بهبود هوادهی و عملکرد کولر آبی مجهز به موتور آهن‌ربا دائم بدون جاروبک با اصلاح روش کنترلی درایو و به‌کارگیری رویکرد کنترل توان

نویسندگان

1 دانشگاه کاشان

2 شرکت آرمان انرژی

چکیده

کولرهای آبی به‌عنوان یکی از کم‌بازده‌ترین و پرتعدادترین مصرف‌کنند‌گان توان الکتریکی در مناطق وسیعی از ایران مورد استفاده قرار می‌گیرند. توجه اخیر سازمان‌های ذی‌ربط دولتی به اصلاح این مصرف‌کننده با اصلاح طراحی موتور و یا جایگزینی موتور تک‌فاز آن با موتورهای با بازده بالاتر نظیر موتور براشلس است. روش کنترلی موتور براشلس مورد استفاده در این کاربرد، اغلب بر مبنای تنظیم سرعت و کار در سرعت یا سرعت‌های ثابت (مثلاً دو سرعت تند و کند) است. اما بررسی‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهد که با توجه به ماهیت خاص بار کولری و مشخصۀ دبی فن‌کولر، مقدار هوادهی فقط به سرعت فن وابسته نیست. کولرهای تجاری برای طول مشخصی از کانال طراحی می‌شوند و در آن طول، دبی نامی خود را تحویل می‌دهند. افزایش طول کانال کولر توسط مصرف‌کننده می‌تواند سبب کاهش دبی هوا شود و عملاً به‌رغم صرف هزینه، هوادهی مطلوبی حاصل نشود. برای اصلاح این مشکل، در این مقاله روشی جدید برای ایجاد ثبات بیشتر دبی هوا پیشنهاد می‌شود. برای این منظور به‌جای استفاده از رویکرد سرعت ثابت، موتور در حالت توان ثابت کنترل می‌شود. در این مقاله، جزئیات به‌کارگیری موتور براشلس در کاربرد کولر آبی، به‌ همراه نتایج تست یک موتور براشلس نیم اسب بخار (hp < /span> 5/0) ساخته‌شده توسط دستگاه دینامومتر ارائه و با نتایج تست موتور القایی تک‌فاز مقایسه می‌شود. در ادامه، یک کولر آبی m3/h 5000 مجهز به این موتور در آزمایشگاه مرجع تحت تست هوادهی قرار می‌گیرد. تست هوادهی هم در حالت سرعت ثابت و هم در حالت توان ثابت انجام می‌گیرد. نتایج حاصل در هر دو حالت، بیانگر برتری مطلق موتور براشلس بر موتور تک‌فاز در کاربرد کولری است و به‌کارگیری روش کنترلی توان ثابت عملکرد بهتری نسبت به حالت سرعت ثابت را برای کولر آبی رقم می‌زند.

