mohammad7012
عضو جدید
در یک موتور القایی، جریان متناوب به استاتور به طور مستقیم و به روتور با القا و یا ترانسفورماتور عمل از استاتور عرضه می شود. هنگامی که از یک منبع چند فاز متعادل هیجان زده، سیم پیچ استاتور یک میدان مغناطیسی در فاصله هوایی چرخش در سرعت سنکرون تولید می کنند.
دو نوع روتور:
روتورسیم پیچی(زخم):
روتورسیم پیچی( زخم) با چند فاز سیم پیچ مشابه ساخته شده است، و سیم پیچ ها با همان تعداد از قطب به عنوان، استاتور هست.
روتور قفس سنجابی:
پیچ در پیچ که شامل انجام میله تعبیه شده در اسلات در آهن روتور و اتصال کوتاه در هر انتها با انجام حلقه پایان است.
روتور قفس سنجابی:
بیشتر موتورهای جریان متناوب از این نوع روتورها استفاده می‌کنند به طوری که می‌توان گفت همه موتورهای خانگی و موتورهای سبک صنعتی از این نوع روتورها استفاده می‌کنند. روتور قفسی یا قفس سنجابی نام خود را به خاطر شکلش گرفته؛ دو رینگ در دو انتهای روتور که به وسیله میله‌های به هم وصل شده‌اند شکلی تقریبا شبیه یک قفس تشکیل می‌دهند. این میله‌ها عموماً از جنس آلومینیوم یا مس هستند و در بین ورقه‌های لایه لایه شده فولادی ریخته شده‌اند. بیشتر جریان القا شده در روتور از میان این میله‌ها عبور می‌کند چراکه ورق‌های لایه لایه فولادی به علت لاک زنی شدن دارای مقاومت الکتریکی زیادی هستند. ولتاژ ایجاد شده در بین حلقه‌ها بسیار پایین است اما جریان جاری بسیار زیاد است و این به دلیل مقاومت پایین این میله‌هاست. در موتورهایی که راندمان بالاتری دارند از مس برای تولید روتور استفاده میشوند چراکه مقاومت الکتریکی این فلز کمتر است.
تصویری از روتور یک موتور، روتور قفسی
در هنگام کار، موتور القایی شبیه یک ترانسفورماتور عمل می‌کند که استاتور اولیه و روتور ثانویه آن محسوب میشود. زمانیکه روتور با سرعت میدان دوار نمی‌چرخد جریان القا شده در روتور زیاد است، این جریان زیاد میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که با افزایش سرعت روتور سرعت آن را هرچه بیشتر به سرعت استاتور نزدیک می‌کند. یک موتور القایی روتور قفسی در هنگام بی باری (سرعت برابر با میدان دوار) تنها مقدار کمی‌انرژی الکتریکی برای جبران تلفات مکانیکی (اصطکاک) و تلفات مسی (تلفات ایجاد شده به دلیل مقاومت هادی‌های الکتریکی) مصرف می‌کند. اما زمانی که بار موتور افزایش می‌یابد میزان جریان جاری در روتور افزایش می‌یابد (برای جبران فشار وارده به محور موتور) و به این ترتیب موتور مانند یک ترانسفورماتور عمل می‌کند چراکه با افزایش جریان در ثانویه جریان اولیه نیز افزایش می‌یابد. این دلیل کاهش یافتن نور لامپ‌ها در هنگام روشن شدن موتورهای القایی است البته زمانی که این موتورها به هواکش‌ها متصل شده‌اند این اتفاق نمی‌افتد.
موتورهای القایی که از حرکت وامانده‌اند (به دلیل بار زیاد یا گیر کردن محور) جریانی بسیار زیاد مصرف خواهند کرد چراکه تنها عامل محدود کننده جریان در چنین حالتی مقاومت ناچیز هادی‌های استاتور و روتور خواهد بود و در صورتی که این جریان به وسیله عاملی خارجی مهار نشود موتور و تجهیزات تغذیه کننده آن آسیب خواهند دید.
روتور قفس سنجابی دارای میله های مفتولی از جنس مواد هادی بوده که در شیارهای روتور قرار میگیرند. میله ها از هر دو طرف توسط حلقه های انتهایی به یکدیگر اتصال میابند. شکل 3 نمایی از اینگونه روتور مربوط به یک موتور القایی با اندازه کوچک را نشان میدهد.
