تأثیر نوسان ولتاژ در میزان مصرف برق و استابلایزر سروو موتوری

تأثیر نوسان ولتاژ در میزان مصرف برق و استابلایزر سروو موتوری
۳۰ تیر ۱۳۹۸
تاریخ ایجاد:
۳۰ تیر ۱۳۹۸
اگر نگران این هستید که آیا تثبیت کننده ولتاژ یا استابلایزر باعث افزایش قیمت قبض برق میشود یا خیر، پاسخ آن منفی است.

میزان مصرف انرژی، بر صورت حساب برق ما تأثیر می گذارد، یعنی صورت حساب برق، بر اساس هر کیلووات ساعت (بعد از مقداری ثابت) تعیین می گردد که برای انجام کار مکانیکی یا نورپردازی در تجهیزات الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. واحد برق، کیلووات ساعت است که به نام واحد آحاد و مقیاس ها نیز شناخته می‌شود.

اگر دستگاه شما میزان بار کامل داشته باشد، به میزان ۱ ساعت کامل، قدرت بیشتری را برای انجام کار مفید در مقایسه با نصف بار آن، مصرف می‌کند. تعرفه‌های گمرکی توسط کمیسیون‌های قانون‌گذاری تعیین می‌شوند. هرچه میزان مصرف کیلووات یا به عبارت دیگر مصرف انرژی فعال یا مفید بیشتر باشد، باید بیشتر هزینه بپردازیم.

                                                                                         ورودی سیستم الکتریکی= خروجی + اتلاف انرژی

اگر اتلاف انرژی برای خروجی ثابت افزایش پیدا کند، نیازمند قدرت ورودی بیشتری برای تجهیزات خود هستیم، به طوری که به اتلاف انرژی خاتمه دهیم. در اینجا، هدف اصلی، ارائه توضیحاتی در مورد روندهای مصرف انرژی ناشی از نوسانات ولتاژ است.

روندهای مصرف انرژی ناشی از نوسانات ولتاژ:

مورد اول: معمولاً بار استاتیک مورد استفاده، بار مقاومتی هستند، یا به بیان دیگر در 220 ولت کار می کنند. فرض کنید، یک وسیله در حال کار، در 1000 وات و 220 ولت طراحی شده است که برای آن معادله زیر را می توان نوشت:

                                                                                                      توان = ولتاژ × جریان

                                                              

این وسیله قادر است توانی برابر با 1000 وات را در 220 ولت مصرف کند؛ از این رو، جریان متناظر آن با توجه به معادله برابر با 1000 تقسیم بر 220 خواهد بود که مقدار عددی آن برابر با 54/4 آمپر می باشد.

این مقادیر، مقادیر اسمی و مجاز هستند.

اگر ولتاژ افت کند، جریان بار به همان مقدار کار افزایش خواهد یافت. افزایش جریان، باید افت ولتاژ بین تجهیزات را جبران کند و از این رو عملکرد تجهیزات نیز کاهش یابد.

(اگر ولتاژ 150 ولت باشد، جریان با تقسیم 1000 بر 150، برابر با 66/6 آمپر خواهد بود)

افزایش از 54/4 به 66/6  آمپر، همان افزایش در مقدار جریان می باشد. جریان به خاطر حرکت الکترون ها درون یک هادی در یک مدار بسته اتفاق می افتد. زمانی که الکترون ها باهم برخورد می کنند، گرما آزاد می شود. از آنجایی که این گرما در اتمسفر پراکنده می گردد، یک اتلاف صورت می گیرد که به آن “از دست رفتن” یا “اتلاف مسی” در هادی می گویند. به معادله زیر توجه کنید:

Copper loss = I2 × R

اتلاف مس = I2 ×R

که در آن I، جریان در مدار و R، مقاومت ارائه شده توسط هادی برای جریان فعلی است.

این بدان معناست که با افزایش جریان، اتلاف انرژی در I2 ×R نیز افزایش می یابد. به همین دلیل، لامپ های رشته‌ای در محدوده ولتاژ پایین، گرم می شوند. این امر نیز منجر به افزایش سطح مصرف توان می شود. به همین دلیل است که در ساعات پیک روز، روشن کردن وسایل با جریان بالا توصیه نمی شود.

به همین ترتیب، در محدوده ولتاژ بالاتر، جریان باید کاهش یابد که اتلاف کمتری در مدار، به دلیل اتلاف گرمای بالاتر از کیلووات اسمی موجب ‌شود. با این حال، فشار بیشتری بر عایق‌ و فراتر از حد ولتاژ وجود خواهد داشت. گاهی اوقات شرایط اتصال کوتاه در چنین شرایطی کارساز خواهد بود.

