Energy-efficient self-excited brushless dc motor for refrigeration systems

• Autorzy: Slimene Marwa Ben

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.10.14

Warianty tytułu

PL

Energooszczędny samowzbudny bezszczotkowy silnik prądu stałego do systemów chłodniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The most common air cooling, ventilation, and refrigerating systems are traditional mechanical compression air-conditioning systems. By replacing the AC motor with a DC one and adding a solar panel, the system's efficiency can be improved, lowering energy usage and the cost of electricity bills. The dc air conditioner employed a 48 V DC compressor and two 430 W solar panels linked in parallel by a charge controller. Temperature was coded to track and manage the DC compressor's switching states. From this standpoint, we will start this paper through which we seek to raise the efficiency of air-conditioning system and reduce its consumption of electrical energy. This work aids in the development of a solarpowered DC air cooling system with dependable monitoring and communication. The novelty of the proposed work consists in the replacement the AC motor with a DC one and adding a solar panel, the system's efficiency can be improved, lowering energy usage and the cost of electricity bills. The dc air conditioner employed a 48 V DC compressor and two 430 W solar panels linked in parallel by a charge controller. The solution of the problem was carried out by the development of a solar-powered DC air cooling system with dependable monitoring and communication using Matlab software. The efficiency of the system's operation is improved and increased by using the monitoring and control of the refrigerator. The refrigerator's power was turned off when an open, bare, or over laden unit was discovered. It is possible to directly power low power devices used in homes, offices, hospitals, etc. utilizing DC sources. Reviewing the simulation results for cooling requirements and PV with batteries revealed that most of them were unrealistic due to a dearth of pertinent data and ensuing assumptions about crucial elements.

PL

Najbardziej powszechnymi systemami chłodzenia powietrza, wentylacji i chłodzenia są tradycyjne mechaniczne systemy klimatyzacji sprężonej. Zastępując silnik prądu przemiennego silnikiem prądu stałego i dodając panel słoneczny, można poprawić wydajność systemu, obniżając zużycie energii i koszty rachunków za prąd. Klimatyzator prądu stałego wykorzystywał sprężarkę 48 V prądu stałego i dwa panele słoneczne o mocy 430 W połączone równolegle za pomocą kontrolera ładowania. Temperatura została zakodowana w celu śledzenia i zarządzania stanami przełączania sprężarki prądu stałego. Z tego punktu widzenia rozpoczniemy niniejszy artykuł, poprzez który będziemy dążyć do podniesienia sprawności układu klimatyzacji i zmniejszenia zużycia przez nią energii elektrycznej. Ta praca pomaga w opracowaniu systemu chłodzenia powietrza DC zasilanego energią słoneczną z niezawodnym monitorowaniem i komunikacją. Nowość proponowanej pracy polega na wymianie silnika prądu przemiennego na silnik prądu stałego oraz dodaniu panelu słonecznego, dzięki czemu można poprawić wydajność systemu, obniżyć zużycie energii i koszty rachunków za prąd. Klimatyzator prądu stałego wykorzystywał sprężarkę 48 V prądu stałego i dwa panele słoneczne o mocy 430 W połączone równolegle za pomocą kontrolera ładowania. Rozwiązanie problemu polegało na opracowaniu systemu chłodzenia powietrza DC zasilanego energią słoneczną z niezawodnym monitorowaniem i komunikacją za pomocą oprogramowania Matlab. Efektywność pracy systemu poprawia się i zwiększa poprzez zastosowanie monitoringu i sterowania lodówką. Zasilanie lodówki zostało wyłączone po wykryciu otwartej, pustej lub przeładowanej jednostki. Możliwe jest bezpośrednie zasilanie urządzeń małej mocy stosowanych w domach, biurach, szpitalach itp. z wykorzystaniem źródeł prądu stałego. Przegląd wyników symulacji wymagań dotyczących chłodzenia i PV z akumulatorami wykazał, że większość z nich była nierealistyczna ze względu na brak odpowiednich danych i wynikających z nich założeń dotyczących kluczowych elementów.

Słowa kluczowe

EN

BLDC compressor; photovoltaic system; MPPT control; energy consumption

PL

silnik bezszczotkowy; system chłodniczy; panel słoneczny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 10
• Strony: 73--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Slimene Marwa Ben

• College of Computer Science and Engineering, University of Haʼil, Haʼil, KSA, PO Box 2440. Ha'il - 81451
• SIME Laboratory, ENSIT, University of Tunis

