شهریور ۲۸

کمپروسور اینورتر خطی چیست؟

نویسنده: تیم تخصصی بانه کال

0 نظر

۱۳۹۷/۶/۲۸

کمپروسور اینورتر خطی

معرفی:
در این سالهای اخیر یک کمپروسور کارآمد برای یخچال ها به شدت مورد تقاضا بوده است یک یخچال 20~40% از همه ی انرژی الکتریکی یک خانه را مصرف میکند و بیشترین مقدار الکتریسیته در یخچال صرف عملکرد کمپروسور میشود بسیاری از کشور ها دستورالعمل هایی برای مصرف انرژی قرار میدهند و دستگاه هایی با کارایی بالاتر در صرف انرژی برای رسیدن به حد نصاب های موجود در دستورالعمل ها تقاضا میکنند که البته این کار نیز سال به سال دشوار تر میشود LGالکترونیک یک کمپروسور خطی با کارایی بالا در صرف انرژی را توسعه داده است برای استفاده در آن دسته از یخچال های خانگی که از مکانیسم یک پیستون آزاد بهره میبرند کمپروسور های مرسوم متقاطع دارای مکانیزم میل لنگ بودند که حرکت چرخشی موتور را به یک حرکت متقاطع برای پیستون تبدیل میکند که باعث از دست رفتن انرژی زیادی از طریق اصطکاک میشود کمپروسور خطی از یک موتور خطی نوسان کننده تشکیل شده که مستقیما به یک پیستون و فنر هایی برای عملکرد رزونانسی متصل است موتور های خطی برای کمپروسور ها باید موارد مورد نیاز زیر را داشته باشند
کارایی بالا و اندازه ی جمع و جور، برای کارایی بهتر کمپروسور با همان سایز محفظه ی معمولی پارامتر های ثابت علی رغم مقدار جریان جاری و حرکت برای کنترل موقعیت پیستون اعتبار بالا برای طول عمر زیاد اساسا در یخچال های خانگی انتظار می رود. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل آزمایش یک موتور خطی برای دستیابی به موارد نیاز در این صفحه به نمایش گذاشته میشود

پیکر بندی موتور خطی:
شاخص عملی انتخاب در بین انواع مختلفی از موتور های خطی کارایی و اندازه است، موتور های سیم پیچ متحرک برای طراحی و برای کنترل ضربه آسان هستند با این حال آنها مقدار زیادی از مغناطیس دائمی برای دست یابی به کارایی بالا تقاضا میکنند.
و اندازه ی بزرگ موتور سیم پیچ متحرک به واسطه چگالی کم آن باعث میشود که سخت تر بتواند در داخل کمپروسور یخچال های خانگی جای بگیرد.
انواع مختلف موتور سیم پیچ متحرک در کمپروسور های کوچک برای یخچال های قابل حمل مورد استفاده قرار میگیرند.
توسعه اخیر آهنرباهای دائمی با انرژی بالا مانند NdFeB - کمک می کند تا انواع موتورهای خطی مگنت را کارآمد و جمع و جور کند. به دلیل چگالی شار مغناطیسی بالا NdFeB، موتورهای مغناطیسی در حال حرکت می توانند نیروی کافی با مقدار کمی آهن ربا تولید کنند. بنابراین جرم متحرک نسبت به موتورهای دیگر بسیار سبک تر است جسم متحرک کوچک به معنی سهولت در طراحی فنرها برای عملکرد رزونانسی کمپروسور های خطی میباشد از این رو گونه ی مغناطیس متحرک عامل عمده برای نرخ برق بالا در موتور های خطی است.
پیکربندی نوع Redlich موتور خطی را نشان میدهد که ما آن را از میان تعداد زیادی توپولوجی(مکان شناسی) موتور های مغناطیسی متحرک انتخاب کرده ایم استاتور به وسیله ی مغناطیس های متحرکی که در یک قاب سفت و محکم قرار گرفته اند به دو بخش ورودی و خروجی تقسیم شده است استاتور ها در جهت شعاعی برای کاهش مضرات جریان جاری روکش بندی شده اند یک سیم پیچ حلقه ای در داخل استاتور خارجی نصب شده است
اندازه و کارایی
اندازه ی یک موتور مستقیما با نیروی گشتاوری مورد نیاز متناسب است سرعت زیاد همراه با نیروی کم برای طراحی یک موتور کوچک توصیه میشود در کمپروسور های رایج (معمولی) جایی که موتور های چرخشی با سرعت بالا مورد استفاده قرار گرفته اند نیروی گشتاوری به پیستون به اندازه ای تقویت شده که میل لنگ سرعت را کاهش میدهد هر چند که موتور خطی پیستون را با سرعت کم و تکانه های کوتاه با فرکانس 60 یا 50 هرتز هدایت میکند، بنابراین نیروی زیادی برای پیستون نیاز است که منجر به اندازه ی بزرگ موتور میشود معمولا سرعت موتور چرخشی تقریبا سه برابر سرعت موتور خطی در کمپروسورها است. موتورهای القایی تک فاز یا موتورهای تعویض شده با الکترودهای مغناطیسی فریت معمولا در کمپرسورهای معمولی استفاده می شود. شارمغناطیسی حاصل از مغناطیس های NdFeB سه برابر نیروی مغناطیسی حاصل از فریت است ابعاد موتور خطی مغناطیسی متحرک تقریبا میتواند در همان ابعاد موتور های رایج (معمولی) باشد کارایی بالای موتور خطی از یک طراحی با سادگی در مدار مغناطیسی ایجاد می شود. موتور های چرخشی در استاتور خود دارای سیم پیچ های چند گانه در جایی هستند که شکاف هایی برای قرار دادن سیم پیچ ها وجود دارد. شار مغناطیسی تا حدودی اطراف دندان ها و یو ها اشباع شده است از دست رفتن مقدار زیادی اهن از تراکم بالای شار و شار هارمونیک در استاتور منشا میگیرد و موتور های چرخشی دارای سیم پیچ های پایانی در انتهای هر استاتور هستند صدای این سیم پیچ های پایانی و بی استفاده تقریبا دو برابر صدای سیم پیچ هایی است که در داخل شکاف ها قرار دارند .موتور خطی تنها یک شکاف برای سیم پیچ دارد برای جلوگیری از اشباع شار مغناطیسی بدون افزایش حجم کلی موتور، طراحی هسته استاتور آسان است توزیع شار مغناطیسی در استاتور تقریبا یکنواخت است به دلیل اینکه موتور خطی تنها یک سیم پیچ دارد افزایش اندازه ی سیم پیچ برای دستیابی به تراکم پایین تر جریان آسان است کارایی یک موتور خطی میتواند مستقیما به وسیله یک دینامومتر خطی اندازه گرفته شود. دامنه ی حرکت مغناطیسی به وسیله ی یک سنسور جابه جایی که به بارگیری ژنراتور متصل است اندازه گرفته میشود و نیروی منشاء گرفته از موتور تست شده به وسیله ی یک مبدل نیرو که بین ژنراتور و موتور تست شده نصب گردیده است اندازه گرفته میشود نیروی خروجی به وسیله ی مقادیر اندازه گیری شده از جابه جایی سنسور و مبدل نیرو محسابه میشود در شرایط رزونانسی نتایج تجربی نشان میدهد که کارایی موتور خطی توسعه یافته در دمای معمول به 95% میرسد موتور خطی با همان مقدار قدرت کارکرد مقدار خیلی کمتری مس و آهن تلف میکند لازم به ذکر است که بهره وری در گستره وسیعی از سطوح قدرت، به ویژه در سطوح پایین قدرت، حفظ می شود وقتی که موتور خارج از رزونانس عمل می کند، جریان موتور توسط نیروی واکنش افزایش می یابد.

