پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
دانلود فایل ورد موتور القایی
مقدمه
با گسترش شبکه‌های جریان متناوب و استفاده از برق سه فاز به عنوان برق صنعتی، امروزه قسمت عمده‌ای از موتورهای الکتریکی از نوع جریان متناوب سه فاز هستند و در مراکز شهری و صنعتی بطور وسیعی از موتورهای القایی استفاده می‌کنند، زیرا قیمت آن مناسب، ساختمان آن ساده و هزینه نگهداری آن کم است. همچنین در مناطق روستایی و کشاورزی نیز موتورهای بزرگ جهت پمپ کردن چاه‌های آب مورد استفاده قرار می‌گیرند .
ماشین‌های الکتریکی سه فاز به دو گروه اصلی (ماشین‌های سنکرون و ماشین‌های القایی) دسته بندی می شوند که از نظر ساختمان طرز کار و کاربرد تفاوت‌های زیادی دارند. اما اساس کار هر دوی آنها ایجاد میدان دوار است. روشهای راه‌اندازی موتورهای القایی با موتورهای سنکرون متفاوت است. در این پروژه به بررسی روشهای راه‌اندازی موتورها القایی و بهبود راه‌اندازی آنها می‌پردازیم.
فصل اول
ساختمان موتورهای القایی
استاتور موتورهای القایی همان ساختار فیزیکی ماشین های سنکرون را دارد، ولی ساختار روتورشان متفاوت است. شکل (1-1) یک استاتور دو قطبی را نشان می دهد. این استاتور ظاهر استاتور ماشین‌های سنکرون را دارد (و واقعاً هم همان است) دو نوع مختلف روتور موتور القایی وجود دارد که می‌تواند داخل استاتور قرار گیرد. یک نوع روتور قفس سنجابی، یا تنها روتور قفسی، و دیگری روتور سیم پیچی شده نامیده می شود.
شکل (1-2و3) روتورهای قفس سنجابی موتورهای القایی را نشان می دهد. روتور قفس سنجابی از یک دسته میله هادی تشکیل می شود که در شیارهای سطح روتور قرار دارند در دو طرف با حلقه های اتصال کوتاه کننده به هم متصل شده اند. این طرح به این دلیل روتور قفس سنجابی نامیده می شود که مجموعه میله های هادی شبیه چرخهایی هستند که سنجابها روی آن می‌دوند.
شکل1-3-(الف) برش یک موتور القایی قفس سنجابی کوچک.( با تشکر از شرکت Magentek ) (ب) برش یک موتور القایی قفس سنجابی بزرگ.( با تشکر از کمپانی جنرال الکتریک)
نوع دیگر روتور، روتور سیم پیچی شده است. روتور سیم پیچی شده مجموعه کاملی از سیم پیچهای سه فاز دارد، که مثل تصویر آینه ای سیم پیچهای استاتور بر روتور هستند. سیم پیچهای سه فاز روتور معمولاً اتصال ستاره(Y ) دارند و انتهای سه سیم روتور به حلقه های لغزان محور روتور متصل اند. سیم پیچهای روتور توسط جاروبکهای سوار بر حلقه های لغزان اتصال کوتاه می شوند. بنابراین جریانهای روتور موتورهای القایی با روتور سیم پیچی شده از طریق جاروبکهای استاتور قابل دسترسی اند و از همین جا می توان این جریانها را اندازه گرفت و مقاومتهای اضافی در مدار روتور گذاشت. می توان از این خصوصیات استفاده کرد و مشخصه گشتاور- سرعت موتور را تغییر داد. شکل(1-4) دو روتور سیم پیچی شده و شکل (1-5) یک موتور القایی با روتور سیم پیچی شده کامل را نشان می دهد.
