بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورها (1)

روش‎‎های کاهش مصرف انرژی الکتریکی موتورها

موتورها مصرف‎‎کننده‎‎های عمده برق در اغلب کارخانه‎‎ها هستند. وظیفه یک موتورالکتریکی تبدیل انرژی الکتریسیته به‎ انرژی مکانیکی است. در یک موتور سه‎‎فاز AC جریان از سیم‎‎پیچ‎‎های موتور عبور کرده و باعث ایجاد میدان مغناطیسی دواری می‎شود که این میدان مغناطیسی محور موتور را می‎‎چرخاند. موتورها به‎‎‎گونه‎‎ای طراحی شده‎‎اند که این وظیفه را به‎‎‎خوبی انجام دهند. مهم‎‎ترین و ابتدایی‎‎ترین گزینه صرفه‎‎جویی در موتورها مربوط‎‎به‎ انتخاب آنها و استفاده از آنها می‎‎باشد.

1-هرزگردی موتورها

بیشترین صرفه‎‎جویی مستقیم برق را می‎‎توان با خاموش کردن موتورهای بی‎‎بار و درنتیجه حذف تلفات بی‎‎باری به‎‎‎دست آورد. روش ساده آن درعمل نظارت دایم یا کنترل اتوماتیک است. اغلب به‎ مصرف برق در بی‎‎باری اهمیت چندانی داده نمی‎‎شود درحالی‎‎که غالباً جریان در بی‎‎باری حدود جریان در بار کامل است.
مثالی از این نوع تلفات را می‎‎توان در واحدهای بافندگی یافت، جایی‎‎که ماشین‎‎های دوزندگی معمولاً برای دوره‎‎های کوتاهی کار می‎‎کنند. اگرچه موتورهای این ماشین‎‎ها نسبتاً کوچک هستند (1.3 اسب بخار) ولی چون تعداد آنها زیاد است (معمولاً تعداد آنها در یک کارخانه به‎ صدها عدد می‎‎رسد) اندازه این تلفات قابل‎‎ملاحظه است. اگر فرض کنیم 200 موتور 1.3 اسب‎‎بخار در 90درصد زمان هرزگرد بوده و باری معادل 80درصد بار کامل بکشند، هزینه کار بیهوده موتورها با درنظر گرفتن 120ریال بهای واحد انرژی الکتریکی ، به‎‎‎شکل زیر محاسبه می‎شود:
هزینه بی‎‎باری = 200موتور×3/1 اسب‎‎بخار × 80% بار × 6000ساعت در سال × 90% بی‎‎باری ×120ریال= 25میلیون ریال
با اتصال یک سوئیچ به‎ پدال چرخ‎‎ها می‎‎توان آنها را به‎‎‎طور اتوماتیک خاموش کرد.

2-کاهش بازده در کم‎‎باری

وقتی از موتوری استفاده شود که مشخصات نامی بالاتر از مقدار مورد نیاز را داشته باشد، موتور در بارکامل کار نمی‎‎کند و در این‎‎حالت بازده موتور کاهش می‎‎یابد.
استفاده از موتورهای بزرگتر از اندازه موردنیاز معمولاً به‎ دلایل زیر است :
- ممکن است پرسنل مقدار بار واقعی را ندانند و بنابه احتیاط موتوری بزرگتر از اندازه موردنیاز انتخاب شود
- طراح یا سازنده برای اطمینان از اینکه موتور توان کافی را داشته باشد، موتوری بسیار بزرگتر از اندازه واقعی موردنیاز پیشنهاد ‎‎کند و بار حداکثر درعمل به‎‎‎ندرت اتفاق ‎‎افتد. به‎‎‎علاوه اغلب موتورها می‎‎توانند برای دوره‎‎های کوتاه در باری بیشتر از بار کامل نامی کار کنند.
درصورت تعدد این وسایل اهمیت مسئله بیشتر می‎شود)
- وقتی موتور با مشخصات نامی موردنظر در دسترس نیست یک موتور بزرگتر نصب می‎شود و حتی وقتی موتوری با اندازه نامی موردنظر پیدا می‎شود جایگزین نشده و موتور بزرگ همچنان به‎ کار خود ادامه می‎‎دهد.
- به‎‎‎خاطر افزایش غیرمنتظره در بار که ممکن است هیچگاه هم رخ ندهد یک موتور بزرگتر انتخاب می‎شود.
- نیازهای فرآیند تولیدی کاهش یافته است
در برخی بارها گشتاور راه‎‎انداز بسیار بیشتر از گشتاور دورنامی است و باعث می‎شود موتور بزرگتر به‎‎‎کار گرفته شوند.
باید مطمئن شد هیچ کدام از این موارد موجب استفاده از موتورهایی بزرگتر از اندازه و درنتیجه کاهش بازده نشده باشند.
جایگزینی موتورهای کم‎‎بار با موتورهای کوچکتر باعث می‎شود که موتور کوچکتر با بار کامل دارای بازده بیشتری باشد. این جایگزینی معمولاً برای موتورهای بزرگتر وقتی در 3/1 تا نصف ظرفیت‎‎شان (بسته به‎ اندازه‎‎شان) کار می‎‎کنند اقتصادی است.
برای تشخیص موتورهای بزرگتر از ظرفیت مورد نیاز به‎ اندازه‎گیری‎‎ الکتریکی احتیاج است. وات‎‎متر مناسب‎‎ترین وسیله‎‎است.
روش دیگر، اندازه‎گیری سرعت واقعی و مقایسه آن با سرعت نامی است. بار جزئی به‎‎‎عنوان درصدی از بار کامل نامی را می‎‎توان از تقسیم شیب(سرعت) عملیات بر شیب بار کامل به‎‎‎دست آورد. رابطه بین بار و شیب تقریباً خطی است. معمولاً در این موارد می‎‎توان برای جلوگیری از سرمایه‎‎گذاری جدید اینگونه موتورها را با دیگر موتورهای موجود در کارخانه جایگزین نمود که تنها هزینه آن اتصالات و صفحه‎‎های تنظیم‎‎کننده هستند. اگر این تغییرات را بتوان همزمان با تعمیرات برنامه‎‎ریزی‎‎شده در کارخانه انجام داد بازهم هزینه‎‎ها کاهش می‎‎یابد.