مورد 2: دستگاه های الکترونیکی نظیر تلویزیون و UPS، دارای منبع تغذیه سوئیچینگ هستند. بنابراین، ثبات ولتاژ در برابر سطح ولتاژ بالا یا پایین، یک امر کاملاً غیرضروری می باشد. منبع تغذیه سوئیچینگ این کار را انجام می دهد.

دلیل اصلی این است که آنها عناصر کنترل ولتاژ مثل ترانزیستور یا دیود زنور دارند که انرژی یا توان را به طور مساوی به اختلاف ولتاژ بین “ولتاژ ورودی کنترل نشده” و “ولتاژ تغذیه ثابت” تقسیم می کند که با افزایش جریان، چند برابر می شود. تنظیم کننده سوئیچینگ، به عنوان یک مبدل توان متغیر عمل می کند و از این رو بازده و کارآمدی آن تحت تأثیر اختلاف ولتاژ قرار می گیرد.

                                                              

در ولتاژ پایین، قطعاً شاهد آن هستیم که پارامترهای ولتاژ کاسته می شوند تا ورودی توان را بالاتر ببرند، با این حال، مصرف توان نیز افزایش می یابد. مشکل حرارت یا گرما، ناشی از اتلاف مس در روتور است. اتلاف مس روتور از سروو موتور القایی، زمان‌های لغزش ( 02/0 تا 04/0 ) ورودی روتور می باشد.

اتلاف مس در روتور متناسب است با لغزش و لغزش نیز با مجذور ولتاژ، رابطه معکوس دارد؛ بنابراین، اتلاف مس در روتور برابر است با معکوس مجذور ولتاژ. به رابطه زیر دقت کنید:

لغزش α     1/(voltage)2

اتلاف مس α     1/(voltage)2

بنابراین، استفاده از رابطه اتلاف مس روتور و ولتاژ نشان می دهد که برای یک بارِ ثابت بر روی موتور، 10 درصد کاهش ولتاژ می تواند منجر به افزایش 46/23 درصد در اتلاف مس روتور در مقایسه با درجه بندی های مشخص شود. از این رو مصرف توان، بالاتر است. باید به این مسئله بپردازیم که بار توان مثبت 46/123 درصدی از اتلاف بار مسی منجر به افزایش میزان مصرف می شود.

به عنوان یک قاعده کلی، هر 10 درجه افزایش دما (گرمای ناشی از اتلاف مس) می تواند تا 50 درصد از عمر عایق بکاهد. گشتاور نیروی سروو موتور، باید بار گشتاور نیرو را برای کار مفید فراهم کند. از طرف دیگر، گشتاور نیرو مهمترین پارامتر مکانیکی سروو موتور به شمار می رود. نیروی ناشی از چرخش میله، همان گشتاور است.

موتور بایستی بار را بچرخاند یا حرکت دهد و قادر باشد این کار را انجام دهد؛ اما تغییرات قابل توجهی را در گشتاور سروو موتور و دیگر مشخصه های گشتاور، در شروع و تأخیر آن را مشاهده می کنیم. با این حال، امکان ندارد که سروو موتور به دلیل نقص در شروع گشتاور، در ولتاژ پایین کار کند. چون گشتاور، متناسب با مجذور ولتاژ است؛ حتی یک تغییر کوچک در سمت منفی و پایین‌تر از مقدار اسمی در ولتاژ، می‌تواند کاهش قابل‌توجهی در مقادیر گشتاور داشته باشد. به معادله زیر دقت کنید:

گشتاور α   voltage2

(گشتاور متناسب است با مربع ولتاژ)

از این رابطه نتیجه می گیریم که 10 درصد کاهش در ولتاژ می تواند منجر به کاهش 19 درصدی در گشتاور شود. سروو موتور در این حالت حرکت نمی کند. رله های حفاظت از اضافه بار، همیشه خارج از حالت هشدار، به سروو موتور ضربه‌ای وارد می کنند و سروو موتور، قدرت اسب را تولید نمی کند.