شکل1-4-روتور سیم پیچی شده برای موتورهای القایی
شکل 1-5- برش یک موتور القایی با روتور سیم پیچی شده
موتور القایی با روتور سیم پیچی شده گرانتر از موتور القایی قفس سنجابی است، و به خاطر فرسایش ناشی از جاروبکها و حلقه های لغزان نگهداری اش سخت تر است به همین خاطر موتورهای القایی با روتور سیم پیچی شده به ندرت به کار می روند. موتورهای الکتریکی سه فاز انواع روتور قفسی سنجابی (قفسی) از مسائلی که در تعیین اساس رفتار موتورهای القایی حایز اهمیّت است مقادیر مقاومت های اهمی و القایی فازی روتور می باشد0معمولاً در هنگام راه اندازی مقدار مقاومت القایی فازی مدار روتور از مقاومت اهمی فازی آن چند برابر بزرگتر می باشد که این نوع طراحی برای کاهش مقدار گشتاور و راه اندازی مورد نیاز می باشد ولی از معایب آن افزایش جریان راه اندازی تا چندین برابر جریان نامی خواهد بود که اگر مقدارمقاومت اهمی را تا نزدیکی مقدار مقاومت القایی افزایش دهیم در این صورت می توانیم مقدار جریان راه اندازی را تا حد زیادی کاهش دهیم ولی از سوی دیگر گشتاور راه اندازی مورد نیاز موتور تا حد زیادی افزایش خواهد یافت 0 به همین منظور برای افزایش مقدار مقاومت اهمی فازی روتور به جای استفاده از آلومینیوم خالص در ساخت میله های قفس روتور از جنس خاصی که از آلیاژهای آلومینیوم می باشد استفاده می نماییم تا مقاومت اهمی بیشتری به وجود آید که در نتیجه با افزایش مقاومت اهمی روتور مقدار اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان روتور کاسته شده و ضریب قدرت در روتور افزایش می یابد و با افزایش ضریب قدرت مقدار توان حقیقی روتور افزایش یافته و گشتاور راه اندازی بالاتری به دست خواهد آمد . البته انجام این عمل دارای معایبی می باشد زیرا با افزایش مقاومت اهمی میزان تلفات نیز بیشتر خواهد شد و راندمان سیستم پایین می آید . بنابراین معمولاً برای بدست آوردن مقاومت اهمی و القایی مورد نیاز از آلیاژ آلومینیوم استفاده نمینماییم بلکه با ابعاد میله های روتور قفسی و عمق شیارهای روتور و یا تغییر شکل هندسی آنها خواسته خویش را اعمال می نماییم0 در نتیجه اتحادیه N.E.M.A روتورهای قفس سنجابی را در چهار گروه دسته بندی می نمایند که این چهار گروه A,B,C,D هر کدام دارای مشخصات و کاربردهای ویژه ای بوده که متناسب با گشتاور راه اندازی و جریان مربوط به راه اندازی در هر کدام می باشد . به طور کلی می توان مشخصات هر کدام از این گروه ها را به این صورت بیان نمود : در طراحی N.E.M.A گروه A از میله های بزرگ در نزدیکی سطح استفاده می گردد که در نتیجه آن روتور با امپدانس پایین خواهیم داشت 0 در طراحی N.E.M.A گروه B از میله های بزرگ و در عمق با شیار عمیق استفاده می شود که در نتیجه آن راکتانس روتور افزایش خواهد یافت. در طراحی N.E.M.A گروه C از روتور دوقفسه ای یا روتورهای با امپدانس دوگانه استفاده می گردد0 در طراحی N.E.M.A گروهD از میله های کوچک و با شیارهای کم عمق و نزدیک به سطح استفاده می نماییم که در این صورت مقاومت روتور افزایش می یابد . برای توضیح عملکرد این گروه ها به این صورت عمل می نماییم که با توجه به این که مقاومت القایی همان شکل منتقل شده مقدار فوران نشتی یا فوران پراکندگی می باشد . خطوط نشتی مربوط به شارهای مغناطیسی روتور می باشد که سیم پیچهای استاتور را قطع نمی نماید . بنابر این اگر میله های روتور یا قسمتی از آنها دورتر باشد مقدار فوران پراکندگی بیشتر خواهد شد0 زیرا مقدار کمتری از خطوط مغناطیسی روتور به سیم پیچهای استاتور می رسد بنابراین اگر میله های یک روتور قفسی سنجابی دارای عمق کم و نزدیک به سطح آن باشد مقدار فوران پراکندگی ، کوچک خواهد بود و مقدار مقاومت القایی در مدار معادل کوچکتر می باشد . از طرف دیگر اگر میله های روتور در عمق بیشتری نسبت به سطح آن قرار داشته باشد میدان پراکندگی بزرگتری به وجود خواهد آمد و در نتیجه مقاومت القایی یا راکتانس روتور بزرگتر خواهد شد0 از سوی دیگر بزرگی و