مقدمه:

با افزایش نیاز به سیستم‌های سرمایشی در اقلیم‌های گرم و نیمه‌گرم ایران، کولرهای آبی به عنوان یکی از راهکارهای مقرون‌به‌صرفه و در دسترس، جایگاه ویژه‌ای در میان مصرف‌کنندگان پیدا کرده‌اند. با این حال، با توجه به رشد قیمت حامل‌های انرژی و افزایش حساسیت نسبت به مصرف برق، موضوع بازده انرژی و انتخاب موتوری مناسب برای کولرها اهمیت بیشتری یافته است. در این میان، دو نوع موتور اصلی در کولرهای آبی مورد استفاده قرار می‌گیرند: موتور القایی (معمولی) و موتورهای بدون جاروبک جریان مستقیم (BLDC). مقاله حاضر به مقایسه این دو نوع موتور از منظر مصرف برق، بازده عملکردی، هزینه‌های نگهداری و عمر مفید می‌پردازد.

 

آشنایی با موتور القایی:

موتورهای القایی AC به دلیل سادگی ساختار، قیمت پایین، و دوام قابل قبول، یکی از متداول‌ترین انتخاب‌ها برای کولرهای آبی سنتی محسوب می‌شوند. این موتورها عموماً دارای یک روتور قفس سنجابی هستند که در اثر جریان متناوب القاشده در میدان مغناطیسی استاتور، به حرکت درمی‌آیند. یکی از ویژگی‌های بارز موتورهای القایی این است که سرعت چرخش آن‌ها به فرکانس برق شهر وابسته است و تنظیم سرعت آن‌ها در اکثر موارد به صورت پله‌ای یا با استفاده از کلیدهای مخصوص انجام می‌شود.

از مزایای این موتورها می‌توان به قیمت مناسب، در دسترس بودن قطعات یدکی، و عملکرد قابل قبول در شرایط محیطی مختلف اشاره کرد. اما در مقابل، بازده پایین‌تر، مصرف انرژی بالاتر به‌ویژه در حالت استارت و در حین کار با بار کامل، و صدای نسبتاً زیاد از معایب آن‌ها هستند.

 

آشنایی با موتور BLDC:

موتورهای BLDC یا Brushless DC Motor، از تکنولوژی جدیدتری بهره می‌برند و فاقد جاروبک (براش) هستند. این موتورها با استفاده از آهنرباهای دائمی در روتور و سنسورها یا الگوریتم‌های کنترلی برای کنترل موقعیت روتور، کار می‌کنند. به دلیل حذف اصطکاک مکانیکی ناشی از جاروبک‌ها و طراحی پیشرفته‌تر، موتورهای BLDC بازدهی بالاتری نسبت به موتورهای القایی دارند.

کنترل سرعت در این موتورها معمولاً توسط درایور الکترونیکی صورت می‌گیرد که به صورت پیوسته و دقیق امکان تغییر سرعت را فراهم می‌کند. همچنین، این موتورها صدای کمتری تولید کرده و در دمای پایین‌تری کار می‌کنند که این مسئله موجب افزایش عمر مفید آن‌ها می‌شود.

 

مقایسه بازده و مصرف برق:

در مقایسه موتورهای القایی و BLDC از نظر مصرف برق، تفاوت‌های معناداری دیده می‌شود. موتورهای القایی معمولاً دارای راندمانی بین ۵۰ تا ۶۵ درصد هستند، در حالی که راندمان موتورهای BLDC معمولاً بین ۸۵ تا ۹۵ درصد است. این تفاوت راندمان در عمل باعث می‌شود که یک موتور BLDC برای انجام کار مشابه، برق کمتری مصرف کند.

برای مثال، یک کولر آبی با موتور القایی ممکن است در ساعت حدود ۵۰۰ تا ۷۰۰ وات برق مصرف کند، در حالی که همان کولر اگر به موتور BLDC مجهز باشد، توان مصرفی آن در بازه ۲۰۰ تا ۳۵۰ وات قرار می‌گیرد. در نتیجه، در طول یک فصل گرم سال، میزان مصرف برق موتور BLDC می‌تواند به طور متوسط ۴۰ تا ۶۰ درصد کمتر از موتور القایی باشد.

