بررسی کلی کاربردها و موارد استفاده موتورهای الکتریکی
یک موتور الکتریکی، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله به جز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.
موتورهای الکتریکی از مهمترین اجزای خطوط تولید صنایع تولیدی مختلف (مانند صنعت فولاد، سیمان و غیره)، نیروگاه‌ها، صنایع مرتبط با نفت، گاز و پتروشیمی و سیستم‌های حمل و نقل (مانند قطار، کشتی و غیره) است. همچنین موتورهای الکتریکی عضو مهمی در بسیاری از سیستم‌ها و تجهیزات تجاری و خانگی که روزانه با آنها سر و کار داریم است. بنابراین طبیعی است که بخش قابل توجهی از مصرف انرژی الکتریکی در دنیا، توسط موتورهای الکتریکی مصرف می‌شوند.
سالانه هزینه‌های زیادی در کشورهای پیشرفته صنعتی صرف تحقیق و توسعه فناوری انواع موتورهای الکتریکی، جهت کاهش مصرف انرژی و همچنین افزایش کیفیت و دوام آنها می‌کنند و تاکنون فناوری‌های مختلفی از موتورهای الکتریکی برای کاربردهای متنوع آنها ابداع و به بازار مصرف جهانی عرضه شده است. در این بین فناوری‌های جدید موتورهای الکتریکی کمتر به کشور ما راه یافته‌اند و یا استفاده از آنها نهادینه نشده است؛ به عنوان مثال فناوری موتورهای الکتریکی سه فاز القایی، که بیشترین مصرف را در صنایع و خطوط تولیدی کشور دارند، همچنان قدیمی است و از موتورهای سه فاز القایی بازده بالا (Premium Efficiency) هیچ استفاده‌ای در کشور نمی‌شود، در حالی که در کشورهای پیشرفته صنعتی، استفاده از موتورهای سه فاز القایی بازده بالا مدت زیادی است که رواج یافته است و موتورهای با فناوری قدیمی (به دلیل مصرف انرژی بیشتر) مطرود شده اند.
الکتروموتورها بیشترین سهم مصرف برق صنایع را به خود اختصاص می دهند. آمار بدست آمده بیانگر آن است که حدود دو سوم انرژی الکتریکی صنایع در موتورهای الکتریکی مصرف می شود. طی سال های اخیر، بهینه سازی مصرف انرژی در صنایع به دلایل اقتصادی و زیست محیطی اهمیت بیشتری یافته و موجب شده که اقدامات عملی گسترده ای در این زمینه صورت پذیرد. بدیهی است که افزایش بازدهی محرک های صنعتی نه تنها از نظر اقتصادی مورد توجه استفاده کنندگان است، بلکه در برنامه ریزی انرژی در سطح ملی نیز حائز اهمیت است.
مطالعات انجام شده در صنایع حکایت از وضعیت نابسامان انتخاب و بهره برداری ازموتورهای الکتریکی دارد. براساس این تحقیقات اغلب موتورها بزرگتر از میزان نیاز انتخاب شده و در شرایط بدی نگهداری می شوند. استفاده از موتورهای با راندمان بالا در ایران رایج نبوده و گزارش موثری در جهت استفاده از درایو برای صرفه جویی انرژی در دست نیست. کاربردهای صنعتی بسیاری می توان یافت که موتورها در بازدهی بسیار پایین تر از مقدار بهینه قرار دارند.
فاکتورهای مهم در کارآیی و عملکرد الکتروموتورها
١. ولتاژ : افزیش یا کاهش ولتاژ از یک حد مجاز تاثیرات مخربی بر روی موتورها می گذارد . با توجه به این موارد زیر داریم که :
الف – کاهش ١٠ درصد ولتاژ از مقدار نامی ، موجب ٢٠ درصد کاهش گشتاور شده و آن سبب می شود که موتور استارت بشود و یا اینکه به دور نامی برسد.
ب- افزایش ١٠ درصد ولتاژ از مقدار نامی ، باعث افزایش ٢٠ درصد گشتاور استارت را و این می تواند سبب آسیب دیدگی موتور به دلایل ( افزایش جریان در بار نامی و حرارت ) شود.
٢. فرکانس : تغییرات در فرکانس می تواند بر روی مشخصات موتور همچون گشتاور و سرعت تاثیر گذار باشد. بعنوان مثال ملاحظه خواهید نمود که افزایش ۵ درصد در فرکانس باعث افزایش ۵ درصد در سرعت در بار نامی و کاهش ١٠ درصد در گشتاور استارت باشد.
٣. ارتفاع : عامل موثر دیگر ارتفاع است . موتورها معمولا” برای ارتفاع تا ١١٠٠ متر( ٣٣٠٠ ) از سطح تراز دریا درنظر گرفته می شوند . در ارتفاع بالاتر از این مقدار هوا رقیقتر بوده و حرارت به راحتی انتقال نمی یابد. بنابراین فاکتور ارتفاع بر روی توان موتور تاثیر می گدارد. مثلا” در استاندارد NEMA یک موتور ۵٠HP در ارتفاع ۶۶٠ فیت دارای توان ۴٧HPخواهد بود . ( فاکتور ارتفاع ٠.٩۴ است . )
چشم انداز حوزه صنعت و فناوری موتورهای الکتریکی
باتکیه بر توانمندی داخل و مشارکت همه ذینفعان، حوزه فناوری موتورهای الکتریکی کشور در افق ١۴٠۴ حوزهای است برخوردار از تلفات انرژی کم تر به میزان حداقل ١٠ درصد ناشی از افزایش بازده، پیشرو در امر پژوهش با رویکرد دستیابی به مرزهای دانش و همچنین دارای جایگاه اول منطقه در عرصه طراحی، تولید و ارتقای فناوری با قابلیت رقابتی و رویکرد صادراتی به گونهای که در یک فضای کسب و کار پایدار و پویا و حضور سرمایهگذاران داخلی و خارجی جایگاه نخست مصرف در محصولات تولید داخل را به خود اختصاص دهد.
