کلاس راندمانی الکتروموتور

کلاس راندمانی الکتروموتور

بررسی کلاس راندمانی الکتروموتور در اقدامات مربوط به صرفه جویی انرژی دارای اهمیت زیادی است . درواقع الکتروموتورها اهمیت بسیار زیادی در مصارف صنعتی و حتی خانگی دارند، ودرکل مصرف برق آنها در تاسیسات صنعتی به صورت سه فاز(الکتروموتور سه فاز) و در مصارف خانگی به صورت تکفاز(الکتروموتور تک فاز) است. آژانس بین المللی انرژی (IEA)  تخمین می زند که الکتروموتور ها بیش از 40 درصد از برق جهان را مصرف می کنند.بنابراین باید کلاس راندمان موتورهای الکتریکی مشخص شود تا بتوانیم زمینه صرفه جویی انرژی را فراهم کنیم . موتورهای الکتریکی بخش بزرگی از برق مصرفی را تشکیل می دهند. برای کاهش این استفاده از برق، الزامات قانونی در مورد کارایی موتورهای الکتریکی تولید شده در اتحادیه اروپا یا وارداتی به اتحادیه اروپا وجود دارد.موتورهای سه فاز و تک سرعته آسنکرون امروزه تحت پوشش الزامات هستند. موتورهای آسنکرون رایج ترین نوع موتور هستند و 90 درصد برق مصرفی تمام موتورهای الکتریکی در محدوده توان 0.75 تا 375 کیلو وات را به خود اختصاص می دهند.

طبق آن استاندارد، کلاس‌های بهره‌وری انرژی دارای عناوین IE1، IE2، IE3 و IE4 هستند که IE4 بالاترین راندمان را دارد.برای سال‌ها، کلاس‌های بهره‌وری انرژی موتورهای الکتریکی تنها بر اساس تعهد داوطلبانه توسط سازندگان موتورها الکتریکی تعریف می‌شدند. تقاضای روزافزون جهانی برای موتورهای الکتریکی با انرژی کارآمد و بهینه سازی عملیاتی باعث ایجاد طیفی از مقررات مختلف برای تعیین کارایی شد. تنها در سال 2008 بود که استاندارد بین‌المللی IEC 60034-30 در سطح جهانی کلاس‌های بازده و الزامات قانونی را که بر بازده انرژی موتورهای سه‌فاز ولتاژ پایین وضع شده بود، به‌صورت یکنواخت تنظیم کرد. در ادامه به مبحث کلاس راندمانی الکتروموتور می پردازیم ، پس با ما همراه شوید.

فهرست:

• توضیح درباره راندمان موتور
• انواع مختلف تلفات در الکتروموتورها
• کلاس راندمانی الکتروموتور
•  نحوه تعریف کلاس راندمانی
• مزایای کلاس راندمان بالاتر

توضیح درباره راندمان موتور

راندمان موتور چیست؟

برای آشنایی با کلاس راندمانی الکتروموتور ، ابتدا باید با راندمان موتور آشنا شویم.

راندمان الکتروموتور، اندازه گیری میزان کاری است که ما از یک موتور در مقایسه با انرژی مصرفی دریافت می کنیم.به بیان دیگر راندمان موتور به عنوان نسبت توان مکانیکی خروجی به توان الکتریکی ورودی تعریف می شود. و از آنجایی که انرژی به اشکال مختلف مانند گرما و اصطکاک ، در طول تبدیل (الکتریکی به مکانیکی)، هدر می رود، توان مکانیکی خروجی همیشه کمتر از توان الکتریکی ورودی است.تولیدکنندگان الکتروموتور همیشه سعی می کنند راه حل های جدید برای کاهش تلفات انرژی موتورهای الکتریکی ارائه بدهند و در نتیجه باعث افزایش راندمان و کمک به صرفه جویی در مصرف انرژی شوند.

چرا راندمان موتور مهم است؟

علت اینکه کلاس راندمانی الکتروموتور در صنایع بسیار مهم است را در ادامه توضیح می دهیم :

1-صرفه جویی بیشتر مصرف انرژی

2-هزینه نگهداری کمتر

3-اثر زیست محیطی بهتر

صرفه جویی بیشتر انرژی

این یک واقعیت است که صنعت جهانی مقدار زیادی انرژی مصرف می کند و الکتروموتورها بخش بزرگی از این مقدار مصرف انرژی را به عهده دارند. به همین دلیل است که استفاده از موتورهای کم مصرف ، منجر به صرفه جویی قابل توجه در انرژی و همچنین صرفه جویی در هزینه می شود. موتورهای کم مصرف هزینه اولیه بالاتری خواهند داشت، اما پس از مدتی، صرفه جویی در انرژی مصرفی بیشتر خواهد شد و هر چه موتور شما بیشتر کار کند، هزینه اولیه سریع تر بازگشت داده می شود.

