موتور های القایی AC

اصول ومبانی ، ساختمان و مشخصات موتور های القایی AC

40

یکی از پر کاربرد ترین موتور های  AC موتور القایی فقس سنجابی است. استاتور موتور های القایی ساختاری شبیه موتور سنکرون دارد . استاتور شامل هسته هایی ورقه ای است که در آنها شیارهایی ایجاد شده که در آنها سیم های رسانا قرار دارد .

روتور در محدوده میانی استاتور قرار گرفته است.  روتور این موتورها دو نوع است روتور قفسه سنجابی دیگری روتور سیم پیچی شده . روتور قفسه سنجابی از یک سری میله های هادی که در شیار هایی که روی سطح روتور ایجاد شده قرار می گیرد. انتهای این میله ها با دو حلقه که در دو سوی روتور قرار دارد اتصال کوتاه می شود. این شکل از روتور به دلیل شباهت بسیار زیاد آن به چرخ هایی که سنجاب ها روی آن می دوند قفسه سنجابی می گویند.

نوع دیگر موتور القایی موتور روتور سیم پیچی شده است . روتور این موتور ها دارای یک مجموعه کامل از سیم پیچهای سه فاز است . این سیم پیچ معمولا اتصال ستاره دارد و انتهای دیگر آن به حلقه های لغزان محور روتور متصل هستند. سیم پیچ های روتور توسط جاروبکهای که بر روی حلقه قرار دارد اتصال موتاه می شوند. به این ترتیب جریان های روتور موتور های روتور سیم پیچی شده از طریق حلقه ها و جاروبک ها قابل دسترسی است.

موتور القایی روتور سیم پیچی اسلیپ رینگ
شکل موتور القایی روتور سیم پیچی شده اسلیپ رینگ

با قرار دادن مقاومت اضافی در مدار روتور مشخصه های گشتاور و سرعت موتور را تحت کنترل قار داد. موتور های روتور سیم پیچی شده گارنتر از موتور های قفس سنجابی هستند . به دلیل داشتن حلقه لغزان و جاروبک (ذغال) نیاز به نگهداری بیشتری دارند . به همین دلیل استفاده از این نوع موتورها محدود به شرایط و کاربردهای خاص توجیه دارد.

مدار موتور روتور سیم پیچی شده اسلیپ رینگ
مدار موتور روتور سیم پیچی شده اسلیپ رینگ و مقاومت های راه اندازی

در یک موتور القایی ولتاژ سه فاز به استاتور اعمال می شود . که باعث عبور یک مجمعه جریان سه فازه از آن می شود . این جریان های تولید یک میدان مغناطیسی می کند که در اطراف استاتور و در فاصله هوایی بین روتور و استاور شروع به گردش می کند.

میدان دوار سه فازه
نحوه ایجاد میدان دوار مغناطیسی در استاتور موتور القایی

سرعت دوران میدان دوار

سرعت گردش میدان مغناطیسی از رابطه زیر محاسبه می شود.

رابطه دور و فرکانس و تعدا قطب ها در موتور القایی
رابطه سرعت دوران در موتور القایی

که در این رابطه :

دور سنکرون : ns

فرکانس شبکه : f

تعداد قطب : p    و زوج قطب : 2p

تعداد دور موتور های القایی

از اینرو با توجه به تعداد قطب ها که معمولا تعدا آنها زوج می توان بر اساس جدول زیر دور موتور ها را مشخص کرد.

جدول دور موتور القاییAC بر اساس تعداد قطب و فرکانس
جدول دور موتور القاییAC بر اساس تعداد قطب و فرکانس

میدان ایجاد شده توسط  سیم پیچ های استاتور درست مانند یک ترانسفورماتور  در روتور القا شده و در سیم پیچ ها ی موتور رتور سیم پیچی و یا در میله های رتور قفسه ای ایجاد جریان ثانویه می کند. به دلیل ثابت بودن روتور در لحظه اول اعمال جریان به استاتور بالاترین میزان القای میدان را در روتور خواهیم داشت . به دلیل وجود میله های هادی در داخل شیارهای روتور جریان ثانویه ای در میله های هادی ایجاد می شود. این جریان ثانویه موجب تولید میدان ثانویه خواهد ، که این خود میدانی در راستای عمودی میله ایجاد خواهد کرد این میدان روتور با میدان دوار استاتور یک دیگر را جذب کرده موجب تولید گشتاور و ایجاد دوران در روتور خواهد شد .

دوران ناشی از این القا تا زمانی تولید گشتاور خواهد کرد که سرعت دوران روتور باید کمتر از سرعت دوران میدان دوار باشد تا القا بین روتور و استاور اتفاق بی افتد . به همین دلیل همیشه اختلاف  سرعت بین دوران میدان دوار و روتور وجود دارد که به آن لغزش می گویند.

رابطه لغزش

رابطه لغزش و دور سنکرون و دور نامی به صورت زیر است

فرومل لغزش در موتور AC القایی
فرومل لغزش در موتور AC القایی

در این رابطه :

درصد لغزش s

دور سنکرون  ns

دور نامی    n

ساختمان ماشین های القایی

به صورت کلی هر موتور القایی از دو بخش اصلی شامل روتور و استاتور تشکل گردیده است . بخش ثابت را استاتور و بخش دوار یا متحرک را روتور می گویند .