3-موتورهای پربازده

بازگشت سرمایه قیمت اضافی پرداختی جهت خرید موتورهای پربازده، معمولاً کمتراز دو سال کارکرد موتور به‎‎‎ازای 4000 ساعت کارکرد سالانه و در 75درصد بار می‎باشد. (بازگشت سرمایه نسبت به‎ موتورهای قدیمی و غیر استاندارد به‎ کمتر از شش ماه نیز می‎‎رسد) درمواردی که بار موتور سبک یا ساعت کارکرد آن کم است یا بارهای تناوبی استثنائاتی وجود دارد. بیشترین صرفه‎‎جویی در رنج موتورهای 1 تا 20 اسب‎‎بخار به‎‎‎دست می‎‎آید. در توان بیشتر از 20 اسب‎‎بخار افزایش بازده کاهش می‎‎یابد و موتورهای موجود بیش از 200 اسب‎‎بخار تقریباً دارای بازده کافی هستند.
سازندگان معمولاً موتورهای با طراحی استاندارد و قیمت تمام‎‎شده کم‎‎تر را عرضه می‎‎کنند. به‎‎‎خاطر رقابت شدید این نوع موتورها بازده کمی دارند. آنها ضریب قدرت پایین‎‎تری دارند، قابل تعمیر نبوده و نمی‎‎توان به‎‎‎راحتی سیم‎‎پیچ آنها را مجدداً پیچید.
در موتورهای پربازده با استفاده از ورقه‎‎های استیل نازکتر در استاتور و روتور، استفاده از استیل با خواص الکترومغناطیسی بهتر، استفاده از فن‎‎های کوچکتر با بازده بیشتر و بهبود طراحی شکاف روتور بازده افزایش یافته است. تمام این روش‎‎ها باعث افزایش مصرف مواد اولیه و درنتیجه افزایش هزینه‎‎ مواد یا هزینه‎‎های ساخت می‎شود و بنابراین قیمت تمام شده موتور زیاد می‎شود. بااین وجود 30-20 درصد اضافه هزینه اولیه با کاهش هزینه‎‎های عملیاتی جبران می‎شود. از دیگر مزایای موتورهای پربازده اثر کم بر عملکرد موتور به‎‎‎هنگام نوسانات ولتاژ و بار جزئی است.
محاسبه بازگشت هزینه این موتورها به‎‎‎خاطر متغیرهای درگیر پیچیده است. برای تعیین هزینه عملیاتی موتور باید توان مصرفی توسط موتور در ساعات کار آن و قیمت انرژی الکتریکی ضرب شود. هریک از این فاکتورها متغیرهای مخصوص به‎‎‎خود را دارند که شامل تغییر در برنامه زمانبندی تولید، تغییر در بار موتور و جریمه‎‎های دیماند می‎‎باشند. پرداختن به‎ برخی از این عوامل مشکل است.
حتی وقتی میزان صرفه‎‎جویی محاسبه می‎شود از آنجاکه بازده واقعی یک موتور معمولاً ناشناخته است ممکن است این محاسبات دچار خطا شوند. چون همه سازنده‎‎ها از تکنیک‎‎‎‎های یکسانی برای اندازه‎گیری بازده موتورها استفاده نمی‎‎کنند ، بنابراین مشخصات نامی درج‎‎شده بروی پلاک را نمی‎‎‎توان با هم مقایسه کرد. به‎عنوان نمونه در آمریکا منظور بیشتر سازنده‎‎ها‎‎ از بازده نامی رنجی از بازده‎‎ها است که بازده موتور در آن قرار می‎‎گیرد. از تکنیک‎‎های آماری مختلفی برای تعیین حداقل بازده یک موتور با هر بازده نامی استفاده می‎شود. به‎‎‎عنوان مثال یک موتور با بازده نامی 90.2 % دارای حداقل بازده نامی 88.5 % است.
عده زیادی موتورهای پربازده را بدون اینکه درصدد توجیه برگشت هزینه آن باشند ، استفاده می‎کنند ، مگر درمورد موتورهای بزرگتر. معمولاً مدت بازگشت هزینه تقریباً یک سال است.
بازده موتورها از مشخصات نامی آنها متفاوت است(به‎‎‎دست نمی‎‎آید). مثلاً یک موتور 100-hp.1800-rpm سرپوشیده با فن خنک‎‎ساز از یک سازنده دارای یک حداقل بازده تضمین‎‎شده معادل 90.2درصد در بار کامل در مدل استاندارد و 94.3درصد در مدل بازده بالا است. موتور هم‎‎اندازه آن از یک سازنده دیگر دارای همان بازده 90.2درصد در مدل استاندارد و حداقل بازده 91درصد در مدل بازده بالا است. برای تعیین بازده واقعی یک موتور خاص باید از تجهیزات تست پیچیده‎‎ای استفاده کرد.
به‎‎‎خاطر این اختلاف‎‎ها، به‎‎‎هنگام ارزیابی میزان صرفه‎‎جویی، استفاده از حداقل بازده تضمین‎‎شده قابل اطمینان‎‎تر است چون همه موتورها باید برابر یا بزرگتر از این اندازه باشند.