هزینه نگهداری کمتر

به دلیل به کار بردن استانداردهای بالاتر در طراحی و ساخت یک موتور کم مصرف، از جمله مواد مورد استفاده و تکنیک های پیشرفته تر در ساخت این نوع موتورها، عمر طولانی تری نسبت به موتور معمولی دارد.در واقع ، یک موتور کم مصرف ارتعاش کمتر و گرمای کمتری را تجربه می کند که منجر به عمر طولانی تر و هزینه تعمیر و نگهداری کمتر می شود.

اثر زیست محیطی بهتر

ممکن است ارتباط مستقیمی بین موتورهای کم مصرف و انتشار کمتر گاز CO2 وجود نداشته باشد، اما در اصل کارخانجات از مقدار زیادی انرژی تولید شده استفاده می کند و این انرژی تولید شده بیشتر از نیروگاه های فسیلی بدست می آید که در آنها گاز CO2 زیادی انتشار می یابد.بنابراین، استفاده از موتورهای کم مصرف باعث کاهش انرژی مصرفی و در نتیجه کاهش انرژی تولیدی مورد نیاز و در ادامه کاهش انتشار CO2 می شود.

انواع مختلف تلفات درالکتروموتورها

تلفات اصلی در یک الکتروموتور در ادامه آورده شده است :

• تلفات آهنی استاتور
• تلفات اصطکاک
• تلفات سیم پیچی استاتور
• تلفات روتور
• تلفات بار اضافی

تلفات آهنی استاتور

تلفات آهنی استاتور به دلیل انرژی مورد نیاز برای مغناطیس کردن مواد هسته وجود دارد و شامل تلفات ناشی از ایجاد جریان های گردابی است که در هسته جریان دارد. و همچنین تلفاتی که در هسته رخ می دهد.تلفات آهن استاتور را می توان با استفاده از فولادهای الکترومغناطیسی بهتر و نازکتر و با افزایش طول هسته آهن و در نتیجه کاهش چگالی شار کاهش داد.

تلفات اصطکاک

تلفات اصطکاک به دلیل اصطکاک در یاتاقان ها و آب بندی موتورها و مقاومت هوا در فن های خنک کننده وجود دارد.تلفات اصطکاک را می توان با ابعاد و انتخاب صحیح یاتاقان ها و همچنین بهینه سازی طراحی فن و جریان هوا کاهش داد.

تلفات سیم پیچی استاتور

تلفات سیم پیچ استاتور به دلیل عبور جریان از طریق مقاومت سیم پیچ استاتور ایجاد می شود.تلفات سیم‌پیچ استاتور را می‌توان با بهینه‌سازی طراحی شیارهای استاتور کاهش داد، سیم‌پیچ‌ها به‌طور منظم و محکم در شیارها قرار گرفته اند . در مجموع هر چقدر مقدار مس مورد استفاده یا همان مقطع سیم کلاف بیشتر باشد، تلفات سیم پیچی کاهش خواهد یافت.

تلفات روتور

تلفات روتور ناشی از جریان های روتور و همچنین تلفات آهن ناشی از برهمکنش شار مغناطیسی با هسته روتور می شود.تلفات روتور را می توان با افزایش اندازه میله های روتور و حلقه های انتهایی کاهش داد تا مقاومت کمتری ایجاد شود.البته افزایش سطح مقطع میله روتور گشتاور راه اندازی را کاهش می دهد.

تلفات بار اضافی

تلفات بار اضافی به دلیل شار مغناطیسی نشتی ناشی از تغییرات در سیم پیچ ها، عیوب مکانیکی در فاصله هوایی، و بی نظمی در چگالی شار فاصله هوایی وجود دارد. آنها را می توان با بهبود فاصله هوایی و به حداقل رساندن انحراف در فاصله هوایی کاهش داد.درواقع تلفات موتور الکتریکی اجتناب ناپذیر است، اما با استفاده از مواد با کیفیت تر و طراحی بهینه موتور، می توان بازده موتور را افزایش داد.

کلاس راندمانی الکتروموتور

کلاس های راندمانی موتور چیست؟

در اصل کلاس راندمانی ، استانداردی است که برای نشان دادن کارایی موتور الکتریکی استفاده می شود.