پارامتر های موتور برای کنترل موقعیت غیر حساس:
دامنه پیستون به صورت مکانیکی توسط میل لنگ در کمپرسورهای معمولی تعیین می شود با این حال کمپرسورهای خطی مکانیسم های پیستونی آزاد دارند بنابراین دامنه پیستون با شرایط بار متفاوت است از آنجائیکه عملکرد کمپرسورها به ترمینال حساس است فاصله ی بین شیر تخلیه و موقعیت فوقانی از موقعیت هنگام فشرده سازی خنک کننده موقعیت بالای پیستون باید دقیقا توسط یک درایو خارجی کنترل شود بسیاری از سنسورهای موقعیتی، روش کنترل بازخورد را در اختیار دارند.با این وجود نصب سنسورها در داخل کمپرسورها ممکن است به دلیل قابلیت اطمینان و هزینه سنسورها عملی نباشد.در کمپرسور خطی توسعه یافته اطلاعات موقعیت پیستون را میتوان به وسیله ی اندازه گرفتن ولتاژ اعمال شده و جریان جاری با بستن معادله محاسبه کرد.
پارامتر های موتور-ثابت موتور racوظرفیت القای مغناطیسی باید در داخل جریان، مشخص و محدوده ضربه کوتاه ثابت باشد. rac تلفات را به وسیله ی جریان جاری که شامل تلفات آهن منشا گرفته از بخش هایی که توسط سیم پیچ احاطه شده است را نشان میدهد برای ایجاد چنین پارامترهای ثابتی آهن ربا هسته ی استاتور و شکل قطب باید با دقت خاصی طراحی شوند نتایج تجربی نشان میدهد که پارامتر های موتور به موقعیت اهن ربا و جریان در موقعیت عملیاتی بستگی دارند. ثابت موتور در هنگامی که آهن ربا ها در منطقه ی عملیاتی بر روی یک فرکانس نوسان میکنند ثابت است وقتی که آهن ربا ها به لبه های قطب های استاتور نزدیک میشوندپارامتر ها کمی کاهش میابند .rac و ظرفیت القاء کننده ی مغناطیسی بدون توجه به مقدار جریان در منطقه ی عملیاتی ثابت هستند واریانس(اختلاف) در هر پارامتر ناچیز است این بدان معناست که موتور خطی خودش میتواند به اندازه ی یک سنسور حساس عمل کند .