در موتورهای بزرگ میله هایی از جنس آلیاژ مس درون شیارها قرار گرفته و به حلقه های انتهایی مسی لحیم میشوند. روتورهای تا قطر 50 سانتیمتر معمولا دارای میله ها و حلقه های انتهایی آلومینیومی ریخته گری شده بوده که با استفاده از قالب های مناسب و به طور همزمان روی روتور ریخته میشوند. این عمل فرایندی اقتصادی است وعموما در تولید موتورهای القایی با اندازه کوچک از آن بهره گرفته میشود.
مدار روتور یک ماشین قفس سنجابی نمیتواند تغییر یابد و در نتیجه ماشین دارای گشتاور راه اندازی پایینی میباشد. به هر حال اینگونه موتورها دارای رفتار بسیار خوبی در حالت کار موتوری هستند. بنابراین موتورهای قفس سنجابی هنگامی که به یک گشتاور راه اندازی بالا نیاز باشد کاربرد نخواهد داشت. گشتاور راه اندازی موتورهای قفس سنجابی را با استفاده از روتورهای قفس سنجابی دوبل یا روتورهای با شیارهای عمیق بهبود می بخشند. چنین ساختارهایی در هنگام نیاز به گشتاورهای راه اندازی متوسط بکار میروند.
روتور سیم پیچی:
زمانی که مقاومت سر راه روتور قابل تغییر باشد، روتور را سیم‌پیچی شده می‌نامند. یکی از کاربردهای این نوع روتورها در موقعیت‌هایی است که به سرعت متغیر نیاز است. در این روتورها سیم‌پیچ روتور طوری پیچیده شده که تعداد قطب‌ها در روتور و استاتور برابر هستند و خروجی هر فاز از روتور به طور جداگانه و به وسیله حلقه‌های لغزنده از موتور خارج شده‌است. این حلقه‌های لغزنده ارتباط الکتریکی خود با محور موتور را معمولاً به وسیله کربن ایجاد می‌کنند و پس از خارج شدن از موتور به یک مقاومت متغیر خارجی وصل میشوند.
در مقایسه با موتورها روتور قفسی، موتورهای روتور سیم‌پیچی گران‌تر هستند و به علت استهلاک حلقه‌های لغزان دارای هزینه تعمیر و نگه‌داری بالاتری نیز هستند، قبل از تولید تجهیزات کنترل سرعت الکترونیکی این موتورها بهترین راه برای کنترل سرعت بودند همچنین این موتورها می‌توانند در لحظه شروع به کار گشتاور بالاتری داشته باشند. استفاده از کنترل کننده‌های ترانزیستوری فرکانس راهی مناسب برای کنترل دور موتورهای جریان متناوب است و این از تمایل برای استفاده از موتورهای روتور سیم‌پیچی کاسته‌است.
راه‌های مختلفی برای راه‌اندازی موتورهای جریان متناوب استفاده میشود که اغلب این راه‌ها بر کاهش جریان هجومی‌در هنگام راه‌اندازی و همچنین افزایش گشتاور راه‌اندازی تکیه می‌کنند. این گونه موتورها تنها با وصل ترمینال‌های ورودی به برق شهری با ولتاژ استاندار شروع به کار می‌کنند و (بر خلاف برخی موتورهای جریان مستقیم) نیاز به روش راه‌اندازی ویژه‌ای ندارند. یکی دیگر از روش‌های کاهش جریان راه‌اندازی موتور، کاهش ولتاژ سیم‌پیچ‌ها در لحظه راه‌اندازی است که این کار به وسیله سری کردن سیم‌پیچ‌های بیشتر یا استفاده ازاتو ترانسفورماتور یا تریستور و یا دیگر تجهیزات کاهش ولتاژ صورت می‌گیرد. روشی دیگر برای کاهش ولتاژ سیم‌پیچ‌ها در لحظه راه‌اندازی تغییر طرز قرار گرفتن سیم پیچ‌ها و استفاده از کلیدهای ستاره-مثلث است. در این حالت ابتدا موتور را در حالت ستاره راه‌اندازی کرده و پس از رسیدن به دور نامی، ترتیب قرار گرفت سیم‌پیچ‌ها را به وسیله کلید تغییر داده و به حالت مثلث می‌برند. این روش در اروپا رایج‌تر از آمریکای شمالی است.
فرض کنید که روتور چرخش در سرعت ثابت از n r/min در همان جهت به عنوان زمینه استاتور دواراست. اجازه دهید سرعت سنکرون میدان استاتورns r/min باشد.
لغزش روتور: ns – n
لغزش کسری:
سرعت روتور در r/min در شرایط لغزش:
حرکت نسبی شار استاتور و روتور هادی ولتاژ ناشی از فرکانس
لغزش فرکانسی: fr = s fe
مدار معادل
مدار معادل نشان دهنده پدیده های استاتور است که دقیقا مانند مورد استفاده برای نمایش اولیه از یک ترانسفورماتور.