4-درایوهای تنظیم سرعت

وقتی تجهیزات بتوانند در سرعت کاهش‎‎یافته کار کنند چند گزینه قابل انتخاب است.
مثال‎‎های ذیل نمونه‎‎هایی برای همه صنایع هستند

4-1 موتورهای AC فرکانس متغیر (با تنظیم فرکانس)

وقتی پمپ‎‎های گریز از مرکز، فن‎‎ها و دمنده‎‎ها در سرعت ثابت کار می‎‎کنند و خروجی با استفاده از والوها و مسدود‎‎کننده‎‎ها کنترل می‎شود موتور صرفنظر از مقدار خروجی در نزدیکی بار کامل کار می‎‎کند که باعث می‎شود انرژی زیادی توسط این مسدودکننده‎‎ها و والوها تلف شود. اگر این تجهیزات بتوانند همواره در سرعت مورد نیاز کار کنند مقدار زیادی انرژی صرفه‎‎جویی می‎شود. درایوهای تنظیم سرعت باعث می‎شوند تجهیزات باتوجه به نیاز سیستم در حالت بهینه عمل کنند.
کنترلرهای AC تنظیم فرکانس (فرکانس متغییر) وسایل پیچیده‎‎ای بوده و گرانقیمت هستند. بااین‎‎حال می‎‎توانند به‎‎‎راحتی به‎ موتورهای القایی AC استاندارد اضافه شوند. با هزینه تجهیزات کمتر و هزینه‎‎های الکتریکی بیشتر (با کاهش هزینه تجهیزات و افزایش هزینه‎‎های الکتریکی) کاربرد این وسایل در اغلب موارد اقتصادی می‎شود. بسیاری از انواع پمپ‎‎ها، فن‎‎ها، میکسچرها، نقاله‎‎ها، خشک‎‎کننده‎‎ها، خردکننده‎‎ها (سنگ‎‎شکن‎‎ها) آسیاب‎‎ها، صافی‎‎ها و برخی انواع کمپرسورها، دمنده‎‎ها و همزن‎‎ها در سرعت‎‎های مختلف با وسایل تنظیم سرعت کار می‎‎کنند.
تجهیزات مجهز به‎ تنظیم سرعت کمتراز نصف تجهیزات مجهز به‎ مسدودکننده انرژی مصرف می‎‎کنند.
در عمل باید برای محاسبه دقیق صرفه‎‎جویی حاصل براساس کیلووات بازده موتور هم درنظر گرفته شود. بازده موتور تا زیر50درصد ظرفیت نامی افت می‎‎کند.

