پنج شنبه، ۹ مرداد ۱۳۹۳, ۱۳:۵۴

تالار گفتگو

فهرست مطالب

 1- روشهای کاهش مصرف لوازم برقی خانگی 

2- استفاده منطقی از ماشین لباسشویی

3- تکنیک های نوین بهینه سازی ماشین لباسشویی

3-1- موتور القایی سه فاز

3-2-موتور مغناطیس دائم

3-3- فازی لاجیک

1- روشهای کاهش مصرف لوازم برقی خانگی

 

به علت سادگی تبدیل انرژی برق به سایر انرژی ها و امکان انتقال سریع آن به نقاط مختلف،  برق یکی از مهمترین منابع تامین انرژی در کشور ما محسوب می شود. عوامل متعددی مانند رشد سریع جمعیت، توسعه شهرنشینی، افزایش سطح زندگی و رفاه، واقعی نبودن تعرفه ها، تغییرات آّب و هوا، توسعه صنعتی و تجاری موجب گردیده که دامنه مصرف انرژی در ایران به سرعت گسترش یابد. لذا در سالهای اخیر طرح اصلاح الگوی مصرف با هدف مدیریت و بهینه سازی کاربرد انرژی مطرح گردید، به نحوی که بدون کاستن از سطح تولید ملی و رفاه اجتماعی، متضمن جلوگیری از اتلاف انرژی، افزایش بازدهی و بهره وری، بهره برداری بهتر، کمک به توسعه پایدار و حفاظت از محیط زیست شود. مصرف کنندگان برق در ایران به بخش­های خانگی، عمومی، تجاری، صنعتی، حمل و نقل، کشاورزی و سایر مصارف تقسیم شده­اند، که بخش خانگی با اختصاص حدود 34% بعنوان یکی از بخشهای بسیار مهم در این زمینه می­باشد.

 فعالیتهای بسیاری در خصوص کاهش مصرف انرژی در بخش خانگی انجام شده است که این فعالیتها شامل بهینه سازی تولید لوازم برقی خانگی و همچنین آموزش و آگاهسازی مصرف کنندگان در انتخاب و استفاده درست این وسایل می باشد. با این وجود هنوز بخش خانگی تاثیر 47% در ایجاد اوج بار سالانه دارد.که بیانگر لزوم مطالعه و بررسی در این زمینه را نشان می دهد.
2- استفاده منطقی از ماشین لباسشویی
 
 پیش از خرید به وجود علامت استاندارد ایمنی و برچسب مصرف انرژی دقت نمایید. موارد زیر نیز  می‎توانند در انتخاب شما مؤثر باشند :
  •   ماشین لباسشویی باید با میزان فضایی که برای آن در نظر گرفته‎اید، متناسب باشد. ماشین لباسشویی‎هایی که درِ آنها از جلو باز می‎شود معمولاً عریض‎ترند و جای بیشتری می‎گیرند، اما امکان استفاده از فضای بالای آنها وجود دارد، در حالی که دستگاه‎هایی که درِ ورودی آنها از بالا است، معمولاً عرض کمتری دارند و جای کمتری را اشغال می‎کنند، اما فضای بالای آنها بدون استفاده باقی می‎ماند.
  •    باید توجه داشت که ماشین لباسشویی چه امکاناتی برای شستشو به شما می‎دهد، امکان شستشو با آب سرد، امکان شستشو با درجة حرارت پایین آب و امکان تعیین تعداد دور آبکشی در دقیقه، از جمله امکانات مفیدی هستند که می‎تواند در کاهش مصرف برق ماشین لباسشویی بسیار موثر باشد.
  •    میزان مصرف برق ماشین لباسشویی به کارخانة سازندة آن بستگی دارد، پرمصرف‎ترین ماشین‎های لباسشویی، 5/2 کیلووات ساعت برق مصرف می‎کنند و کم‎مصرف‎ترین آنها حدود 800 وات ساعت.
  •   ماشین‎های با محور افقی بسیار کمتر از انواع ماشین‎های با محور عمودی آب مصرف می‎نمایند. بعضی از انواع ماشین‎های لباسشویی با محور افقی فقط به اندازه  بقیه آب مصرف می‎نمایند لذا از میزان مصرف آب دستگاه نیز اطمینان حاصل نمایید. کارایی شستشو در ماشین‎های محور افقی نیز بیشتر است.
 