موج شار هوا شکاف همزمان چرخش تولید متعادل emfs چند فاز مقابله در مراحل استاتوراست. ولتاژ ترمینال استاتور از emf ضد شده توسط افت ولتاژ در امپدانس استاتور نشت متفاوت
Z1 = R1 + jX1.
جزء بار از جریان استاتور. تولید EMF که مربوط به MMF جریان روتور.
:جزء هیجان انگیز. جریان استاتور اضافی مورد نیاز برای ایجاد شارهوا شکاف حاصل شد
مولفه های اصلی، از دست دادن
جزء مغناطیسی
روتور می تواند توسط یک امپدانس معادل مربوط به امپدانس نشت ثابت ثانویه معادل نشان داد:
روتور ماشین القایی اتصال کوتاه است. امپدانس دیده شده توسط ولتاژ القا شده در روتور سیم پیچ روتور امپدانس اتصال کوتاه است.
امپدانس نشتی روتور را می توان به عنوان استاتور.
N[SUB]eff[/SUB] :
موثر نسبت تبدیل بین سیم پیچ استاتور و روتور واقعی پیچ در پیچ..
:
لغزش فرکانس امپدانس نشتی روتور واقعی.
:
لغزش فرکانس امپدانس نشتی روتور معادل (مراجعه کننده به استاتور)
جریان های روتور در sωs فرکانس لغزش می باشد. از این رو، راکتانس نشتی از روتور بار اندوکتانس نشتی این فرکانس لغزش است.
. لغزش فرکانس امپدانس نشتی روتور اشاره شده است
لغزش فرکانس مدار معادل یک فاز روتور اشاره (به عنوان در روتور لغزش فرکانس قاب مرجع دیده می شود):
در اندازه و فاز (آنها نشان دهنده جریان در فرکانس های مختلف) با هم برابر هستند، ,
موج شار حاصل از هردو باعث لغزش فرکانس روتورآن و استاتور ضد ان اشاره شده است.
Z2: امپدانس روتور ثابت معادل است.
تک فاز مدار معادل ماشین القایی
مدار معادل نشان می دهد که توان قدرت ها درسراسر شکاف هوای را از استاتور انتقال میدهد.
تلفات کل رتور :
قدرت الکترو مغناطیسی توسعه یافته موتور:
یک موتور القای در لغزش بالای دستگاه ناکار امد هست:
دو نوع روتور:
روتورسیم پیچی(زخم):
روتورسیم پیچی( زخم) با چند فاز سیم پیچ مشابه ساخته شده است، و سیم پیچ ها با همان تعداد از قطب به عنوان، استاتور هست.
روتور قفس سنجابی:
پیچ در پیچ که شامل انجام میله تعبیه شده در اسلات در آهن روتور و اتصال کوتاه در هر انتها با انجام حلقه پایان است.
روتور قفس سنجابی:
بیشتر موتورهای جریان متناوب از این نوع روتورها استفاده می‌کنند به طوری که می‌توان گفت همه موتورهای خانگی و موتورهای سبک صنعتی از این نوع روتورها استفاده می‌کنند. روتور قفسی یا قفس سنجابی نام خود را به خاطر شکلش گرفته؛ دو رینگ در دو انتهای روتور که به وسیله میله‌های به هم وصل شده‌اند شکلی تقریبا شبیه یک قفس تشکیل می‌دهند. این میله‌ها عموماً از جنس آلومینیوم یا مس هستند و در بین ورقه‌های لایه لایه شده فولادی ریخته شده‌اند. بیشتر جریان القا شده در روتور از میان این میله‌ها عبور می‌کند چراکه ورق‌های لایه لایه فولادی به علت لاک زنی شدن دارای مقاومت الکتریکی زیادی هستند. ولتاژ ایجاد شده در بین حلقه‌ها بسیار پایین است اما جریان جاری بسیار زیاد است و این به دلیل مقاومت پایین این میله‌هاست. در موتورهایی که راندمان بالاتری دارند از مس برای تولید روتور استفاده میشوند چراکه مقاومت الکتریکی این فلز کمتر است.