                                                     

ولتاژ بالا برای استابلایزر:


در موارد بار و ولتاژ بالا، افزایش ولتاژ در یک مقدار کم، مضر نیست و جریان مغناطیسی سروو موتور و اتلاف انرژی، کمی افزایش می یابد. ( لازم به ذکر است که جریان مغناطیسی، جریانی است که آهنربای موتور را شارژ می کند). اتلاف مسی، به دلیل ولتاژ بالا کمتر خواهد بود. این امر نیز درست است که موتورها در یک قدرت اسب مشخص و در ولتاژهایی بالاتر از ولتاژ اسمی( تا 10 درصد)، خنک‌تر کار می کنند و تا حدودی توان ورودی را کاهش می دهد.

با این حال، اگر ولتاژ، بیش از 110 درصد (تخمینی) نسبت به ولتاژ اسمی باشد، مشخصه مغناطیسی، به سمت اشباع شدن می رود. اشباع شدن، وضعیتی است که در آن پس از اینکه نیروی میدان مغناطیسی به اندازه کافی افزایش یافت، افزایش بیشتر آن، در مواد مغناطیسی هیچ اثری ندارد و تنها می تواند جریان و دما را افزایش دهد. اتلاف هسته، 20 تا 30 درصد بیشتر از حد طبیعی است و می تواند منجر به افزایش دما در ماشین شود.

بنابراین، ولتاژ بالا حتی در کل سروو موتورهای سبک می تواند منجر به عمکلرد در حالت اشباع در منحنی بی-اچ گردد. اشباع در منحنی بی اچ، حالتی است که مواد مغناطیسی، اشباع می شوند و بدیهی است که به دلیل اتلاف مسی در ماشین، برای ایمنی و سلامت آن مناسب نیست. همچنین ضریب توان نیز به شدت کاهش می یابد (که نامطلوب است). بنابراین، افزایش قیمت را در قبض برق شاهد خواهیم بود.

دستکاری نکردن درجه بندی مشخص موتور القایی، کار عاقلانه ای می باشد. در عوض با داشتن شرایط ایمنی می توان آنرا تغییر داد. صورت حساب برق، با میزان مصرفی شما محاسبه می شود. این مسئله به تمایل مالک و ارتباط بین کارکرد و عواقب آن بستگی دارد تا یک انتخاب عاقلانه را داشته باشد.

زمانی که برآورد بار انجام می شود، مقدار اسمی برای هر دلیلی محاسبه شده و انتظار میرود که ماشین در بیشتر طول عمر خود، در مقدار مشخص شده کار کند. عمر تدریجی وسیله شما، طبق انتظار، مطابق منحنی تدریجی نرمال پیش خواهد رفت. اگر نیاز باشد کار بیشتری انجام دهیم، باید معیارها و مشخصات را افزایش دهیم و هزینه های ثابت و متغیر مربوطه را پرداخت کنیم. ضریب توان باید نزدیک ضریب توان واحد حفظ شود. همچنین می توان برای کاهش صورت حساب برق از نصب “تثبیت کننده ولتاژ سروو موتوری یا استابلایزر سروو موتوری” یا محافظ برق خانگی کرد.
لطفا دیدگاهتان را در فرم زیر درج نمایید.
کد امنیتی نمایش داده شده در تصویر بالا را وارد فرمایید.
مقالات مرتبط در این شاخه
استابلایزر چیست و چگونه کار می‌کند؟
۲۵ تیر ۱۳۹۸

استابلایزر چیست و چگونه کار می‌کند؟

چرا به استابلایزر ولتاژ احتیاج داریم؟ آن چه در ادامه ی این محتوا مطالعه خواهید کرد: 1-  مقدمه ای بر استابلایزر 2- استبلایزر ولتاژ چیست؟ 3- چرا به استابلایزرها احتیاج داریم؟ 4- استابلایزرها چگونه کار می کنند؟ 5- استابلایزرها چند نوع دارند؟ استابلایزر ولتاژ از نوع رله ای(Rely) استابلایزر ولتاژ از نوع سروو(Servo) استابلایزر ولتاژ از نوع استاتیکی(Static) 6- تفاوت بین استابلایزر(Stabilizer) و رگولاتور(Regulator) 7- چگونه استابلایزر مناسب با کار خود را تهیه کنیم؟ 1- مقدمه ای بر استابلایزر: پیشرفت های تکنولوژیک بشر در مقیاس های ریز و دقیق، امروزه این قابلیت را ایجاد کرده تا با استفاده از یک سری دستگاه ها، نوسانات جریان برق AC کنترل ......
ادامه »
تفاوت استابلایزر رله ای ترانسی و استابلایزر سروو موتوری
۲۶ تیر ۱۳۹۸