4-2-درایوهای DC حالت جامد (نیمه‎‎هادی)

می‎‎توان با تنظیم سرعت با استفاده از درایوهای DC صرفه‎‎جویی‎‎های مشابهی را انجام داد. هزینه اولیه نسبت‎‎به‎ درایوهای AC تنظیم فرکانس بیشتر است به‎‎‎خصوص وقتی مستقیماً بتوان از کنترلرهای الکتریکی در موتور ACاستفاده کرد. تعمیر و نگهداری کموتاتور و زغال نیز هزینه زیادی در درایوهای DC دربردارد. همچنین سیستم‎‎های DC نسبت‎‎به‎ هوای خورنده و کثیف (مملو ازذرات) که در یک محیط صنعتی معمول است حساس‎‎ترند.
بنابراین درایوهای AC معمولاً ترجیح داده می‎شوند مگر در مواردی که شرایط عملیاتی برخی از مشخصه‎‎های سیستم‎‎های DC از قبیل تنظیم سرعت خیلی دقیق، معکوس کردن سریع جهت، یا گشتاور ثابت در رنج سرعت نامی مورد نیاز باشد.از این درایوها در ماشین‎‎های حدیدهdrawing machins، پوشش‎‎دهنده‎‎ها (لعاب‎‎دهنده‎‎ها coaters) ماشین‎‎های تورق (laminators)، دستگاه‎‎های سیم‎‎پیچی (winders) و سایر تجهیزات استفاده می‎شود.
سایر تکنیک‎‎های تغییر سرعت موتور عبارت است از درایوهای لغزش (slip) الکترومکانیکی، درایوهای سیال. و موتورهای القایی (موتورهای با روتور سیم‎‎پیچی‎‎شده). این درایوها با تغییر درجه لغزش بین درایو و عنصر درحال حرکت سرعت را کنترل می‎‎کنند. چون قسمتی از انرژی مکانیکی که تبدیل به‎ بار نمی‎‎شود به‎ حرارت تبدیل می‎گردد این درایوها دارای بازده کمی بوده و معمولاً به‎‎‎خاطر مشخصه‎‎های خود در کاربردهای خاصی به‎‎‎کار برده می‎‎شوند. مثلاً ممکن است از درایوهای سیال در سنگ‎‎شکن‎‎ها (خردکننده‎‎ها) استفاده شوند چون دارای ظرفیت توان بالا، انتقال گشتاور آسان، توانایی مقاومت دربرابر بارهای شوک، قابلیت مقاومت در سیکل‎‎های سکون (ازکارافتادگی)، ماهیت ایمنی آن و قابلیت تحمل هوای ساینده را دارند.
چون درایوهای AC وDC سرعت چرخنده اصلی را تغییر می‎‎دهند برای صرفه‎‎جویی در انرژی ترجیح داده می‎‎شوند.

4-3-درایوهای مکانیکی

درایوهای تنظیم سرعت مکانیکی ساده‎‎ترین و ارزانترین وسایل تغییر سرعت هستند. این نوع چرخ‎‎های قابل تنظیم می‎‎توانند در امتداد محور باز و بسته شوند و درنتیجه میزان تماس چرخ را با تسمه تنظیم کنند.
مزیت عمده درایوهای مکانیکی سادگی آنها ، سهولت تعمیر و نگهداری و هزینه پایین آنها است. یک سرویس تعمیر و نگهداری درحد متوسط و کنترل سرعت با دقت کم (معمولاً 5درصد) از خصوصیات این درایوها است.
درایوهای تسمه‎‎ای برای گشتاورهای کم تا متوسط (100اسب‎‎بخار) در دسترس هستند. بازده درایوهای تسمه‎‎ای 95 درصد است و نسبت کاهش سرعت تا 10به‎ 1 می‎‎رسد.
از درایوهای زنجیری فلزی در گشتاور زیاد استفاده می‎شود. این درایوها مشابه درایوهای تسمه‎‎ای هستند فقط به‎‎‎جای تسمه‎‎های لاستیکی از تسمه‎‎های فلزی استفاده شده است.

4-4-کاهش یک سرعته

وقتی فقط با یک کاهش سرعت به‎ نتیجه رضایت‎‎بخش برسیم گزینه ارزانتری را می‎‎توانیم انتخاب کنیم. اگرچه سرعت‎‎های متغییر این مزیت را دارند که در وضعیت‎‎های مختلف می‎‎توان سرعت بهینه را به‎‎‎کار برد، در مواقعی که رنج تغییر سرعت محدود است و زمانی که موتور باید در سرعت پایین‎‎تری کار کند نسبت ‎‎به‎ زمان کل کار موتور کم است احتمالاً یک کاهنده تک‎‎سرعته ازنظر هزینه و اثربخشی به‎‎‎صرفه‎‎تر است.
درایوهای تسمه‎‎ای: در این درایوها یک (یک‎‎بار) کاهش سرعت با کمترین هزینه همراه است چون به‎‎‎راحتی می‎‎توان چرخ‎‎ها را عوض کرد. ازآنجاکه با نصب دوباره چرخ‎‎های قدیمی براحتی می‎‎توان تغییرات را بازگرداند از این روش وقتی استفاده می‎شود که کاهش خروجی برای یک دوره معین موردنیاز است. مثلاً وقتی سطح تولید برای یک زمان نامشخص کاهش یافته ولی ممکن است در آینده نیاز باشد که به‎ ظرفیت اولیه برگردیم.
کاهش دور توسط چرخ‎‎دنده: حالت‎‎های مشابه‎‎ای را توسط تغییر چرخ‎‎دنده می‎‎توان به‎‎‎کار برد.
تعویض موتور: درمواردی که یک بار کاهش سرعت موردنیاز است یک موتور با سرعت کم‎‎تر را نیز می‎‎توان جایگزین‎‎نمود.

4-5موتورهای دوسرعته

موتور دوسرعته یک راه‎‎حل اقتصادی میانه درمقایسه با استفاده از‎ درایوهای چندسرعته و سرعت ثابت است.
همانطورکه در مثال‎‎های قبلی بیان شد چون توان مصرفی با مکعب (توان سوم) سرعت متناسب است، صرفه‎‎جویی در انرژی اهمیت زیادی دارد. درعمل یک افزایش جزئی به‎‎‎خاطر تلفات اصطکاک رخ می‎‎دهد. از این روش و استفاده از روش‎‎های کنترلی دیگر می‎‎توان خروجی را در یک رنج محدود کنترل کرد.
دوسرعت را می‎‎توان از یک سیم‎‎پیچ به‎‎‎دست آورد ولی سرعت پایینی باید نصف سرعت بالایی باشد. مثلاً سرعت‎‎های موتور به‎ این شکل است 900/1800 ، 600/1200 ، 1800/3600
وقتی به نسبت‎‎های دیگری از سرعت نیاز است استفاده از یک استاتور دو سیم‎‎پیچه ضروری است. از موتورهای قفسی چندسرعته (multispeed squirrel cage motors) نیز که دارای سه یا چهار سرعت همزمان هستند می‎‎توان استفاده نمود.
قیمت موتورهای دوسرعته تقریباً دو برابر موتورهای تک‎‎سرعته است. اگر یک موتور بتواند در دوره‎‎های زمانی محسوسی با سرعت کم‎‎تر کار کند صرفه‎‎جویی حاصله سرمایه‎‎گذاری اضافی را توجیه می‎‎کند. در موتورهای چندسرعته استارترهای گرانقیمتی موردنیاز است چون اندازه محافظ‎‎های اضافه‎‎بار در سرعت‎‎های مختلف متفاوت است.

5-کاهش بار

مسلماً کاهش بار موتور یکی از بهترین روش‎‎های کاهش هزینه‎‎های الکتریکی است. تعمیر و نگهداری مناسب تجهیزات نیز می‎‎تواند با ازبین بردن تلفات ناشی از اصطکاک در تجهیزات نامیزان (غیر هم‎‎محور)، یاتاقان‎‎های سخت‎‎شده و نقاله‎‎ها، بار موتور را کاهش دهد. روغن‎‎کاری مناسب قسمت‎‎های متحرک مانند یاتاقان‎‎ها و زنجیرها تلفات ناشی از اصطکاک را به‎ حداقل می‎‎رساند. جایگزینی یاتاقان‎‎های غلطکی و بلبرینگ‎‎ها با یاتاقان‎‎های تخت به‎‎‎خصوص در شافت‎‎های انتقال نیز روش مؤثری است.

6-گشتاور راه‎‎اندازی زیاد

در بارهایی که گشتاور استارت بزرگی نیاز دارند باید از یک موتورB -NEMA (رایج‎‎ترین موتور مورد استفاده در صنعت) یا موتورA -NEMA استفاده کرد. درجایی‎‎که بارهای با اینرسی زیاد وجود دارد می‎‎توان از موتورهای کوچکتری که به‎‎‎گونه‎‎ای طراحی شده‎‎اند که قابلیت گشتاور زیاد را دارند استفاده کرد. یک موتور NEMA-B می‎‎تواند ازعهده بار زیاد استارت برآید ولی وقتی بار به‎ سرعت نهایی رسید موتور در کمتراز ظرفیت نامی کار می‎‎کند. ولی انتخاب یک موتور کوجکتر از از نوع C-NEMA یا NEMA-D ضمن اینکه همان گشتاور راه‎‎انداز را تولید کرده ، در شرایط معمول عملیاتی نیز نزدیک بار کامل نامی کار می‎‎کند.