تصویری از روتور یک موتور، روتور قفسی
در هنگام کار، موتور القایی شبیه یک ترانسفورماتور عمل می‌کند که استاتور اولیه و روتور ثانویه آن محسوب میشود. زمانیکه روتور با سرعت میدان دوار نمی‌چرخد جریان القا شده در روتور زیاد است، این جریان زیاد میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که با افزایش سرعت روتور سرعت آن را هرچه بیشتر به سرعت استاتور نزدیک می‌کند. یک موتور القایی روتور قفسی در هنگام بی باری (سرعت برابر با میدان دوار) تنها مقدار کمی‌انرژی الکتریکی برای جبران تلفات مکانیکی (اصطکاک) و تلفات مسی (تلفات ایجاد شده به دلیل مقاومت هادی‌های الکتریکی) مصرف می‌کند. اما زمانی که بار موتور افزایش می‌یابد میزان جریان جاری در روتور افزایش می‌یابد (برای جبران فشار وارده به محور موتور) و به این ترتیب موتور مانند یک ترانسفورماتور عمل می‌کند چراکه با افزایش جریان در ثانویه جریان اولیه نیز افزایش می‌یابد. این دلیل کاهش یافتن نور لامپ‌ها در هنگام روشن شدن موتورهای القایی است البته زمانی که این موتورها به هواکش‌ها متصل شده‌اند این اتفاق نمی‌افتد.
موتورهای القایی که از حرکت وامانده‌اند (به دلیل بار زیاد یا گیر کردن محور) جریانی بسیار زیاد مصرف خواهند کرد چراکه تنها عامل محدود کننده جریان در چنین حالتی مقاومت ناچیز هادی‌های استاتور و روتور خواهد بود و در صورتی که این جریان به وسیله عاملی خارجی مهار نشود موتور و تجهیزات تغذیه کننده آن آسیب خواهند دید.
روتور قفس سنجابی دارای میله های مفتولی از جنس مواد هادی بوده که در شیارهای روتور قرار میگیرند. میله ها از هر دو طرف توسط حلقه های انتهایی به یکدیگر اتصال میابند. شکل 3 نمایی از اینگونه روتور مربوط به یک موتور القایی با اندازه کوچک را نشان میدهد.
در موتورهای بزرگ میله هایی از جنس آلیاژ مس درون شیارها قرار گرفته و به حلقه های انتهایی مسی لحیم میشوند. روتورهای تا قطر 50 سانتیمتر معمولا دارای میله ها و حلقه های انتهایی آلومینیومی ریخته گری شده بوده که با استفاده از قالب های مناسب و به طور همزمان روی روتور ریخته میشوند. این عمل فرایندی اقتصادی است وعموما در تولید موتورهای القایی با اندازه کوچک از آن بهره گرفته میشود.
مدار روتور یک ماشین قفس سنجابی نمیتواند تغییر یابد و در نتیجه ماشین دارای گشتاور راه اندازی پایینی میباشد. به هر حال اینگونه موتورها دارای رفتار بسیار خوبی در حالت کار موتوری هستند. بنابراین موتورهای قفس سنجابی هنگامی که به یک گشتاور راه اندازی بالا نیاز باشد کاربرد نخواهد داشت. گشتاور راه اندازی موتورهای قفس سنجابی را با استفاده از روتورهای قفس سنجابی دوبل یا روتورهای با شیارهای عمیق بهبود می بخشند. چنین ساختارهایی در هنگام نیاز به گشتاورهای راه اندازی متوسط بکار میروند.
روتور سیم پیچی:
زمانی که مقاومت سر راه روتور قابل تغییر باشد، روتور را سیم‌پیچی شده می‌نامند. یکی از کاربردهای این نوع روتورها در موقعیت‌هایی است که به سرعت متغیر نیاز است. در این روتورها سیم‌پیچ روتور طوری پیچیده شده که تعداد قطب‌ها در روتور و استاتور برابر هستند و خروجی هر فاز از روتور به طور جداگانه و به وسیله حلقه‌های لغزنده از موتور خارج شده‌است. این حلقه‌های لغزنده ارتباط الکتریکی خود با محور موتور را معمولاً به وسیله کربن ایجاد می‌کنند و پس از خارج شدن از موتور به یک مقاومت متغیر خارجی وصل میشوند.
در مقایسه با موتورها روتور قفسی، موتورهای روتور سیم‌پیچی گران‌تر هستند و به علت استهلاک حلقه‌های لغزان دارای هزینه تعمیر و نگه‌داری بالاتری نیز هستند، قبل از تولید تجهیزات کنترل سرعت الکترونیکی این موتورها بهترین راه برای کنترل سرعت بودند همچنین این موتورها می‌توانند در لحظه شروع به کار گشتاور بالاتری داشته باشند. استفاده از کنترل کننده‌های ترانزیستوری فرکانس راهی مناسب برای کنترل دور موتورهای جریان متناوب است و این از تمایل برای استفاده از موتورهای روتور سیم‌پیچی کاسته‌است.
