کاربرد اینورتر و تأثیر آن بر بهینه سازی مصرف انرژی

در اغلب بخش های صنعتی، انرژی الکتریکی مهمترین منبع انرژی صنعت بشمار می رود. از آنجا که موتورهای الکتریکی، مصرف کننده اصلی انرژی الکتریکی در کارخانجات صنعتی می باشند. لذا بهینه سازی مصرف انرژی در موتورهای الکتریکی که موضوع مقاله است از اهمیت ویژه ای برخوردارخواهد بود. بحث انرژی از دو دیدگاه اقتصادی و زیست محیطی اهمیت دارد. بهینه سازی مصرف انژی به این معنی است که با استفاده از تجهیزات و یا مدیریت بهتر، همان کار را با مصرف انرژی کمتر انجام بدهیم. آمار منتشر شده از سوی وزارت نیرو نشان می دهد در سال ۱۳۷۳،۵/۳۸% از کل انرژی الکتریکی مصرف شده در ایران توسط موتورهای الکتریکی بوده است. البته این میزان در کشورهای صنعتی تا ۶۵% می رسد و شاخص خوبی برای نشان دادن سطح صنعتی شدن یک کشور می باشد.

اینورتر(INVERTER) چیست؟

اینورتر دستگاهی است که میتواند ولتاژ و فرکانس خروجی خود را به منظور کنترل یک موتورالقایی تغییر دهد. از اینورترها جهت کنترل سرعت و گشتاورموتورهای AC، به منظور بهبود بهره وری تولید  و همچنین صرفه جویی در مصرف انرژی استفاده می شود. اینورترقادر است موتور را به صورت نرم، راه اندازی کند، این ویژگی موجب می شود علاوه بر کاهش تنش های الکتریکی روی شبکه ، از شوک های مکانیکی وارده به بار نیز جلوگیری شود که این شوک های مکانیکی میتوانند باعث استهلاک سریع قسمت های مکانیکی شوند. راه اندازی نرم هزینه راه اندازی را کاهش داده و به افزایش عمر مفید محرکها منجر می شود. اینورترها قادرند محدوده تغییرات سرعت را نسبت به سایر روش های مکانیکی تغییر سرعت، به میزان قابل توجهی افزایش دهند. از اینورترها جهت کاربردهای مختلفی نظیر راه اندازی پمپ ها، فن ها، آسانسور، جرثقیل ، نوارهای نقاله، دستگاه های اکسترود و…. استفاده می شود.

کاربردهای اینورتر

1. تنظیم کننده سرعت موتور(کنترل دور)
2. تغییر دهنده جهت دور به راحتی و بدون نیاز به کنتاکتور
3. روشن و خاموش نمودن موتور بدون نیاز به قطع و وصل برق اصلی
4. حفاظت موتور درمقابل افزایش ولتاژ و اضافه بار و جلوگیری از آسیب دیدن موتور
5. راه اندازی نرم موتور بدون هیچ ضربه ای به قسمت های مکانیکی مثل گیربکس ها،تسمه ها و … و در نتیجه افزایش عمر مفید موتور و سایر قسمتهای مکانیکی
6. جلوگیری از گرم کردن و در نهایت سوختن موتور در کاربردهایی که موتور به طور مداوم چپگرد و راستگرد و یا خاموش می شود.
7. چون در اکثر کاربردها انرژی زیادی برای راه اندازی لازم است موتور انتخاب شده را با توان بالاتری انتخاب می کنند که جریان زیادتری هم در حین کاز از شبکه استفاده می کند. با استفاده از اینورتر، بصورت کاملا اتوماتیک این جریان در حین راه اندازی به مقدار لازم افزایش و در حین کار به مقدار لازم کاهش می یابد، بنابراین هزینه برق مصرفی کاهش زیادی خواهد داشت.
8. کاهش جریان موتور به صورت اتوماتیک در هنگامی که بار موتور کم می شود. این قابلیت به غیر از کاهش هزینه برق مصرفی موجب افزایش طول عمر مفید موتور خواهد شد.

۲-۲- مزایای اینورتر ها در کنترل دورپمپ :

• عدم نیاز به دستگاه های کنترل دبی مکانیکی .
• ذخیره انرژی تا ۵۰%
• نبودن شوک راه اندازی.
• افزایش عمر مفید قطعات مکانیکی.
• از اینورترها در سه ناحیه استفاده می گردد
• فعالیت های گشتاورثابت مثل میکسرها، اکسترودرها، نوارهای نقاله و …
• فعالیتهای توان ثابت مثل کشش و دستگاه های ماشینی.
• فعالیت های گشتاور متغیر مثل فن و پمپ.