7- موتورهایی که مجدداً پیچیده می‎‎شوند (موتورهای سوخته‎‎ای که سیم‎‎پیچی آنها عوض می‎شود)

بازده موتورهایی که برای بار دوم پیچیده می‎‎شوند کاهش می‎‎یابد که البته مقدار این کاهش بستگی به‎ کارگاهی دارد که موتور در آن پیچیده شده‎‎است، چون کارگاه‎‎های سیم‎‎پیچی لزوماً از بهترین روشی که عملکرد اولیه موتور را حفظ کند استفاده نمی‎‎کنند. در برخی موارد به‎‎‎دلیل بازده کم به‎‎‎خصوص در موتورهای کوچک پیچیدن دوباره موتور توجیه‎‎پذیر نیست.
درحالت ایده‎‎آل باید بازده موتور قبل و بعد از پیچیدن آن با هم مقایسه شود. یک روش تقریباً ساده برای ارزیابی کیفیت موتور پیچیده‎‎شده مقایسه جریان بی‎‎باری موتور است، این مقدار در موتورهایی که به‎‎‎خوبی پیچیده نشده باشند افزایش می‎‎یابد، بررسی روشی که درکارگاه سیم‎‎پیچی استفاده می‎شود، نیز می‎‎تواند کیفیت کار را مشخص کند. در زیر برخی نکاتی که باید موردتوجه قرارگیرد آمده است :
-وقتی موتوری را برای پیچیدن مجدد باز می‎‎کنند، عایق بین ورقه‎‎ها خراب شده و باعث افزایش تلفات جریان گردابی می‎‎گردد مگر اینکه بازکردن (سوزاندن) عایق در کوره‎‎ای با دمای قابل تنظیم انجام شده و ورقه‎‎های عایق غیرآلی جایگزین گردد.
-گداختن و سوزاندن سیم‎‎پیچ کهنه (خراب‎‎شده) در دمای کنترل نشده یا استفاده از یک مشعل دستی برای نرم‎‎کردن و خردکردن لاک بین سیم‎‎ها به‎‎‎منظور بازکردن آسان‎‎تر سیم‎‎پیچ به‎ این معنی است که کار در این کارگاه به‎‎‎خوبی انجام نمی‎‎شود و باید به‎ کارگاه دیگری برای پیچیدن موتور مراجعه کرد.
-اگر در نتیجه بازکردن و سوزاندن نامناسب تلفات هسته افزایش یابد، موتور در دمای بیشتری کار می‎‎کند و زودتر از موعد خراب می‎شود.
-اگر تعداد دورهای سیم‎‎پیچ در استاتور کاهش یابد تلفات هسته استاتور افزایش می‎‎یابد این تلفات درنتیجه جریان نشتی (هارمونیک) القا شده توسط جریان بار به‎‎‎وجود می‎‎آید و اندازه آن برابر با توان دوم جریان بار است.
-در پیچیدن موتور اگر از سیم‎‎های با قطر کوچکتر استفاده شود، مقاومت و درنتیجه تلفات افزایش می‎‎یابد.
روش‎‎های پیچیدن موتور در کارگاه‎‎های مختلف تعمیراتی متفاوت است بنابراین قبل‎‎از تصمیم‎ به‎ پیچیدن دوباره موتور باید کارگاه‎‎ها کاملاً بررسی و بهترین کارگاه انتخاب شود.
شرکت Wanlass یک روش پیچیدن موتور ارائه کرده که مدعی است بازده را تا ده درصد افزایش می‎‎دهد این روش برمبنای جایگزینی سیم‎‎پیچ موجود با دو سیم‎‎پیچ است که به‎گونه‎‎ای طراحی شده‎‎اند که سرعت موتور را متناسب‎‎با بار تغییر دهد. درمورد ادعای بهبود بازده بحث‎‎های زیادی صورت گرفته و درحالی‎‎که از عرضه موتورهای Wanlass بیش‎‎از یک دهه می‎‎گذرد استفاده کننده‎‎های عمده معتقدند این نوع طراحی بهبودی را که می‎‎توان ازطریق تکنیک‎‎های متعارف طراحی موتور و سیم‎‎پیچ به‎‎‎دست آورد در صنعت موتور ارائه نکرده است.