راه‌های مختلفی برای راه‌اندازی موتورهای جریان متناوب استفاده میشود که اغلب این راه‌ها بر کاهش جریان هجومی‌در هنگام راه‌اندازی و همچنین افزایش گشتاور راه‌اندازی تکیه می‌کنند. این گونه موتورها تنها با وصل ترمینال‌های ورودی به برق شهری با ولتاژ استاندار شروع به کار می‌کنند و (بر خلاف برخی موتورهای جریان مستقیم) نیاز به روش راه‌اندازی ویژه‌ای ندارند. یکی دیگر از روش‌های کاهش جریان راه‌اندازی موتور، کاهش ولتاژ سیم‌پیچ‌ها در لحظه راه‌اندازی است که این کار به وسیله سری کردن سیم‌پیچ‌های بیشتر یا استفاده ازاتو ترانسفورماتور یا تریستور و یا دیگر تجهیزات کاهش ولتاژ صورت می‌گیرد. روشی دیگر برای کاهش ولتاژ سیم‌پیچ‌ها در لحظه راه‌اندازی تغییر طرز قرار گرفتن سیم پیچ‌ها و استفاده از کلیدهای ستاره-مثلث است. در این حالت ابتدا موتور را در حالت ستاره راه‌اندازی کرده و پس از رسیدن به دور نامی، ترتیب قرار گرفت سیم‌پیچ‌ها را به وسیله کلید تغییر داده و به حالت مثلث می‌برند. این روش در اروپا رایج‌تر از آمریکای شمالی است.
فرض کنید که روتور چرخش در سرعت ثابت از n r/min در همان جهت به عنوان زمینه استاتور دواراست. اجازه دهید سرعت سنکرون میدان استاتورns r/min باشد.
لغزش روتور: ns – n
لغزش کسری:
سرعت روتور در r/min در شرایط لغزش:
حرکت نسبی شار استاتور و روتور هادی ولتاژ ناشی از فرکانس
لغزش فرکانسی: fr = s fe
مدار معادل
مدار معادل نشان دهنده پدیده های استاتور است که دقیقا مانند مورد استفاده برای نمایش اولیه از یک ترانسفورماتور.
موج شار هوا شکاف همزمان چرخش تولید متعادل emfs چند فاز مقابله در مراحل استاتوراست. ولتاژ ترمینال استاتور از emf ضد شده توسط افت ولتاژ در امپدانس استاتور نشت متفاوت
Z1 = R1 + jX1.
جزء بار از جریان استاتور. تولید EMF که مربوط به MMF جریان روتور.
:جزء هیجان انگیز. جریان استاتور اضافی مورد نیاز برای ایجاد شارهوا شکاف حاصل شد
مولفه های اصلی، از دست دادن
جزء مغناطیسی
روتور می تواند توسط یک امپدانس معادل مربوط به امپدانس نشت ثابت ثانویه معادل نشان داد:
روتور ماشین القایی اتصال کوتاه است. امپدانس دیده شده توسط ولتاژ القا شده در روتور سیم پیچ روتور امپدانس اتصال کوتاه است.
امپدانس نشتی روتور را می توان به عنوان استاتور.
N[SUB]eff[/SUB] :
موثر نسبت تبدیل بین سیم پیچ استاتور و روتور واقعی پیچ در پیچ..
:
لغزش فرکانس امپدانس نشتی روتور واقعی.
:
لغزش فرکانس امپدانس نشتی روتور معادل (مراجعه کننده به استاتور)
جریان های روتور در sωs فرکانس لغزش می باشد. از این رو، راکتانس نشتی از روتور بار اندوکتانس نشتی این فرکانس لغزش است.
. لغزش فرکانس امپدانس نشتی روتور اشاره شده است
لغزش فرکانس مدار معادل یک فاز روتور اشاره (به عنوان در روتور لغزش فرکانس قاب مرجع دیده می شود):
در اندازه و فاز (آنها نشان دهنده جریان در فرکانس های مختلف) با هم برابر هستند، ,
موج شار حاصل از هردو باعث لغزش فرکانس روتورآن و استاتور ضد ان اشاره شده است.
Z2: امپدانس روتور ثابت معادل است.
تک فاز مدار معادل ماشین القایی
مدار معادل نشان می دهد که توان قدرت ها درسراسر شکاف هوای را از استاتور انتقال میدهد.
تلفات کل رتور :
قدرت الکترو مغناطیسی توسعه یافته موتور:
یک موتور القای در لغزش بالای دستگاه ناکار امد هست:
آخرین ویرایش توسط مدیر: