصآ میآدهند و با توجهآ بهآ بازدهیآپایینآ آنها، استفادهآ از روشهایآ مناسبآواقتصادیآ برایآ بهبود بازدهیآ آنها، ارزشآفراوانیآ خواهد داشتآ. با توجهآ بهآ شرایطکنونیآ تولید کنندگانآ اینآ تجهیزاتآ در داخلآکشور ومحدودیتآهایآ موجود در رابطهآ باتغییر طراحیآ وابعاد اینآ الکتروموتورها در کنارسایر مسائلآ مربوط بهآ هزینهآهایآ ارزیآ، یکیآاز مناسبآترینآ روشها برایآ افزایشآ کاراییآاینآ الکتروموتورها، استفادهآ از روتورهایآمسیآ دایکاستآ شدهآ بهآ جایآ روتورهایآآلومینیومیآ استآ کهآ اینآ فنآ آوریآ قادرمیآشوند تلفاتآ برقآ را در اینآ تجهیزاتآ درحدود 30 در صد کاهشآ دهد. پتانسیلآ پیکآساییآ شبکهآ سراسریآ از طریقآ اینآ فنآ آوریآبیشآ از 500 مگاواتآ و مقدار صرفهآ جوییآانرژیآ الکتریکیآ در کشور از اینآ طریقآسالانهآ 2/5 تا سهآ میلیارد کیلوواتآ ساعتآ( باارزشآ تقریبیآ 60-70میلیارد تومانآ) تخمینآزدهآ میآشود بهآ علاوهآ اینآ حالتآ منجر بهآافزایشآ عمر، کاهشآ نیاز بهآ خنکآ کنندگیآ،نگهداریآ و تعمیر آسانتر و نیز عملکردمکانیکیآ بهتر اینآ تجهیزاتآ خواهد شد اینآامر با نظر داشتنآ اینکهآ ایرانآ یکیآ ازبزرگترینآ دارندگانآ و تولید کنندگانآ مسآ دردنیا ستآ لزومآ توجهآ بیشتر بهآ اینآ فنآ آوریآ رابیشآ از پیشآ نمایانآ میآکند و چهآ بسا ممکنآاستآ از اینآ طریقآ امکانآ صادراتآ اینآالکتروموتورهایآ پربازدهآ با قیمتآهایآ قابلآبهآ بازارهایآ جهانیآ نیز فراهمآ شود./مآ
محمدرضا جهانگیریآ پژوهشگاهآ نیرو
منابعآ :
-1اطلاعاتآ در دسترسآ وخصوصیآتعدادیآ از تولید کنندگانآ داخلیآموتورهایآ الکتریکیآ
-2 کاتالوگآ محصولاتآ شرکتهایآ الکتروموتورسازیآ
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