استاتور :

استاور یک ماشین القایی شامل شامل بدنه ،هسته مغناطیسی، سیم پیچ ها ، یاتاقان ها می باشد.

هسته مغناطیسی ، از مجموعه ای از ورق های فولادی که درسطح داخلی  آنها شیارهایی ایجاد شده ، ساخته شده است . از کنار هم قرار گرفتن این ورقه ها یک حجم استوانه ای شکل توخالی ایجاد خواهد شد .

شیار های داخل این استوانه برای قرار گرفتن سیم پیچ ها مورد استفاده قرار می گیرد .

هسته مغناطیسی موتور القایی AC
ساختار هسته مغناطیسی استاتور موتور AC القایی

عایق شده اند. این شرایط باعث کاهش شدید تلفات هیستزیس و فوکو خواهد شد. ابعا د این ورقه ها طوری انتخاب می کنند که داخل بدنه به خوبی جای گیرد.

بدنه :

بدنه نقش لایه خارجی را برای موتور دارد . بدنه هسته مغناطیسی و سیم پیچ های استاتور را در خود جای داده است . کار حفاظت موتور را در برابر ورود عوامل آسیب رساننده بر عهده دارد . جعبه اتصال سیم پیچ ها و باکس ترمینال روی آن قرار دارد . جنس بدنه معمولا از چدن ریختگی ، آلمینیوم دایکاست ، یا فولاد ریختگی ااست . که به شکل پره پره برای آفزایش سطح تماس با هوا و بهبود تبادل حرارتی ساخته می شود .

 

بر روی بدنه همچنین محل ها و سوراخ هایی برای نصب و استقرار موتور پیش بینی می شود که از آن طریق موتور در جای خود در محل نصب محکم می شود. به صورت کلی موتور به سه شکل کلی نصب می شود که بر همین اساس بدنه آن برای آن شکل از نصب طراحی و استاندارد شده است . این سه شکل کلی از نصب یا استقتر عبارت است از :

  1. نصب بر روی پایه
  2. نصب از طریق فلنج
  3. نصب از طریق پایه و فلنج

براساس استاندارد ها سایز بدنه موتور تابع استاندرد های مشخصی است که دو استاندارد بیشتر کابرد را دراین خصوص دارا هستند .

این دو استاندارد یکی IEC60034 است و دیگری NEMA MG1  که بیشتر موتور موجود در صنایع و بازار ایران تحت استاندارد IEC60034 می باشند . براساس استاندارد IEC60034 اندازه فریم یا بدنه موتور مشخصا بستگی به توان موتور بر مبنای ارتفاع مرکز شفت از پایه استقرار موتور تعیین می شود. که در شکل زیر همان ارتفاع H می باشد.

SIZE FRAME اندازه بدنه
اندازه بدنه بر اساس استاندارد IEC60034

اعداد آن را در شکل زیر ملاحظه می فرمائید.

SIZE FRAME اندازه بدنه موتور های AC استاندارد
SIZE FRAME اندازه بدنه موتور های AC استاندارد

روی بدنه پلاک مشخصان موتور و دو درپوش انتهای موتور نیز نصب می شود . بخش هایی مانند پوشش پروانه خنک کننده و گلند کابل های ورودی و سایر متعلقات نیز روی بدنه قرار می گیرد . یک قلاب برای حمل نقل و بلند کردن موتور های سنگین از زمین در بخش بالایی بدنه نصت می شود . که برای اتصال به قلاب جرثقیل از آن استفاده می شود .  در شکل زیر نقشه انفجاری یک موتور القایی از نوع روتور قفسه ای را ملاحظه می کنید .

نقشه انفجاری موتور AC
نقشه انفجاری و اجزاء موتور AC

موتور های برای نصب در محیط های مختلف به جهت محافظت در برابر نفوذ اجسام خارجی و همچنین در شرایط خاص محیط های مستعد خطر انفجار و حریق با بدنه های مختلف طراحی و تولید می شوند .

برای تعیین میزان حفاظت در برابر نفوذ اجسام جارجی از روش استاندارد IP   و برای استفاده می شود .  درمحیط های که با خطر انفجار یا حریق مواجه هستند از استاندارد های مرتبط با آن نظیر ATEX و NEC و API استفاده می شود.

مشخصه های مهم یک موتور القایی

موتور القایی سه فاز داری سه گروه مشخصه است

  1. مشخصه های الکتریکی
  2. مشخصه های مکانیکی
  3. مشخصه محیطی و نصب و بهره برداری
مشخصه های الکتریکی :

این مشخصه ها شامل

  • ولتاژ تغذیه
  • جریان نامی
  • فرکانس نامی
  • ظریب توان
  • راندمان
  • و…
مشخصه های مکانیکی :
  • توان خروجی
  • دور یا سرعت
  • نوع خنکسازی
  • نوع و سایز بیرنگ
  • و….
مشخصه محیطی و نصب و بهره برداری
  • در جه حفاظت IP
  • روش نصب
  • رده عایقی
  • رژیم کاری
  • رده ضد انفجار

و…

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.