8-ژنراتور موتورها

یکسوکننده‎‎های نیمه‎‎هادی یک منبع مناسب جریان مستقیم DC برای موتورهای DC یا دیگر استفاده‎‎های از جریان DC هستند، ژنراتور موتورهایی که معمولاً برای جریان مستقیم به‎‎‎کار می‎‎روند قطعاً نسبت‎‎به‎ یکسوکننده‎‎های نیمه‎‎هادی بازده کمتری دارند بازده موتور ژنراتور در بار کامل حدود 70 درصد است در حالیکه بازده یکسوکننده‎‎های نیمه‎‎هادی تقریباً 96 دصد در بار کامل است. وقتی ژنراتور موتوری در کمتراز بار نامی کار کند بازده آن به‎‎‎طور قابل‎‎ملاحظه‎‎ای کاهش می‎‎یابد چون بازده آن برابر با حاصل‎‎ضرب بازده ژنراتور و موتور است.

9-تسمه‎‎ها (Belts)

بازده درایوهای V-belt تأثیر زیادی در بازده موتور دارد. عوامل تأثیرگذار در بازده V-belt عبارتنداز:
1- Overbelting:
تسمه‎‎های با مشخصات نامی بالاتر باعث افزایش کارایی می‎شوند
2-تنش (فشار)
فشار نامناسب باعث کاهش بازده تا 10 درصد می‎شود. بهترین فشار برای یک V-belt کمترین فشاری است که در آن تسمه در بار کامل نلغزد.
3- اصطکاک:
تلفات اصطکاک اضافی درنتیجه نامیزان بودن(غیرهم‎‎محوری)، فرسودگی چرخ‎‎ها تهویه نامطلوب یا مالیده شدن تسمه‎‎ها به‎ چیزی به‎‎‎وجود می‎‎آیند.
4-قطر چرخ:
هرچه قطر چرخ بزرگتر باشد بازده افزایش می‎یابد.
جایگزینی V-beltهای شیاردار با V-beltهای متعارف صرفه‎‎جویی زیادی دربردارد. یک V-belt درمعرض تنش فشاری بزرگی متناسب با قطر چرخ قراردارد. ازآنجاکه در V-beltهای شیاردار در قسمت تحت‎‎فشار از ماده کمتری استفاده شده تغییر شکل لاستیک و تنش‎‎های فشاری به‎ حداقل می‎‎رسد بنابراین بازده عملیاتی در V-beltهای شیاردار بیشتر می‎شود.
اگر هزینه عملیاتی سالانه یک موتور 60 اسب‎‎بخار (برای 6000ساعت) 18000 دلار باشد حتی یک درصد بهبود در بازده موتور باعث 180 دلار صرفه‎‎جویی در سال می‎شود. هزینه اضافی برای 6 تسمه با اندازه 128 تقریباً 7 دلار است.
بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورهای صنعتی با استفاده از کنترل کننده های دور موتور
امروزه صرفه جوئی انرژی الکتریکی تنها از دیدگاه اقتصادی آن مورد توجه قرار نمی گیرد، بلکه آثار زیست محیطی آن نیز روز بروز اهمیت بیشتری پیدا میکند. از این رو صرفه جوئی انرژی به معنی حفاظت از محیط زیست است.
بیش از 65% انرژی الکتریکی، در صنایع، در موتورهای الکتریکی مصرف میشود.فنها، پمپ ها، و کمپرسورها، بارهای اصلی موتورهای الکتریکی هستند.
میتوان اقدامات مختلفی برای صرفه جوئی انرژی الکتریکی در الکتروموتورهای صنعتی بعمل آورد. در حالت کلی این اقدامات به دو دسته تقسیم میشود:
1- اقدامات مربوط به طراحی موتور
2- اقدامات مربوط به بهره برداری از موتورها
تولید کنندگان موتور اینک موفقیتهای خوبی در زمینه طراحی و ساخت موتورهای با راندمان بالا بدست آورده اند. هر چند که قیمت این موتورها بالاتر است، ولی محاسبات ساده ای نشان می دهد که استفاده از این موتورها بسیار اقتصادی تر از انواع قدیمی ترشان است.
اقدامات مربوط به بهره برداری از موتورها را نیز میتوان به دو دسته تقسیم نمود:
1- اقدامات روی موتور، نظیر تهویه، روغنکاری، و بارگذاری
2- استفاده از درایو