مصرف انرژی در موتورهای الکتریکی

مطالعات انجام شده در صنایع ایران حکایت از وضعیت نابسامان انتخاب و بهره برداری از موتورهای الکتریکی دارد. بر اساس این تحقیقات اغلب موتورها بزرگتراز میزان نیازانتخاب شده و در شرایط بدی نگهداری می شوند. استفاده از موتورهای با راندمان بالا در ایران رایج نبوده وگزارش موثری از استفاده در درایو جهت صرفه جویی انرژی دردست نیست.کاربردهای صنعتی بسیاری می توان یافت که موتورها در بازدهی بسیارپایین ترازمقدار حداکثرقرار دارند.

بعنوان مثال در یکی از کارخانجات صنعتی کشورمان در یک مورد ، متوسط توان مصرفی در یک موتور القائی سه فاز صنعتی تنها ۲۸% توان نامی اندازه گیری شده است. بدیهی است پایین بودن توان خروجی، تا این حد تاثیرات منفی قابل توجهی بر بازدهی و ضریب توان موتور خواهد داشت.

مدیریت بهینه سازی مصرف انرژی و نقش کنترل کننده های دورموتور (INVERTER)

امروزه در کشورهای صنعتی الزامات زیست محیطی از یکسو و رقابت بنگاههای اقتصادی از سوی دیگر، مدیریت بهینه سازی انرژی را در بصورت یک امر غیرقابل اجتناب درآورده است. مجموعه اقداماتی که برای صرفه جویی انرژی در کارخانجات صورت می گیرد شامل مواردی چون جایگزینی موتورهای الکتریکی با انواع موتورهای با بازدهی بالا، استفاده از کنترل کننده های دور موتور در کاربردهایی که اتلاف انرژی در آنها زیاد است، بازیافت انرژی از پروسه های حرارتی و نظایر آنها می شود. نتایج اعمال چنین اقداماتی نشان می دهد در موارد زیادی، و بخصوص در جاهائی که از فن ها، پمپ ها، و کمپرسورها در فرایند تولید استفاده می شود،

بکارگیری کنترل کننده های دور موتور علاوه بر انعطاف پذیر نمودن فرایند ، تأثیر قابل توجهی در کاهش مصرف انرژی داشته است. در بسیاری از موارد زمان بازگشت سرمایه بین یک تا سه سال می باشند. کمتر از ۱۰% موتورها مجهز به درایو هستند. در حالیکه در بیش از ۲۵% آن ها استفاده از درایو توجیه اقتصادی دارد بر اساس مطالعات انجام گرفته توسط اتحادیه اروپا تا سال ۲۰۰۵ میلادی پتانسیل صرفه جوئی انرژی بالغ بر TWH 5/63 در صنایع کشورهای عضو اتحادیه اروپا وجود دارد. که از این میزان بیش از TWH 7/44 آن توجیه اقتصادی دارد. این میزان صرفه جویی انرژی تنها در سایه استفاده از موتورهای با راندمان بالا و درایو بدست می آید که سهم درایو در صرفه جویی دارای توجیه اقتصادی حدود ۶۳% است.

نتیجه گیری

در این مقاله به طور خلاصه به اهمیت صرفه جویی انرژی در صنعت اشاره و خاطر نشان کردیم که این موضوع از دو جنبه اقتصادی و زیست محیطی اهمیت دارد. باید اضافه نمود که بهینه سازی مصرف انرژی بخشی از سیاستهای دولتی هر کشور پیشرفته ای نیز می باشد . در ایران نیز دولت به تدریج به این موضوع علاقمند شده و اقداماتی نیز در حال انجام می باشد.

اشاره شد که درارتباط با صرفه جوئی انرژی، موتورهای الکتریکی می تواند یک هدف بسیار مهم باشد. برتری های فنی موتورهای با راندمان بالا نسبت به سایر موتورها موجب شده است که کشورهای پیشرفته تولید م.تورهای معمولی را طبق یک جدول زمانی متوقف سازند.از کنترل کننده های دور موتور بعنوان دستگاه های موثر در کاهش انرژی مصرفی بسیاری از تجهیزات کارخانجات یاد کردیم و نشان دادیم که در کاربردها استفاده از درایوها می تواند تا ۵۰% در کاهش مصرف انرژی موثر باشند. به امید روزی که کارخانجات کشورمان با رعایت این نکات مسئولیت اجتماعی خود را در قبال محیط زیست ایفا کنند و با بکارگیری این اصول نسبت به رقبای خود برتری اقتصادی بدست آورند.