   نکاتی که رعایت آنها می تواند منجر به کاهش مصرف لباسشویی شود:
  •  بسیاری از ماشین‎های لباسشویی دارای یک برنامه شستشوی اقتصادی هستند که لباس‎ها را با کمترین آب، پودر و حرارت ممکن می‎شوید و مصرف برق دستگاه را کاهش می‎دهد. تا حد امکان از این برنامه و یا از برنامة شستشو با آب سرد استفاده کنید. کم کردن درجة حرارت آب برای شستشو، مثلاً از 90 درجه به 60 درجه نیز به میزان 10-15 درصد از مصرف برق می‎کاهد. درجة حرارت 90 درجه را معمولاً فقط برای لباس‎ها و پارچه‎های سفید و بسیار کثیف به کار می‎برند. لکه‎گیری لباس‎ها، در اغلب موارد به شما این امکان را می‎دهد که از برنامه‎های با آب سرد یا آب 40 تا 60 درجه استفاده کنید.
  •    لباس‎های خیلی کثیف و با رنگ‎های روشن را از لباس‎هایی که رنگ‎های تیره‎ای دارند و کمتر کثیف شده‎اند تفکیک کنید و آنها را بطور جداگانه شستشو دهید.
  •  فیلتر و دهانة پودر را بطور منظم تمیز کنید. توجه داشته باشید که تمیز کردن ماشین لباسشویی به کاهش مصرف برق و افزایش عمر مفید آن کمک می‎کند.
  •    هر اندازه تعداد دورهای آبکشی در دقیقه بیشتر باشد اگر چه خشک شدن سریع‎تر لباس‎ها را موجب می‎شود، اما این کار منجر به افزایش مصرف انرژی ماشین لباسشویی خواهد شد. بنابراین اگر امکان خشک کردن لباس‎ها را در هوای آزاد و در زمانی طولانی‎تر دارید، بهتر است از دور کم آبکشی استفاده کنید.
  •     از به کار بردن ماشین لباسشویی در ساعات پیک مصرف برق که به دلیل تقاضای زیاد, فشار بر شبکة برق شدید است، خودداری کنید.
  •   استفاده از لوله‎کشی آب گرم برای استفاده در ماشین لباسشویی بسیار مفید خواهد بود. بسیاری از ماشین های لباسشویی دارای دو ورودی آب گرم و سرد می باشند در این صورت می توان از ورودی آب گرم بجای استفاده از المنت برای گرم کردن آب سرد استفاده کرد.
  •     ماشین لباسشویی را تا حد ظرفیت آن پر نمایید. ظرفیت ماشین لباسشویی را بر حسب کیلوگرم بخوانید و لباس‎ها را متناسب با ظرفیت دستگاه راه‎اندازی نمایید.
  •   برای استفاده از خشک‎کن هرگز لباس‎ها را بیش از حد خشک ننمایید آنها را وقتی کمی مرطوب هستند خارج کنید، در غیر این صورت چروک می‎شوند.
  •     سعی کنید لباس‎ها را بطور طبیعی خشک نمایید ( استفاده از نور خورشید.)
  • اگر تعداد دفعات استفاده از ماشین های لباسشویی را در یک خانواده 4 نفره 3بار در هفته و هر بار را یک ساعت فرض کنیم ( با توجه به مصرف برق در یک سیکل شستشو حدود 1 کیلو وات ساعت )در طول سال یک ماشین لباسشویی 110 کیلووات ساعت برق مصرف می کند.
3- تکنیک های نوین بهینه سازی ماشین های لباسشویی

 

قیمت جهانی بالای انرژی در هر زمانی موجب علاقه­ مندی مصرف کننده گان و تجارت کنندگان به صرفه جویی در مصرف شده است. در این بین ماشین های لباسشویی بیشترین پتانسیل ذخیره انرژی و آب را دارند، بنا به اظهارات چندین سازنده اصلی لوازم خانگی، لباسشویی های جدید حدود 14% مصرف برق و 87% مصرف آب کمتری نسبت به دستگاههای یک دهه قبل دارند. در بخش زیر به بررسی برخی روشهای بهینه سازی در ماشین های لباسشویی می پردازیم:

3-1- موتور القایی AC سه فاز

 

قابل توجه ترین پیشرفت ها در کاهش مصرف انرژی مربوط به موتورها و مدارات راه انداز آنها می شود. آخرین  دستاورد در طراحی ماشین های لباسشویی جایگزینی سیستم درایو رایج با درایو های بدون جاربک با کنترل الکترونیکی است. در گذشته دو نوع سیستم درایو برای ماشین های لباسشویی استفاده می شد. نوع قدیمی تر آن از موتورهای القایی AC دو سرعته با کنترل الکترومکانیکی استفاده می کرد. این نوع سیستم درایو در ماشین های جدید استفاده نمی شود و فقط در انواع مدلهای بسیار ارزان پیدا می شود. در حال حاضر بیشتر ماشین های لباسشویی از موتورهای یونیورسال جاروبکدار با کنترل TRIAC استفاده می کنند. به هر حال با ظهور قطعات الکترونیکی جدید این درایورها خارج از رده می شوند.  نسل جدید ماشین های لباسشویی با موتورهای سه فاز بدون جاروبک طراحی می شوند. بهترین کاندید برای این جایگزینی موتورهای القایی AC سه فاز  و موتورهای سینوسی مغناطیس دائم هستند. هر دوی این موتورها نیاز به الگوریتم پیچیده برای توابع کنترلی و روشهای مبتنی بر میکروکنترلر دارد. برای این منظور قطعات برپایه DSP  به دلیل پردازش سیگنال بلادرنگ کنترل موتورهای AC  ترجیح داده می شوند.

ماشین لباسشویی

 

 
شکل بالا مدار کنترل سه فاز با استفاده از کنترلرخانواده   56F801x/56F802x شرکت نیمه هادی Free Scale را نشان می دهد. از مشخصات مهم درایو می توان به موارد زیر اشاره کرد:
-          موتور القایی سه فاز  AC
-          سرعت سنج مقرون به صرفه بر روی محور موتور جهت اندازه گیری سرعت
-          آلگوریتم کنترل بردار مستقیم
-          رنج سرعتrpm  18000-0 ( سرعت موتور) وrpm 1800-0 (سرعت درام)
-          باز سازی جریان سه فاز از روی مقاومت شانت باسDC 
-          کنترل کاهش سرعت و ترمز بدون بازگشت
-          کترل حداقل تلفات
-          حفاظت در برابر اضافه ولتاژ، کاهش ولتاژ و اضافه جریان
-          آشکارسازی عدم تعادل، در دور تند خشک کن
-          پیاده سازی آلگوریتم شستشو
o        چرخش(شستشو)
o        آشکارسازی عدم تعادل
o        دور تند( خشکن)
-          رابط کنترل  سریالRS232
برای کاربردهای ماشین لباسشویی ها یک رنج وسیع از عملکرد سرعت نیاز است. برای سیکل شستشو سرعت درام از rpm 40  تا rpm 40- تغییر می کند و برای دور خشک کن سرعت درام می تواند تا rpm 1900 زیاد شود. علاوه بر رنج وسیع سرعت لازم است که برای افزایش بازده شستشو سرعت ماشین بسیار دقیق کنترل شود. در زمان شستشو در بارکامل تغییرات سرعت نباید از rpm 3 +/- بیشتر شود برای این منظور درایور از یک سیستم کنترل سرعت PID حلقه بسته استفاده می شودطراحی این درایو رنج وسیعی از سرعت موتور از RPM18000-0 را پوشش می دهد. همچنین برای رنج وسیعی از بار بهینه شده است. از دیگر قابلیت های آن گشتاور راه اندازی بالایی است که موجب می گردد موتور با درام پر از بار به گردش در آید.اینها الزامات سختی هستند که به نام آلگوریتم کنترل با کارایی بالا شناخته می شوند.
از دیگر مشخصه های مهم یک درایو ماشین لباسشویی ترمز موتور است که می تواند به میزان زیادی زمان لازم برای توقف درام را کاهش دهد به این منظور از یک روش ترمز بدون بازگشت برای نگاه داشتن درام بعد از اتمام دور تند خشک کن استفاده می شود. این روش بهمراه آلگوریتم حداقل تلفات موجب می گردد تا موتور لباسشویی در نقطه بهینه عمل کند و در نتیجه میزان قابل توجهی انرژی ذخیره شود.
سرعت دور تند درام از دیگر پارامترهای مهم و عامل تفاوت ماشین های لباسشویی است.امروزه ماشین های لباسشویی با دور تند تا rpm 1900 تبلیغ می شوند. بالاتر رفتن سرعت به معنی نیروی گریز از مرکز بیشتر و خارج شدن بهتر آب از لباسها و کوتاه شدن زمان آبگیری و درنتیجه کوتاه شدن زمان خشک شدن است. برای سرعت های بالای دورتند نیاز است تا لباسها در درام به شکل یکنواختی پخش شوند تا از لرزش ماشین لباسشویی جلوگیری کنند. یک آلگوریتم عدم تعادل را می توان بشکل مستقیم از طریق استفاده از لرزه سنج پیاده کرد ویا می توان عدم تعادل را به شکل غیر مستقیم با مشاهده خطای سرعت، ریپل گشتاور و جریانهای موتور آشکارسازی نمود. 
 