کلیدواژه‌ها


[1] Sojdei, F., Eslami, M., Sayfi, N., "Potentials of Energy Conservation in the Industry Sector of Iran", ECEEE Industrial Summer Study Proceedings, pp. 323-330, 2014. [2] صادق‌زاده، سید محمد، زارع، مهدی، اکبری، حشمت‌الله، «ارزیابی فنی‌ـ اقتصادی راهکارهای بهینه‌سازی مصرف انرژی در الکتروموتورهای سه‌فاز بخش صنعت کشور»، پنجمین همایش ملی انرژی، صفحۀ 1ـ9، 1384. [3] Ferreira, J.T.E., Almeida, T.D., "Overview on Energy Saving Opportunities in Electric Motor Driven Systems - Part 1 System Efficiency Improvement", IEEE/IAS 52nd Industrial and Commercial Power Systems Technical Conference (I&CPS), pp. 1-8, 2016. [4] Binder, A., "Potentials for Energy Saving with Modern Drive Technology – a Survey", International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, pp. 90-95, 2008. [5] Kulatunga, A., Persson, E., Sundararajan, R., "Energy Saving Potential and Characteristics of Motors for Consumer Applications", Electrical Insulation Conference and Electrical Manufacturing Expo, pp. 103-108, 2007. [6] «نسل جدید موتورهای الکتریکی پربازده»، پایگاه اطلاع‌رسانی انرژی امروز، https://www.iranenergy.news/news/89066/960928 [7] Heydari, H., Bathaee, S.M.T., Fereidunian, A., Heydari, E., Nazarzadeh, A., "Energy Saving Conception of Smart Grid Focusing on Air-Conditioning Energy Management System", Smart Grid Conference (SGC), pp. 138-142, 2013. [8] Pullaguram, D., Mishra, S., Banerjee, S., "Standalone BLDC Based Solar Air Cooler with MPPT Tracking for Improved Efficiency", IEEE 7th Power India International Conference (PIICON), pp. 1-5, 2016. [9] Kamalakannan, D., Mariappan, V., Narayanan, V., Ramanathan, N. S., "Energy Efficient Appliances in a Residential Building", International Conference on Sustainable Green Buildings and Communities (SGBC), pp. 1-6, 2016. [10] Jiang, C., Habetler, T.G., Cao, W.P., "Improved condition Monitoring of the Faulty Blower Wheel Driven by Brushless DC Motor in Air Handler Unit (AHU)", IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), pp. 1-5, 2016. [11] Krishnan, A.A., Ajith, P.R., Ashwin, K., Deepak, S., Pillai, N.S., "Sensorless Operation of Brushless DC Motor Drive Designed for Air Conditioners", International Conference on Innovations in Electrical, Electronics, Instrumentation and Media Technology (ICEEIMT), pp. 71-74, 2017. [12] Singh, B., Bist, V., "Improved Power Quality Bridgeless Cuk Converter Fed Brushless DC Motor Drive for Air Conditioning System", IET Power Electronics, Vol. 5, No. 6, pp. 902-913, 2013. [13] Singh, S., Singh, B., "A Voltage-Controlled PFC Cuk Converter-Based PMBLDCM Drive for Air-Conditioners", IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 48, No. 2, pp. 832-838, 2012. [14] استاندارد ملی، «ماشین‌های الکتریکی گردان- معیارها و مشخصات فنی مصرف انرژی و دستورالعمل برچسب انرژی موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک»، شمارۀ 3-1-30-3772، 1396. [15] استاندارد ملی، «وسایل برقی خانگی و مشابه ـ ایمنی ـ قسمت 1: الزامات عمومی»، شمارۀ 1-1562، 1389. [16] حلوایی نیاسر، ابوالفضل، «مروری بر روش‌های تحلیل، کنترل، پیاده‌سازی و ارزیابی درایوهای موتورهای DC بدون جاروبک»، مجله علمی‌پژوهشی مهندسی و مدیریت انرژی، دانشگاه کاشان، دورۀ 5، شمارۀ 2، صفحۀ 24ـ41، تابستان 1394. [17] حلوایی نیاسر، ابوالفضل، فرجی، علیرضا، «کنترل بدون حسگر موتور بدون جاروبک آهن‌ربا دائم غیرسینوسی بر مبنای روش حذف هارمونیک گشتاور انتخابی و با استفاده از روئیتگر مود لغزشی مرتبۀ کامل»، مجله علمی‌پژوهشی مهندسی برق، دانشگاه تبریز، دورۀ 47، شمارۀ 1، صفحۀ 55ـ68، بهار 1396. [18] Available online: Toturial: Pumps and Fans (Energy Engineering), http://what-when-how.com/energy-engineering/ pumps-and-fans-energy-engineering/ [19] Lee, K., Rugge, R., Zheng, K., Yang, B., "Energy Saving HVAC System Modeling and Closed Loop Control in Industrial and Commercial Adjustable Speed Drives", IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), pp. 1286-1292, 2014. [20] Available online: Unit Operations in Food Processing, Chapter 4; Fluid-Flow Applications, Pumps and Fans, http://www. nzifst.org.nz /unitoperations/flflapps3.htm [21] Ghafouri, J., Khayatzadeh, F., Khayatzadeh, A., "Dynamic Modeling of Variable Speed Centrifugal Pump Utilizing MATLAB / SIMULINK", International Journal of Science and Engineering Investigations, Vol. 1, No. 5, pp. 1-7, June 2012. [22] ASHRAE, "Standard 133-2015 -- Method of Testing Direct Evaporative Air Coolers", (ANSI Approved), 2015.