کنترل دور و عملکرد:

یکی از مزیت‌های مهم موتورهای BLDC، امکان کنترل سرعت به صورت دقیق و پیوسته است. این ویژگی باعث می‌شود کولرهای مجهز به این موتورها بتوانند با توجه به دمای محیط و نیاز سرمایشی، دور موتور را بهینه تنظیم کرده و از مصرف بی‌رویه برق جلوگیری کنند. در مقابل، موتورهای القایی معمولی در اکثر موارد فقط قابلیت تنظیم دو یا سه دور را دارند که این محدودیت باعث مصرف غیرضروری انرژی در شرایطی می‌شود که نیازی به حداکثر توان خروجی وجود ندارد.

علاوه بر این، کنترل دقیق دور موتور در BLDC می‌تواند موجب کاهش صدای تولیدی و ارتقای راحتی کاربر شود.

 

صدای عملکرد:

موتورهای BLDC به دلیل عدم وجود جاروبک و استفاده از کنترلر الکترونیکی، نسبت به موتورهای القایی صدای بسیار کمتری تولید می‌کنند. این مسئله به ویژه در ساعات شب یا در فضاهای مسکونی اهمیت بالایی دارد. صدای کمتر همچنین نشان‌دهنده عملکرد نرم‌تر موتور و کاهش استهلاک قطعات مکانیکی است.

 

طول عمر و نیاز به نگهداری:

موتورهای القایی به دلیل وجود قطعات مکانیکی مانند یاتاقان‌ها و خازن‌ها، به نگهداری دوره‌ای بیشتری نیاز دارند. خرابی‌هایی مانند سوختن سیم‌پیچ، خرابی خازن راه‌انداز، و فرسودگی یاتاقان‌ها در این موتورها رایج است. از طرف دیگر، موتورهای BLDC به دلیل نداشتن براش و تولید حرارت کمتر، نیاز کمتری به نگهداری دارند و عمر مفید آن‌ها معمولاً دو برابر یا بیشتر از موتورهای القایی است.

 

هزینه اولیه و اقتصادی بودن:

یکی از چالش‌های اصلی در استفاده از موتورهای BLDC، هزینه اولیه بالاتر آن‌هاست. اما باید توجه داشت که این هزینه در طول زمان با صرفه‌جویی در مصرف برق، کاهش هزینه‌های نگهداری و افزایش عمر مفید جبران می‌شود. مطالعات میدانی نشان داده‌اند که در مناطق گرمسیر با مصرف طولانی‌مدت کولرهای آبی، بازگشت سرمایه در استفاده از موتور BLDC می‌تواند در کمتر از ۲ سال حاصل شود.

 

سازگاری با انرژی خورشیدی:

موتورهای BLDC به دلیل ولتاژ ورودی پایین‌تر و توان مصرفی کمتر، گزینه‌ای بسیار مناسب برای استفاده در سیستم‌های خورشیدی هستند. این موتورها به سادگی می‌توانند با باتری یا پنل خورشیدی سازگار شوند، در حالی که موتورهای القایی به دلیل نیاز به برق متناوب شهری، برای استفاده مستقیم در سیستم‌های خورشیدی نیاز به اینورتر دارند که هزینه را افزایش می‌دهد.

 

پایداری در برابر نوسانات برق:

موتورهای BLDC با استفاده از درایورهای پیشرفته، مقاومت بالایی در برابر نوسانات ولتاژ دارند. این ویژگی در مناطق با برق ناپایدار بسیار حائز اهمیت است. در مقابل، موتورهای القایی در برابر نوسانات برق حساس‌تر هستند و در صورت افت یا افزایش ولتاژ ممکن است دچار آسیب شوند.

 

نتیجه‌گیری:

با در نظر گرفتن عوامل مختلف مانند مصرف برق، راندمان، صدای تولیدی، عمر مفید و هزینه‌های نگهداری، می‌توان نتیجه گرفت که موتورهای BLDC در مقایسه با موتورهای القایی معمولی، گزینه‌ای به‌صرفه‌تر و پایدارتر برای کولرهای آبی هستند. گرچه هزینه اولیه خرید این موتورها بالاتر است، اما در طول زمان با صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش خرابی‌ها، این اختلاف قیمت جبران می‌شود.

پیشنهاد می‌شود در طراحی و تولید کولرهای آبی جدید، به سمت استفاده از موتورهای BLDC حرکت شود تا علاوه بر کاهش مصرف برق، افزایش رفاه کاربران و حفاظت از محیط‌زیست نیز تحقق یابد.

فرااکسیژنم در این مقاله  تلاش داشت تا با زبانی تخصصی و مستند، تفاوت‌های عملکردی و اقتصادی دو نوع موتور رایج در کولرهای آبی را تحلیل کرده و راهنمایی برای انتخاب آگاهانه در اختیار مصرف‌کنندگان و تولیدکنندگان قرار دهد.