 

3-2- موتور سنکرون مغناطیس دائم

 

در حال حاضر رایج ترین نوع موتور مورد استفاده موتور القایی AC (ACIM ) تکفاز است، این موتور تنها در زمانی که در یک سرعت ثابت بکارگرفته می شود موثر است در حالیکه بسیاری از کاربردها در خانه و یا صنعت با دور متغیر سرو کار دارد. حالت بدتر در کاربردهایی با سرعت معکوس مانند ماشین های لباسشویی است که نیاز به گریبکس وجود دارد و چگالی توان و به تبع آن بازده کاهش می یابد. برای کاربردهای توان بالا، استفاده از ACIM ها یک قاعده کلی است ولی برای توان kW 2  و پایین تر در طراحی های جدید از موتورهای مغناطیس دایم استفاده می شوند، که حدودا 30% از موتورهای القایی کوچکتر هستند و 10 تا 15% پربازده تر می باشند. ( به عنوان مثال بک موتور ماشین لباسشویی توان kW1 و یا پایین تر استفاده می کند.)


fig4 
 
موتورهای مغناطیس دائم به صورت تجاری از سال 1990 موحود هستند ولی به دلیل قیمت بالای آهن رباهای دائمی روتور آنها، به تازگی به شکل گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. از طرفی آنها  آلگوریتم کنترل پیچیده ای دارند که نیاز به طراحان متخصص داشته و علاوه بر آن هزینه استفاده از یک پروسسور نیز اضافه می گردد. اخیرا هزینه مس که سیم پیچ های رتور و استاتور ACIM از آن ساخته می شوند افزایش یافته است و این مساله تاثیر کمتری بر روی موتورهای مغناطیس دائم که سیم پیچ رتور ندارند داشته است و در نتیجه قیمت موتورهای مقناطیس دائم کاهش یافته است.
موتورهای مغناطیس دائم در ابتدایی ترین شکل نیاز به نوعی سنسور- از نوع اثر هال- جهت تشخیص محل روتور نسبت به سیم پیچ های استاتور دارند. مدارات الکترونیکی کنترل درایو موتور، از بازخورد موقعیت روتور برای تنظیم سیگنالهای درایو که به شکل مدوله پهنای پالس اند، استفاده می کنند. به هرحال استفاده از سنسورها تنها راه تشخیص موقعیت توسط مدارات کنترل الکترونیکی  نیست: پردازشگرهای کنترل موتور بسیار قدرتمند شده اند و می توانند موقعیت موتور را از روی Back-EMF محاسبه کرده و در برخی کاربردها نیاز به سنسورهای موقعیت را حذف کنند.
 
