+98(21) 88330381-4
info [at] atlasdibaco [dot] com

جایگزینی الکتروموتور در صنعت بدین معنی است که با به وجود آمدن شرایط خاصی برای یک الکتروموتور، آن را با مدل مشابه یا مدل بهینه شده تعویض می کنند.
این شرایط می تواند شامل درست عمل نکردن موتور در مقابل تجهیز مقابل خود، به پایان رسیدن عمر مفید یا هر دلیلی که عدم رضایت کارفرما را از نحوه عملکرد موتور در پی داشته باشد، می شود. در این مقاله با اشاره به انواع الکتروموتورها به بررسی عیوب احتمالی آن ها در صنعت سیمان پرداخته و به راهکارهای پیشنهادی برای رفع آن ها نیز اشاره شده است. بیشترین مشکل ایجاد شده در الکتروموتورهای نوع فشار متوسط عدم سایز کردن مناسب با توجه به تجهیز مقابل الکتروموتورها و هم چنین عدم لحاظ نمودن شرایط جوی و ارتفاع از سطح دریا در هر منطقه می باشد. در این مقاله هم چنین به چند نمونه از پروژه های جایگزینی انجام شده در ایران اشاره و مشکلات این موتورها که موجب جایگزینی آن ها گشته است، ذکر شده است.

واژه های کلیدی: الکتروموتور- راندمان موتور- موتور القایی- صنعت سیمان.

مقدمه
جایگزینی الکتروموتور در صنایع بدین مفهوم می باشد که با به وجود آمدن شرایط خاصی برای یک الکتروموتور، آن را با مدل مشابه یا مدل بهینه شده آن تعویض م یکنند. این شرایط می تواند شامل درست عمل نکردن موتور در مقابل تجهیز مقابل خود، به پایان رسیدن عمر مفید موتور یا هر دلیلی که عدم رضایت کارفرما را از نحوه عملکرد موتور در پی داشته باشد، می شود. با توجه به این که در هر صنعت، تجارب خاصی از بهره برداری و تولید به دست آمده است، مدیران صنایع تجارب عملی خود را نیز در بحث جایگزینی الکتروموتورها دخیل کرده و در تلاش هستند بهترین سفارش ممکن را برای الکتروموتورهای خود بگذارند تا کمترین هزین ههای جانبی نظیر تعمیر و نگهداری، مصرف انرژی الکتریکی و نصب و راه اندازی را در پی داشته باشد. تقریبا 60 درصد انرژی الکتریکی مصرفی صنایع، صرف موتورهای الکتریکی می شود. به عبارت دیگر، بیش از نیمی از انرژی الکتریکی عرضه شده را موتورهای با توان خروجی بیش از یک اسب بخار مصرف م یکنند. بنابراین، بهینه سازی مصرف انرژی موتورهای الکتریکی از اهمیت ویژهای برخوردار است. براي درك اهميت بهينه سازي مصرف انرژي به اين مورد اشاره مي کنیم كه اگر راندمان موتورهاي الكتر كيي القائي موجود در اروپا تنها به ميزان 1 درصد افزايش يابد، هزينه مصرف انرژي الكتر كيي به ميزان 6/ 1 ميليارد دلار در سال كاهش خواهد يافت. به طبع در ايران نيز چنين صرفه جويي بزرگي محتمل است.
در ايران حدود 9 درصد انرژي الكتر كيي در كارخانه های سيمان مصرف مي شود. در كي مطالعه نشان داده شد كه ميزان شدت انرژي الكتر كيي در كارخانه های منتخب سيمان در ايران، در مقايسه با استانداردهاي جهاني آن، خيلي بالاتر است. برآوردها نشان می دهد که در كارخانه های منتخب سالانه بالغ بر 138 ميليون يكلووات ساعت امكان صرفه جوئي انرژي وجود دارد. محاسبات ساده اي نشان خواهد داد كه در هر خط توليد سيمان به طور متوسط سالانه تا 5/ 1 ميليون دلار و در كل خطوط توليد سيمان در ايران، كه بالغ بر 65 خط توليد مي شود، سالانه پتانسيل 90 ميليون دلار صرفه جوئي انرژي وجود دارد.