استانداردهای زیادی وجود دارد که موتورها را بر اساس کارایی طبقه بندی می کند، مانند NEMA، CEMEP، CSA C390-10 و IEC.

استاندارد IEC 60034-30-1 چهار کلاس راندمانی را تعریف می کند:

• IE1: Standard Efficiencyبازدهی استاندارد
• IE2: High Efficiency بازدهی بالا
• IE3: Premium Efficiencyراندمان عالی
• IE4: Super-premium Efficiency راندمان فوق العاده عالی

درجدول زیر استانداردهای مختلف برای کلاس های راندمانی الکتروموتورها را بررسی می کنیم.

CSA C390-10	CEMEP	NEMA	IEC 60034-30-1	کلاس راندمانی
Super premium	Super-premium	__	Super-premium (خیلی عالی)	IE1
Premium	Premium	__	Premium (عالی)	IE2
High	High	EFF1	High (زیاد)	IE3
Standard	Standard	EFF2	Standard (استاندارد)	IE4
__	__	EFF3	Below Standard efficiency (پایین تر از راندمان استاندارد)	NONE

از آنجایی که IEC پرکاربردترین استاندارد است، ما در مورد طبقه بندی IEC بحث خواهیم کرد.

IEC 60034-30-1 بر روی الکتروموتور القایی سه فاز ولتاژ پایین تمرکز دارد.

مقادیر واقعی راندمان مورد نیاز برای برآورده کردن هر کلاس IE1، IE2، IE3 و IE4 به فرکانس کاری موتور، تعداد قطب ها و خروجی نامی آنها بستگی دارد. همانطور که در تصاویر زیر، که در ادامه آوردیم نشان داده شده است.

نحوه تعریف کلاس راندمانی

IEC 60034-30-1 جداولی را تعریف کرده است که موتورها را بسته به فرکانس کاری، تعداد قطب ها و خروجی نامی به کلاس های IE مختلف طبقه بندی می کند.

تصویر زیر را برای حداقل مقادیر بازده در فرکانس 50 هرتز تعریف شده در IEC/EN 60034-30-1:2014 بررسی کنید (بر اساس روش های آزمایش مشخص شده در IEC 60034-2-1:2014 )

همانطور که از جدول می بینید، طبقه بندی IE به قدرت موتور و همچنین تعداد قطب ها بستگی دارد. می بینید که بالا رفتن در کلاس های IE، راندمان را حدود 1% برای موتورهای پرقدرت تا 10% برای موتورهای کم توان افزایش می دهد.

ممکن است فکر کنید افزایش یک درصدی در راندمان آنچنان زیاد نیست، اما وقتی یک موتور 200 کیلووات همیشه کار می کند، صرفه جویی در انرژی قابل توجه خواهد بود.

تصویر بعدی را برای کلاس های IE3 و IE4 ببینید.

مزایای کلاس راندمان بالاتر

انرژی مصرفی بیش از 97 درصد از کل هزینه های عملیاتی الکتروموتور در طول عمراین وسیله را تشکیل می دهد. بنابراین وقتی موتور خود را از کلاس IE پایین تر به کلاس IE بالاتر ارتقا دهید، انرژی مصرفی موتور کاهش می یابد. قطعاً هزینه موتورهای کلاس IE بالاتر گرانتر است، اما موتورهای با راندمان بالاتر طول عمر بیشتر و هزینه نگهداری کمتری دارند. بنابراین، در هزینه های نگهداری نیز صرفه جویی خواهید کرد.

سخن آخر

کلاس راندمانی الکتروموتور و آشنایی با آن قطعاً در کاهش مصرف انرژی و صرفه جویی بسیار اهمیت دارند و با استفاده از موتورهای با کیفیت تر و دارای راندمان بالا می توانیم از بروز انواع تلفات در الکتروموتورها جلوگیری کنیم ، چراکه موتورهای الکتریکی حجم بالایی در مصرف برق تولید شده جهانی دارند و بدین صورت باعث کاهش بسیاری از هزینه ها و حتی هزینه های نگهداری و افزایش طول عمر تجهیزاتمان می شویم.

شما می توانید در صورت نیاز به راهنمایی بیشتر با ما در مجموعه شیبا صنعت تماس داشته باشید و همینطور برای کسب از اطلاعات بیشتر به دیگر نوشته های ما در مجله شیبا صنعت مراجعه کنید.

با ذکر منبع : ekeindia

مدت زمان مطالعه : 7 دقیقه

نظرات و پیشنهادات خود را با ما به اشتراک بگذارید.