 
  fig1
برای مثال طراحی های جدید کمپرسورهای تبرید هرمتیک جهت افزایش راندمان توان به موتورهای مغناطیس دائم روی آورده اند. در گذشته از ACIM  تکفاز استفاده می شد و در نتیجه تنها لازم بود دو سیم از آب بندی هرمتیک بیرون بیاید، در این طراحی خارج کردن یک سیم اضافی برای درایو سه فاز موتور مغناطیس دایم کار سختی نیست ولی خارج سازی سه سیم اضافی دیگر مربوط به سنسورهای موقعیت بسیار گران بوده و باعث کاهش قابلیت اطمینان سیستم می شود. در این موارد استفاده از موتورهای مغناطیس دائم بدون سنسور راه حل بهتری است.
به هر حال موتورهای مغناطیس دائم بدون سنسور هم پاسخ همه کاربردها نیستند در این موتورها برای ایجادوآشکارسازی  Back-EMF لازم است تا روتور در یک حداقل سرعتحرکت کند.بنابراین این موتورها برای کاربردهایی که دامنه تغییر سرعتشان بین 5 تا 100% حداکثر سرعت است مناسب هستند.
به طور کلی دو نوع موتور مغناطیس دائم وجود دارد: موتورهای DC بدون جاروبک و موتورهای سنکرون مغناطیس دائم(PMSM ) سیم پیچ های موتور DC بدون جاروبک یک Back-EMF ذوزنقه ای را ایجاد کرده و به یک سیگنال درایو ذوزنقه ای پاسخ می دهد.PMSM یک Back-EMF سینوسی ایجاد می کند و سیگنال درایو سینوسی نیاز دارد.
 
 
 
 
 
fig2
 

 

 

سیگنالهای درایو متفاوت و در نتیجه گشتاور متفاوت آنها باعث یک تفاوت اساسی در مشخصات درایو دو موتور می شود: موتور DC بدون جاروبک ریپل گشتاوری در حدود 13% دارد درحالیکه به صورت تئوری PMSM ریپل 0% خواهد داشت.
موتورهای DC بدون جاروبک طی یک فرایند کموتاسیون شش مرحله ای راه اندازی می شوند. وقتی که این فرایند ولتاژ راه اندازی را بین دو فاز سیم پیچی اعمال می کند، فاز سوم Back-EMF را آشکار می کند. مراحل راه اندازی روتور 6 مرحله دارد و به همین دلیل سازندگان به آن فرایند 6 مرحله­ای می گویند. این آلگوریتم تقریبا سر راست است و می­توان آنرا با استفاده از یک میکروپروسسور 8 بیتی  پیاده سازی کرد. شرکت های Freescale،Microchip، Infineon، STMicroelectronics  و  Texas Instruments نرم افزارهایی را ایجاد کرده اند که آلگوریتم کموتاسیون شش مرحله ای را برای میکروکنترلها و DSC­های 8 بیتی اجرا می کند.
 به هر حال، موتورهای DC بدون جاروبک نیز معایبی دارند که آنها را برای برخی کاربردها نامناسب می سازد. برای مثال برای ماشین های لباسشویی، کنترل ذوزنقه­ای، پاسخ دینامیکی مناسبی ندارد، چراکه بار هم در طول یک سیکل شستشو به شکل دینامیکی تغییر کرده و هم از باری به بار دیگر و در برنامه شستشوی انتخابی تغییر می­کند.PMSM   راه­اندازی شده با FOC (Field-oriented control) بهتر از عهده تغییرات بار دینامیکی برمی آیند، ولی نیاز به یک میکروپروسسور بسیار قوی برای انجام محاسبات برداری دارد.
 به طور خلاصه :
·         موتورهای مغناطیس دائم بسیار پربازده تر از موتورهای القایی AC هستند و لی جهت کنترل نیاز به یک مدار کنترل بسیار پیچیده دارند.
·         موتورهای مغناطیس دائم بدون سنسور ارزان تر و قابل اعتمادتر از نوع سنسوردار هستند ولی برای کاربردهایی که نیاز به سرعت هایی در حد 5% سرعت حداکثر دارند و یا دائما خاموش – روشن می شوند باید از نوع سنسوردار استفاده کرد.
·         میکروکنترلر،DSC و فروشندگان قطعات نیمه هادی، طرحهای پیشرفته ای را به همراه آلگوریتمهای کنترل برای آسان­تر شدن طراحی این موتورها پیشنهاد می دهند.
 