اطمینان:
موتور خطی باید برای مدت طولانی قابلیت اعتماد بالای خود را حفظ کند متوسط عمر کمپرسور ها در یخچال ها بیشتر از ده سال است حتی در هر شرایط عملکردی شدید به منظور عملکرد بیشتر از دوره ی عمر طولانی خود موتور های خطی باید تست های ایمنی که عموما بر موتور های خطی معمولی اجرا میشود را همانند آنها پاس کنند علاوه بر این موتور خطی به واسطه ی ویژگی های منحصر به فردش باید خواست های دیگر قابلیت اطمینان را نیز جواب دهد عملکرد رزونانسی و استفاده ی آن در پارامتر آهن رباها اگر کمپرسور خطی به وسیله ی یک کنترل کننده ی فرکانس متغیر کنترل نشود همانند اینورتر فشار در منطقه تخلیه و مکش ممکن است به طور گسترده ای متفاوت باشد باتوجه به شرایط بار یخچال که ممکن است کمپرسور خطی خارج از حالت رزونانسی عمل کند در این حالت قدرت واکنش افزایش می یابد همزمان با اینکه موتور خطی دور از نقطه ی رزونانسی عمل میکند در نتیجه نیروی خروجی موثر به اندازه ی نیروی ورودی افزایش نمی یابد، این ممکن است باعث کوتاهی عمر موتور و شکست در عملکرد کمپرسور شود بنابراین موتور خطی باید طوری طراحی شود که در اطراف محدوده عملیاتی اطراف نقطه خاص رزونانس قرار گیرد نتایج آزمون تست پایین کشیدن نشان میدهد که موتور خطی توسعه یافته بدون مشکل عمل میکند این تست پایین کشیدن در دمای 43درجه ی محیط به عنوان ماکزیمم شرایط بار در محدوده ی عملیاتی یخچال در نظر گرفته میشود افزایش ناگهانی نیروی ورودی همانند کمپرسور های معمولی در کمپروسور های خطی به دلیل کارایی بالای موتور های خطی اتفاق نمی افتد در محدوده های وسیع از سطوح قدرت موتور خطی باید به فاصله هوايي بزرگ بين استاتورها برای ایجاد فضا برای حرکت آهن ربا اجازه دهد .بنابراین ضریب نفوذ پذیری کمی در مقایسه با موتور های چرخشی دائمی دارد مغناطیس زدایی باید در هنگام طراحی موتور خطی در نظر گرفته شود چونکه مدار مغناطیسی دائمی کمتری در معرض دمای بالا قرار دارد و جریان جاری زیاد تحت شرایط عملی کمپرسورها است. با کمک توسعه ی زیرکانه ی آهن ربا های NdFeBبا انرژی بالا آهن ربا در موتور خطی توسعه یافته توانست خود را از تخلیه شدن برهاند .
با کارایی بالای موتور خطی به علاوه ی برتری فواید تریبولوجیکال(علم مکانیزم اصطکاک) مکانیسم پیستون آزاد کمپرسور خطی LG به کارایی 20-30%بیشتر از کارامدترین کمپرسور جریان متقابل دست یافته است. با استفاده از سردکن R143a مصرف انرژی یخچال 680 لیتری در جایگزینی کمپرسور خطی 24% کاهش یافته است با افزودن برخی اصلاحات کاهش 47%ی نیز به دست آمده است اگر ظرفیت سرد سازی کمپرسور خطی تعدیل یافته شده باشد کاهش اضافی به دست خواهد آمد با استفاده از سرد کن R600a مصرف انرژی یخچال اروپایی 300 لیتری 25%در جایگزینی کمپرسور خطی کاهش یافته است.

نتیجه:
هزینه ،سایز و کارایی در طراحی یک موتور خطی در نظر گرفته میشوند و قطعه ی قسمت محرک در موتور های خطی نیز برای سهولت حرکت رزونانسی وهزینه به خصوص در انواع آهنرباهای متحرک در نظر گرفته می شود ، هزینه و قابلیت تولید مخصوصا برای شکستن موانع بازار تاکید میشوند. همه ی تقاضا ها برای موتور خطی به طور کامل برآورده خواهند شد هنگامی که ساختار موتور تا جایی که میتواند ساده باشد یک مثال برای موتور خطی برای دست یافتن به این خواسته ها در یک ورقه پیشنهاد داده شد موتور خطی به واسطه ی پارامتر های ثابتش و وجوه اعتبار تایید شده اش با داشتن برتری در کارایی نسبت به موتورهای چرخشی میتوانست به مانند یک سنسور مورد استفاده قرار گیرد با بهره وری انرژی کمپرسورهای خطی با سردکن های مختلف، مفید بودن موتورهای خطی با سردکن های مختلف را متقاعد می کند این فن آوری موتور خطی می تواند افق برنامه را به کمپرسورهای خطی برای تهویه مطبوع، کریوولوررها و سایر انواع کوو گسترش دهد

ارسال نظر