اهداف کلان
١. بخش کاربرد در صنعت، خانگی و کشاورزی
الف) کاهش مصرف انرژی به میزان حداقل ٩٩٠٠ گیگاوات ساعت در بخش خانگی
ب) کاهش مصرف انرژی به میزان حداقل ۴٣٠٠ گیگاوات ساعت در بخش صنعت
ج) کاهش مصرف انرژی به میزان ١۵٠ گیگاوات ساعت در بخش کشاورزی
٢. بخش تحقیق و توسعه
الف) کسب دانش فنی طراحی و ساخت موتورهای توان بالا
ب) کسب دانش فنی و تولید انواع موتورهای کشنده
توسعه فناوری الکتروموتورهای القایی سه فاز و رلوکتانسی با توان پایین در کاربردهای خانگی با رویکرد تحقیق و توسعه داخلی
٣. توسعه فناوری موتورهای آهنربایی دائم با توان پایین در کاربردهای خانگی با بهرهگیری از روش‌های همکاری فناورانه
۴. توسعه فناوری الکتروموتورهای صنعتی با استانداردهای IE٢و IE٣ با بهرهگیری از روش‌های همکاری فناورانه
۵. توسعه فناوری الکتروموتورهای صنعتی با استانداردهای IE۴ با رویکرد تحقیق و توسعه داخلی
۶. توسعه فناوری درایوهای (ASD) توان پایین و متوسط با بهرهگیری از روش‌های همکاری فناورانه
٧. توسعه فناوری درایوهای (ASD) توان بالا با رویکرد تحقیق و توسعه داخلی
٨. توسعه فناوری الکتروپمپهای شناور با موتور القایی با راندمان بهبودیافته، موتور مغناطیس دائم و موتور رلوکتانسی مبتنی بر تحقیق و توسعه داخلی
٩. توسعه کمپرسور یخچال/فریزر خانگی با موتور آهنربایی دائم BLDC، کمپرسور خطی و کمپرسور با موتور الکتریکی رلوکتانسی در کاربردهای خانگی مبتنی بر تحقیق و توسعه داخلی
١٠. توسعه فناوری موتورهای الکتریکی آهنرباهای دائم توان بالا و موتورهای الکتریکی ابررسانا با توان بالا با رویکرد تحقیق و توسعه داخلی
١١. توسعه فناوری موتورهای الکتریکی کشنده القائی، آهنربای دائم و رلوکتانسی مبتنی بر تحقیق و توسعه داخلی
بخش سوم، بررسی شرکتها، انواع و چالش ها و فرصت های #موتورهای_الکتریکی
چندین تولیدکنندگان داخلی و خارجی:
اتحاد موتور، آرین صنعت، الکتروژن، جمکو (جوین)، موتوژن، الکتروموتور زیمنس، توشیبا، ABB، Nidec Motor، راکول
انواع موتورهای الکتریکی بر اساس نوع موتور، توان خروجی.، دامنه ولتاژ، کاربرد، سرعت و…
بر اساس نوع موتور
موتورهای DC، موتورهای AC و هرمتیک
بر اساس خروجی
موتور کسر اسب بخار (FHP) و قدرت اسب بخار (IHP)
بر اساس دامنه ولتاژ
٩ ولت و پایین تر، ٢٠-١٠ ولت، ۶٠-٢١ ولت و ۶٠ ولت و بالاتر
فرصت ها و چالش‌های بازار موتورهای الکتریکی
افزایش تقاضا برای کنترل بهتر در صنعت خودروسازی به دلیل بهره وری بالای موتورهای همزمان AC، باعث رشد بازار موتورهای الکتریکی می شود. همچنین مقرراتی مانند استانداردهای حداقل استفاده از انرژی، رشد بازارها با مصرف انرژی کمتر را در سراسر جهان ایجاد می کند. با این حال، موتورهای صنعتی با درجه قدرت بالا در طول عملکرد خود لرزش، فشار و گرمای قابل توجهی ایجاد می کنند، که می تواند منجر به سوء عملکرد آنها شود.
عدم آگاهی از مزایا و کاربردهای مختلف موتورهای هوشمند در بین شرکت‌های کوچک و متوسط، مانع رشد بازارهای موتورهای الکتریکی شود. موتورهای الکتریکی تقاضای گسترده ای در آمریکای شمالی، آسیا و اقیانوسیه و اروپا دارند. در آمریکای شمالی، بیشترین تقاضا مربوط به موتورهای AC در بخش تولید خودرو است. طی سال های اخیر بازار جهانی موتورهای الکتریکی شاهد رشد قابل توجه در بازار های نوظهور هند، چین و سایر کشورها است. این رشد ناشی از توسعه صنایع خودروسازی، ماشین آلات، فن و تهویه هوا و تقاضای زیاد برای پمپ های برقی با مصرف انرژی کمتر است.