 

3-3- فازی لاجیک

 

در حال حاضر ماشین های لباسشویی فازی لاجیک  رواج بسیاری پیدا کرده اند. فوائد اصلی این ماشین ها عبارتند از: کارایی، فراورش و هزینه پایین. فازی لاجیک، فرایند شستشو، میزان آبگیری، دمای آب، زمان شستشو، عملکرد آب کشی و سرعت دور تند را کنترل می کند. این عملیات باعث بهینه شدن طول عمر ماشین لباسشویی می شود. در مدلهای پیش رفته تر ماشین لباسشویی میزان بار را وزن می کند( در نتیجه نمی توان از ظرفیت نامی لباسشویی بیشتر بارگذاری کرد)، در رابطه با میزان شوینده مورد نیاز راهنمایی می کند، جنس پارچه لباس و سختی آب را تشخیص می دهد و حتی پودری و یا مایع بودن شوینده را چک می کند. حتی برخی از این ماشین ها از تجربیات گذشته استفاده کرده برنامه ها را به حافظه می سپارند و آنها را تنظیم می کنند تا در هزینه ها صرفه جویی شود.  و مدار تشخیص خطا درصورت بروز هر مشکل آنرا به نمایش می گذارد. شما می توانید این کد را به مرکز سرویس اعلام کنید تا تعمیرکار با تجهیزات درست در کوتاهترین زمان برای رفع مشکل مراجعه کند. ماشین هایی که دارای میکروپروسسور فازی لاجیک هستند می توانند در زمان ایجاد تکنولوژی جدید یا برنامه جدید به روز شوند. وقتی شبکه شدن خانگی به حقیقت بپیوندد این سیستم ها می توانند برنامه های جدید را دانلود کنند و یا با اتصال مستقیم به اینترنت خطایابی شوند.اکثر ماشین های فازی لاجیک دارای کنترل لمسی و گزینه های  ذخیره انرژی هستند که مصرف توان را کاهش می دهد.سنسورهای داخلی  در هر زمان شرایط داخل ماشین را مانیتور کرده  و عملکرد را به صورتی که بهترین شستشو را داشته باشیم تنظیم می کنند. در برخی انواع این ماشین سنسورهای tangle   وجود دارد که میزان درهم رفتگی و گیرکردن البسه را مشخص می کند و با تنظیم آب از در هم گیر کردن پارچه ها جلوگیری کرده و باعث تمیز شستن لباسها می شود.در برخی دیگر از انواع این ماشین ها گزینه ای به نام "suds free" وجود دارد که از یک سنسور فشار استفاده می کند تا صورتی که  از مواد شوینده زیادی استفاده شده است میزان کف صابون اضافی را در ماشین آشکار کند.  همچنین گزینه حذف کف میزان کف را آشکار کرده و متناسب با آن یا حرکات محرک را کاهش داده  و یا آب کشی اضافی انجام می دهد. فازی لاجیک اندازه  کثیفی و یا چربی را مشخص کرده، میزان آب و یا صابون، سرعت چرخش و پارامترهای دیگر را مشخص می کند. همچنین بار را دوباره متعادل می کند تا ا ز چرخش صحیح اطمینان حاصل کند. در غیر این صورت در حالت عدم تعادل از سرعت می کاهد. بعلاوه توزیع با ر شستشو نویز چرخش را کاهش می دهد. فازی لاجیک عصبی از سنسورها ی نوری استفاده برای تشخیص کثیفی در آب ، سنسورهای پارچه برای تعیین نوع پارچه و تنظیم سیکل شستشو استفاده می کند.

جهت اطلاعات بیشتر می توانید به صفحه نخست سایت بخش مقالات تخصصی منطقی نمودن مصرف انرژی مراجعه فرمایید.

  

 

 

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به سازمان بهره وری انرژی ایران - سابا می باشد.