کوچکی میله ها در مقدار مقاومت اهمی مؤثر می باشند زیرا مقدار مقاومت با سطح هادی نسبت عکس دارد بنابراین اگر به عنوان مثال روتور دارای میله های بزرگ و نزدیک به سطح آن باشد در این طراحی مقاومت اهمی کم (به علّت سطح مقطع بزرگ آن ) و راکتانس پراکندگی و در نتیجه مقاومت القایی کم خواهد شد. (به علت نزدیکی میله ها به سطح) بنابراین به علت مقاومت اهمی کوچک مقدار گشتاور بحرانی یا گشتاور شکست به سرعت سنکرون بسیار نزدیک می گردد و در نتیجه موتور دارای راندمان بالاتری می باشد0در نهایت چون مقدار مقاومت اهمی کوچک می باشد ، گشتاور راه اندازی موتور مقدار کمی خواهد شد و جریان راه اندازی زیاد می شود 0 که در این نوع طراحی روتور در استاندارد ملی سازندگان وسایل الکتریکی N.E.M.A گروه A می گویند که در حال حاضر اغلب موتورهای القایی دارای این کلاس طراحی می باشند که مشخصات آن با موتور دارای روتور سیم پیچی شده به هم شبیه است0 حال اگر روتور دارای میله های کوچک نزدیک به سطح باشد به علت کوچکی سطح مقطع میله ها مقدار مقاومت اهمی آن زیاد شده و از طرفی چون میله ها در عمق کم و نزدیک به سطح قرار دارند میزان خطوط پراکندگی نیز کم می باشد. بنابراین گشتاور راه اندازی این موتورها دارای مقدار بسیار زیادی می باشد و گشتاور بحرانی آنها در لغزش های بالا ( سرعت کم ) رخ می دهد ولی مقدار جریان راه اندازی در آنها نسبتاً کوچک می گردد که به این طراحی در N.E.M.A گروه D گفته می شود. طراحی با میله های عمیق و دوقفسه های: اصولاً هر دو طراحی توضیح داده شده در بالا (گروههایA وD) مشابه یک موتور که دارای روتور سیم پیچی شده و با دو دسته مقاومت متفاوت روتور می باشد. حال طراحی نوعی روتور مطلوب است که دارای گشتاور راه اندازی زیاد و جریان راه اندازی کم طراحی در گروه D را با لغزش کار عادی کم و راندمان زیاد طراحی در گروه A را ناشی از گشتاور راه اندازی کم و جریان راه اندازی زیاد می باشد را به یکدیگر ترکیب نماید؟ ایجاد مقاومت اهمی روتور با به کار بردن میله در شیار های عمیق روتور و یا روتور دو قفسه ای امکان پذیر می باشد . اساس طراحی روتور با شیار عمیق در لغزش کم و فرکانس بسیارکوچک روتور می باشد و مقدار مقاومت القایی موازی شده در میله‌ها در مقایسه با مقدار مقاومت اهمی آنها بسیار کوچک است. در این نوع طراحی مقدار امپدانس تمام قسمتهای میله تقریباً با هم برابر می باشند یعنی جریان از تمام قسمتهای میله به طور یکسان عبور می نماید . سطح مقطع بزرگ ، مقاومت اهمی روتور را بسیار کوچک می نمایدو در نتیجه مقدار راندمان در لغزشهای کم (سرعتهای زیاد ) بالا می رود . در لغزشهای بزرگ (هنگام راه اندازی ) مقدار مقاومت القایی در مقایسه با مقاومت اهمی میله های روتور دارای مقادیر بزرگی می باشد و این بدان معناست که تمام جریانها مجبور به گذشتن از قسمتهایی که دارای مقاومت القایی کوچک که به سیم پیچ های استاتور نزدیکتر هستند ، می باشند. از طرفی چون سطح مقطع میله ها کوچک می باشد، مقاومت اهمی روتور بیشتر از حالت قبل است که در نتیجه این مسائل، گشتاور راه اندازی نسبتاً بزرگ شده و جریان راه اندازی کمتری نسبت به کلاس A به وجود می آید. عیب روتورهای دوقفسه ای در این است که از انواع روتور های قفس سنجابی دیگر گرانتر بوده اما طراحی آنها از روتور سیم پیچی شده ارزانتر می باشند0 ظمناً در موتورهای با روتور دو قفس به دلیل بزرگ بودن سطح شیارهای آنها ، میزان خطوط پراکندگی بیشتر بوده و نتیجتاً میدان پراکندگی به وجود می آید و هنگامی که موتور در نقطه نامی کار می نماید مقدار ضریب قدرت و راندمان موتور مقدار تقریباً کمی می باشد0 نمونه کاربردهای موتورهای القایی با روتور قفس سنجابی(قفسی): به علّت مزایای زیادی که موتور های القایی قفسی دارا می باشند استفاده های زیادی از این موتورها می‌گردد.
توجه: اشکال مورد استفاده در فایل در سایت قرار داده نشده است.
| فرمت فایل: Word (قابل ویرایش) |
| تعداد صفحات: 121 |
| حجم: 4.52 مگابایت |