تفاوت استابلایزر رله ای ترانسی و استابلایزر سروو موتوری

عملکرد استابلایزر ترانسی یا استابلایزر رله ای: در روش نخست، یک اتو ترانسفورماتور یا ترانس با چند خروجی سیم پیچ که هر یک از آنها به رله ای متصل می باشد، به وسیله یک مدار، ولتاژ ورودی را اندازه گیری نموده و با توجه به ولتاژ ورودی ، مشخص میکند که کدامیک از رله ها ولتاژ خروجی را تعیین نماید که در بهترین حالت فاصله ولتاژ بین آنها نمی تواند کمتر از (10) ولت باشد. ساختار قدیمی این دستگاه ها به روش پله-پله ، نمی‌تواند ولتاژ بار را در مقدار ویژه‌ای تثبیت کند. بلکه همواره آن را در بازه معینی نگاه می‌دارد. از دید متخصصان الکترونیک به کار بردن واژه “استابلایزر” یا “استابیلایزر” برای چنین ابزاری ......
ادامه »
تفاوت استابلایزر و محافظ
۲۶ تیر ۱۳۹۸

تفاوت استابلایزر و محافظ

محافظ ولتاژ(surge protector) و استابلایزر(Voltage regulator) هر دو محصولاتی هستند که می کوشند جریان مناسب برق را به درگاه ورودی وسایل الکترونیکی برسانند. اما همانطور که می توان حدس زد، روش و تکنیک اجرایی متفاوت، آن ها را تمیز می دهد و ما در این مقاله می کوشیم تا همین وجه تمایز را شرح دهیم. با ما همراه باشید، در ادامه نه تنها در زمینه ی تئوریک، بلکه به نحوه ی عملکرد متفاوت آن ها نیز اشاره هایی خواهیم داشت.   استابلایزر: استابلایزر 5kva تک فاز سفید استابلایزر می کوشد تا جریانی پیوسته، ثابت و بدون نوسان را به وسیله ای الکترونیکی برساند. همان طور که می دانید، چه ولتاژ ورودی به یک وسیله بالا باشد و چه پایین، در نهایت، هم عملکرد لحظه ای می تواند دست خوش ......
ادامه »
کاربردهای استابلایزر (تثبیت کننده ولتاژ)
۲۶ تیر ۱۳۹۸

کاربردهای استابلایزر (تثبیت کننده ولتاژ)

داشتن یک تثبیت کننده ولتاژ به همراه یخچال ها، دستگاه های تهویه هوا، تلویزیون ها، تجهیزات کوره ای، مایکروویو، دستگاه های موسیقی، ماشین لباسشویی ها و غیره، بسیار رایج است. هدف اصلی در استفاده از تثبیت کننده ولتاژ، محافظت دستگاه در برابر نوسانات ولتاژ می باشد. البته نباید به هیچ عنوان، استابلایزر را با دستگاه محافظ اشتباه گرفت. این امر به خاطر این است که هر دستگاه الکتریکی برای عملکرد در یک ولتاژ خاص به منظور عملکرد مطلوب طراحی شده است. اگر این ولتاژ کمتر یا بالاتر از مقدار مشخص باشد، دستگاه ممکن است عمل نکند یا در شرایط بدی عمل کند یا حتی ممکن است صدمه ببیند. در کاربردهای خانگی و صنعتی، به طور کلی تنظیم کننده های ......
ادامه »
آنچه درباره ترانس تبدیل 220 به 110 ولت باید بدانید
۲۶ تیر ۱۳۹۸

آنچه درباره ترانس تبدیل 220 به 110 ولت باید بدانید

ترانس تبدیل یا voltage convertor یا voltage transformer و یا هر نام دیگری که رویش قرار دهیم، وسیله ای است که خروجی برق را از منبع تا ورودی وسیله ای الکتریکی، تغییر می دهد. گاهی این تغییر از 220 به 110 کاهشی است وگاهی بالعکس، نیاز به افزایش وجود دارد. در نگاه اول، خیلی نیازی به ترانس تبدیل وجود ندارد، اما اگر در شرایطی قرار داشته باشیم که وسیله ای تنها میزان مشخصی ولتاژ طلب کند و در طرف مقابل، خروجی پریز ما سختگیرانه روی یک عدد ثابت شده باشد، در آن شرایط چاره ای نداریم، جز استفاده از ترانس های تبدیل 220 به 110 و بالعکس. به خصوص اگر از آن دسته افرادی هستید که زیاد مسافرت می کنند (از این سوی دنیا به گوشه ای دیگر)، حتما سطرهای پیش رو را مد نظر ......
ادامه »