در کنار ماموریت اصلی درایوها که همان تنظیم دور موتور است، مزایای بیشمار دیگری نیز عاید میگردد. که صرفه جوئی انرژی یکی از این مزایا است.استفاده از کنترل کننده های دور موتور هم در بهبود بهره وری تولید و هم در صرفه جویی مصرف انرژی - توانایی بازیافت انرژی تلفاتی در ترمزهای مکانیکی ویا انرژی تلف شده در مقاومت ترمز درایوهای معمولی به شبکه - در کاربردهای صنعتی ، علاوه بر پیامدهای اقتصادی آن ، کاهش آلاینده های محیطی را نیز بدنبال خواهد داشت.
قوانین افینیتی در کاربردهای فن و پمپ پایه نظری صرفه جوئی انرژی، با استفاده از درایو هستند. بر طبق این قوانین تنها باکاهش ده درصد از دور موتور 27% در مصرف انرژی الکتریکی صرفه جوئی خواهد شد. همچنین اگر دور موتور را 20% کاهش دهیم، باید انتظار 49% صرفه جوئی انرژی داشته باشیم.
باید توجه کرد که فنها و پمپ ها عمده ترین بارهای موتورهای الکتریکی هستند. اینها از ادواتی نظیر دمپرها و یا شیرهای خفه کن برای تنظیم دبی استفاده میکنند. اما این روشها انرژی را تلف میکنند.
عملکرد این تجهیزات را میتوان به راننده اتومبیلی تشبیه نمود که برای کاهش سرعت، در حالی که پدال گاز را تا آخر فشرده است، از پدال ترمز استفاده میکند. نمونه های عملی متعددی از کاربرد درایو در صرفه جوئی انرژی الکتریکی وجود دارد. برای مثال شرکت اطلس کوپکو با استفاده از درایو موفق شده است، مصرف انرژی کمپرسورهای تولیدی خود را به میزان 35% کاهش دهد.
در کنار این دستاورد مهم اطلس کوپکو توانسته است، با استفاده از درایو، فشار کمپرسور را با انعطاف و پایداری بیشتری کنترل نماید- جریان راه اندازی را به کمتر از 10% جریان نامی موتور کاهش دهد- و ضریب قدرت را به بیش از 95% برساند. و بدین ترتیب کمپرسورهای اطلس کوپکو نیازی به خازن اصلاح ضریب قدرت ندارند.
از سال 1994 ببعد که شرکت اطلس کوپکو این کمپرسورها را معرفی کرده است توانسته است بازار کمپرسورهای دنیا را تسخیر کند.
در کاربردهایی نظیر پمپ و فن استفاده از درایوها تا 50% در کاهش مصرف انرژی موثر است.
پتانسیل قابل توجهی برای صرفه جوئی انرژی در نیروگاهها وجود دارد. مصرف داخلی نیروگاهها میتواند بین 5 تا 14 درصد برق تولیدی نیروگاه باشد. این میزان انرژی عمدتا" در ID فن، FD فن، فید پمپ، فنهای کولینگ تاور، و پمپ های سیرکولاسیون و خنک کن مصرف میشود.
یک مطالعه موردی از صرفه جوئی مصرف انرژی در نیروگاههای هند نشان میدهد، که از مجموع 22 واحد نیروگاهی 210 مگاواتی، با بکارگیری درایو در فنهای ID و یا پمپ های BFP ، سالانه بالغ بر 158 میلیون کیلووات ساعت انرژی، به ارزش 11.3 میلیون دلار صرفه جوئی حاصل میگردد. این درحالی است که ارزش سرمایه گذاری اولیه 25.7 میلیون دلار بوده است. و بدین ترتیب میتوان انتظار داشت که در کمتر از 2.3 سال سرمایه گذاری اولیه مستهلک شده و عواید سرشاری نصیب نیروگاهها گردد.
پتانسیل صرفه جوئی انرژی در صنایع سیمان از نیروگاهها نیز بالاتر است. در ایران حدود 9% انرژی الکتریکی در کارخانجات سیمان مصرف میشود. در یک مطالعه نشان داده شد که میزان شدت انرژی الکتریکی در کارخانجات منتخب سیمان در ایران، در مقایسه با استانداردهای جهانی آن ، خیلی بالاتر است.
برآوردها نشان میدهد که در کارخانجات منتخب سالانه بالغ بر 138 میلیون کیلووات ساعت امکان صرفه جوئی انرژی وجود دارد.
محاسبات ساده ای نشان خواهد داد که در هر خط تولید سیمان بطور متوسط سالانه تا 1.5 میلیون دلار و در کل خطوط تولید سیمان در ایران، که بالغ بر 65 خط تولید میشود، سالانه پتانسیل 90 میلیون دلار صرفه جوئی انرژی وجود دارد.
ادامه دارد ......