Bibliografia

• [1] Panchal, T. H., Patel, A. N., & Patel, R. M. (2022). Reduction of cogging torque of radial flux permanent magnet brushless DC motor by magnet shifting technique. Electrical Engineering & Electromechanics, (3), 15–20.
• [2] Merlin Suba, G., & Kumaresan, M. (2022). Design of LLC resonant converter with silicon carbide MOSFET switches and nonlinear adaptive sliding controller for brushless DC motor system. Electrical Engineering & Electromechanics, (4), 34–43. https://doi.org/10.20998/2074-272X.2022.4.05
• [3] Tazay, Ahmad. "Techno-Economic Feasibility Analysis of a Hybrid Renewable Energy Supply Options for University Buildings in Saudi Arabia" Open Engineering, vol. 11, no. 1, pp. 39-55, 2021.
• [4] Almasri, R.A.; Alardhi, A.A.; Dilshad, S. Investigating the Impact of Integration the Saudi Code of Energy Conservation with the Solar PV Systems in Residential Buildings. Sustainability., Vol. 13, no.7, pp 33-44, 2021.
• [5] Mohamed Khlifi, Marwa Slimene, Efficient Off Grid Solar Powered DC Air Conditioning System. Przegląd Elektrotechniczny, Vol.6. no.22, pp. 118-121, 2021. doi:10.15199/48.2021.06.22.
• [6] Liubarskyi, B. G., Overianova, L. V. ., Riabov, I. S. ., Iakunin, D. I. ., Ostroverkh, O. O. ., & Voronin, Y. V. . (2021). Estimation of the main dimensions of the traction permanent magnet assisted synchronous reluctance motor. Electrical Engineering & Electromechanics, (2), 3–8.
• [7] Obanor, A.I. and Egware, H.O. Reflections on the usage of air-conditioning systems in Nigeria. American Journal of Engineering Research, Vol. 2, no. 12, pp. 414-419, 2019.
• [8] Y. V. Vankov, “Solar hybrid air conditioning system to use in Iraq to save energy”, E3S Web of Conferences 124, 01024, 2019.
• [9] Goolak, S., Riabov, I., Tkachenko, V., Sapronova, S., & Rubanik, I. (2021). Model of pulsating current traction motor taking into consideration magnetic losses in steel. Electrical Engineering & Electromechanics, (6), 11–17.
• [10] Akkouchi K., Rahmani L., Lebied R. New application of artificial neural network-based direct power control for permanent magnet synchronous generator. Electrical Engineering & Electromechanics, 2021, no. 6, pp. 18-24. doi:
• [11] A. Al-Subhi and I. El-Amin, "Experimental performance analysis of existing conventional AC air conditioner and corresponding new pure DC air conditioner", IEEE Second Conference on DC Microgrids (ICDCM) Nuremburg, pp. 330- 336, 2017.
• [12] Jignesh K. Vaghela, "Comparative Evaluation of an Automobile Air - Conditioning System Using R134a and Its Alternative Refrigerants", Energy Procedia, vol. 109, no. 7, pp. 153-160, 2017.
• [13] Jabbar, M.W.; Naeem, M.H.; Muneer, A.; Rehman, U.; Riaz, T. Solar Powered DC Refrigerator for Small Scale Applications. Eng. Proc. 2021, 12, 98.
• [14] Aguilar, F.J.; Ruiz, J.; Lucas, M.; Vicente, P.G. Performance Analysis and Optimisation of a Solar On-Grid Air Conditioner. Energies 2021, 14, 8054.
• [15] IEA. The Future of Cooling: Opportunities for Energy-Efficient Air Conditioning; Annual report; The Organisation for Economic Co-operation and Development: Paris, France, 2018.
• [16] Mugnier, D.; Fedrizzi, R.; Thygesen, R.; Selke, T. New Generation Solar Cooling and Heating Systems with IEA SHC Task 53: Overview and First Results. Energy Procedia 2015, 70, 470–473.
• [17] Wang, X.; Xia, L.; Bales, C.; Zhang, X.; Copertaro, B.; Pan, S.; Wu, J. A systematic review of recent air source heat pump (ASHP) systems assisted by solar thermal, photovoltaic and photovoltaic/thermal sources. Renew. Energy 2020, 146, 2472–2487.
• [18] Aguilar, F.; Crespí-Llorens, D.; Quiles, P. Techno-economic analysis of an air conditioning heat pump powered by photovoltaic panels and the grid. Sol. Energy 2019, 180, 169– 179.
• [19] Li, Y.; Zhao, B.; Zhao, Z.; Taylor, R.; Wang, R. Performance study of a grid-connected photovoltaic powered central air conditioner in the South China climate. Renew. Energy 2018, 126, 1113–1125.
• [20] Fernández Bandera, C.; Pachano, J.; Salom, J.; Peppas, A.; Ramos Ruiz, G. Photovoltaic Plant Optimization to Leverage Electric Self-Consumption by Harnessing Building Thermal Mass. Sustainability 2020, 12, 553.
• [21] Mohamed Khlifi, Marwa Slimene. Investigation of a Leakage Reactance Brushless DC Motor for DC Air Conditioning Compressor. Engineering, Technology & Applied Science Research. Vol. 12, No. 2, 2022, 8316-8320.
• [22] Jo, S.-T.; Shin, H.-S.; Lee, Y.-G.; Lee, J. Choi, J.-Y. Optimal Design of a BLDC Motor Considering Three-Dimensional Structures Using the Response Surface Methodology. Energies 2022, 15, 461

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).