انواع موتورهای الکتریکی
موتور الکتریکی، نوعی ماشین الکتریکی است که نيروي الكتر كيي را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می شود. این دو وسیله به جز در عملکرد، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار م یکنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده های دیگری نظیر نیروی الکترواستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار م یکنند، هم وجود دارند. ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می شود. اغلب موتورهای الکتریکی دوار هستنند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک )که معمولاً درون موتور است( چرخانه یا روتور و بخش ثابت ایستانه یا استاتور خوانده می شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گرچه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می شود. با توجه به طراحی ماشین، هر کدام از بخش های چرخانه یا ایستانه می توانند به عنوان آرمیچر باشند. در سال ۱۸۸ ۲ نیکولا تسلا اصول میدان مغناطیسی دوار را پایه گذاری کرد و راه را برای استفاده از میدان دوار به عنوان یک نیروی مکانیکی باز کرد. در سال ۱۸۸۳ او از این اصول برای طراحی یک موتورالقایی دو فاز استفاده کرد. حرکتی که نیکولا تسلا در سال ۱۸۸۸ آغاز کرد چیزی بود که امروزه برخی از آن به عنوان «انقلاب صنعتی دوم » یاد می کنند، چرا که این حرکت به تولید آسانتر انرژی الکتریکی و هم چنین امکان انتقال انرژی الکتریکی در طول مسافت های طولانی انجامید. قبل از اختراع موتورهای جریان متناوب به وسیله تسلا، موتورها به وسیله حرکت دائم یک هادی در میان میدان مغناطیسی ثابت به حرکت در می آمدند. تسلا به این نکته اشاره کرد که می توان کلکتورهای موتور را حذف کرد به طوری که موتور به وسیله میدانی دوار به حرکت درآید. تسلا بعدها موفق به کسب حق امتیاز ایالات متحده، برای اختراع موتور خود شد. این موتور که در بسیاری از عکس های تسا نیز هست نوع خاصی از موتور القایی بود. در سال ۱۸۹۰ میخایل اسیبوویچ یک موتور سه فاز روتور قفسی اختراع کرد. این نوع موتور امروزه به طور وسیعی برای کاربردهای گوناگون استفاده می شود. یکی از اولین موتورهای دوار، توسط مایکل فارادی در سال 1821 ميلادي ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه ور بود، می شد. وقتی که جریانی از سیم عبور می کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می آمد و نشان می داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایره ای اطراف سیم می شود. به طور كلي موتورهاي الكتر كيي به دو دسته DC و AC تقسيم بندي مي شوند. موتور DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس میکند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع ميکنند. سرعت موتور DC به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچ های موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی، بستگی دارد. به دلیل این که این نوع از موتور می تواند در سرعت های پایین گشتاور زیادي ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن )کششی( نظیرلکوموتیوها استفاده می کنند.

اما به هر حال در طراحی کلاسیک محدودیت های متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیت ها ناشی از نیاز به جاروبک هایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبک ها و کموتاتور، ایجاد اصطکاک می کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبک ها باید محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می کند و به این معنی است که جاروبک ها نهایتاً از بین رفته و نیاز به تعویض پیدا م یکنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچ ها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می رسیم. موتورهاي DC به چهار دستهتحر كي مستقل، كمپوند، شنت و سري تقسيم بندي مي شوند.
دسته دوم موتورهاي الكتر كيي، موتورهاي AC هستند كه در صنعت بكار رفته اند. اين موتورها به دو دسته تكفاز و سه فازتقسيم بندي مي شوند. موتورهاي AC ت كفاز به چهار دسته فازشكسته، خازني، قطب چاكدار و يونيورسال تقسيم بندي مي شوند كه عموماً براي توان هاي پا يين مورد استفاده قرار مي گيرند. برای کاربردهای توان بالا، از موتورهای سه فاز AC استفاده می شود. موتورهاي سه فاز نيز به دو دسته سنكرون و آسنكرون تقسيم مي شوند. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان، استفاده می کنند. در اغلب اين موتورها، روتور شامل تعدادی هادی های مسی است که در فولاد قرار داده شد هاند. از طریق القای الکترومغناطیسی، میدان مغناطیسی دوار در این هادی ها القای جریان می کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.

این نوع از موتور با نام موتور القایی يا همان آسنكرون معروف است. برای این که این موتور به حرکت درآید باید همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به آن، بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده ای در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچ های روتور جریان میدان جدایی اعمال می شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد. موتورهای سنکرون را می توان به عنوان مولد جریان هم بکار برد. سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان استاتور، گشتاور تولیدی موتور را
تعیین می کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را می توان باداشتن دسته سیم پیچ ها یا قطب هایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر م یکند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت تجهيزات الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم