نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

انواع موتورهای الکتریکی

انواع موتورهای الکتریکی به چند دسته تقسیم می‌شود:

  • موتور DC
  • موتور AC
  • موتور سنکرون
  • موتور های مخصوص

معرفی موتورهای DC:

موتور های DC  تنوع زیادی در صنعت دارند.

به دلیل وجود جاروبک هزینه تعمیر و نگهداری بالایی دارند.

نکته مثبت موتور های DC  در این است که گشتاور بالایی دارند.

اما موتور های AC گشتاور پایینی دارند که از طریق اینورتر میتوان به گشتاور دلخواه رسید.

موتور های DC

موتور های DC  به پنج دسته:

  • تحریک مستقل

در این نوع موتور 2 بخش سیم پیچ داریم، یکی برای استاتور و یکی برای رتور که هیچ ارتباطی با یکدیگر ندارد.

  • تحریک مستقیم

در این نوع موتورهای الکتریکی از نوع DC بخش تحریک و بخش روتور با هم به صورت سری قرار می‌گیرد.

برای اینکار از خاصیت پسماند مغناطیسی استفاده می‌کنند.

  • کمپوند اضافی
  • کمپوند نقصانی
  • موتور PMDC

موتور آسنکرون:

فرض کنید شما یک ولتاژ و جریانی به موتور می‌دهید و انتظار دارید با سرعت 3000RPM بچرخد.

ولی در عمل می‌بینید با سرعت 2000RPM می‌چرخد.

اصطلاحا گفته می‌شود سرعت واقعی حرکت موتور با سرعت سنکرون میدان مغناطیسی که در استاتور داریم سنکرون نیست.

موتورهای الکتریکی AC آسنکرون به دو دسته تکفاز و سه فاز تقسیم می‌شود.

موتور آسنکرون

موتور AC آسنکرون تکفاز:

  • موتور راه انداز مقاومتی
  • با خازن راه انداز
  • دو خازنی
  • با خازن دائم
  • قطب چاک دار

موتور AC آسنکرون سه‌فاز:

  • رتور قفسی ( قفس سنجابی)
  • رتور سیم پیچی شده

موتور سنکرون:

مهمترین ویژگی این موتورهای الکتریکی این است که ضریب قدرت خوبی دارد.

همچنین دارای سرعت دقیقی است.

موتور سنکرون

موتور های مخصوص:

  • موتور یونیورسال:

هم با ولتاژ DC و هم با ولتاژ AC کار می‌کند.

این موتور ها گشتاور راه اندازی بالایی دارند که در لحظه اول با قدرت و شتاب بالا شروع به کار می‌کند.

  • سروو موتورها:

در موتور های معمولی ما فقط سرعت و گشتاور را کنترل می‌کنیم.

ولی در سرو موتور ها هم پوزیشن و هم گشتاور و هم سرعت به طور دقیق کنترل می‌شود.

سروو موتور

  • استپ موتورها:

سرعت و گشتاور پایین تری نسبت به سرو موتور ها دارا می‌باشد.

همچنین حرارت بالاتر و قیمت پایین تری دارد.

مناسب برای کار هایی است که دقت پایین تری دارا می‌باشند.

استپ موتور

  • موتور خطی

وقتی به آن ولتاژ می‌دهیم به صورت خطی جلو و عقب می‌رود و حرکت دورانی ندارد.

 

 

 

 

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

موتور یونیورسال

موتور یونیورسال یک نوع موتور الکتریکی است که می‌تواند بر روی هر دو توان AC یا DC کار کند.

این موتور سری ترکیبی است که از یک الکترومغناطیس به عنوان استاتور برای ایجاد میدان مغناطیسی استفاده می‌کند.

در آن کویل‌های میدان استاتور با مجموعه سیم پیچ‌های روتور از طریق یک سوئیچ متصل می‌شوند.

آشنایی با عملکرد موتور یونیورسال :

این موتورها اغلب به عنوان موتور سری AC شناخته می‌شوند.

موتور یونیورسال بسیار شبیه به موتور سری DC در ساختار آن‌ها است.

اما برای عملکرد بهتر موتور با توان AC اصلاح شده است.

این نوع موتور الکتریکی می‌تواند به خوبی در AC عمل کند.

موتور یونیورسال دارای گشتاور بالایی هستند که می‌توانند با سرعت بالا کار کنند و داری وزن کم و فشرده هستند.

آنها معمولا در بسیاری از لوازم خانگی استفاده می شوند.

موتور یونیورسال کنترل نسبتا آسانی دارد که با استفاده از سیم‌پیچ یا الکترونیک کنترل می‌شود.

به طور معمول هم از نظر پژواک و هم الکترومغناطیسی بسیار پر سر و صدا هستند.

موتور یونیورسال

اگر یک موتور DC را با برق AC راه‌اندازی کنیم چه اتفاقی می‌افتد؟

  • از آنجا که جهت هر دو جریان (یعنی جریان آرمیچر و میدان) در در یک زمان برعکس می‌شود، منبع تغذیه یک گشتاور یک طرفه تولید می‌کند.
  • به دلیل وجود جریان متناوب، جریان‌های گردابی در هسته‌های یوغ و میدان القا می‌شوند. که منجر به گرم شدن بیش از حد هسته‌های یوغ و میدان می‌شود.
  • با توجه به اندوکتانس زیاد در میدان و مدار آرمیچر، ضریب توان بسیار کم می‌شود.
  • جرقه در جاروبک‌های موتور سری DC وجود خواهد داشت.

برای اطمینان از عملکرد مطلوب موتور یونیورسال در منبع تغذیه AC، برخی تغییرات لازم است:

در اولین قدم راکتانس سیم پیچ‌های میدان و آرميچر باید تا حد امکان کاهش یابد.

راکتانس سیم پیچ میدان سری در موتور یونیورسال را می‌توان با استفاده از دورهاي کمتر سیم، تا حدودی کاهش داد.

با این حال، ازبین بردن افت ولتاژ راکتانس به دلیل میدان سری عملی نخواهد بود.

این امر باعث حذف میدان مغناطیسی نیز می‌شود.

افت ولتاژ راکتانس ناشی از سیم‌پیچ آرميچر را می‌توان با استفاده از یک سیم‌پیچ جبران‌کننده عملاً از بین برد.

سیم‌پیچ جبران‌کننده در موتور یونیورسال به طور سری با سیم‌پیچ آرميچر (جبران رسانایی) متصل شده است.

به گونه‌ای تنظیم شده که چرخش‌های جریان سیم‌پیچ جبران کننده با چرخش جریان آرميچر مخالفت و آن را خنثی می‌کند.

برای تحقق بخشیدن به این جبران، سیم پیچ جبران کننده با 90 درجه الکتریکی از سیم پیچ میدان نصب می‌شود.

ازآن‌جا که موتور مورد استفاده دراین آزمایش موتور 4 قطبی مي‌باشد، تغییر مکان مکانیکی 45 درجه است.

این به این دلیل است که میدان موتور يونيورسال با کاهش واکنش‌پذیری سیم پیچ میدان سری ضعیف می‌شود.

موتور یونیورسال

اگر سیم‌پیچ جبران‌کننده کوتاه باشد، جریان‌های متناوب در آرميچر با عمل ترانسفورماتور به سیم‌پیچ جبران‌کننده کوتاه شده القا می‌شود.

بنابراین، واكنش جریان‌های آرميچر را لغو می‌کنند.

برای کاهش تلفات ناشی از پسماند و جریان‌های گردابی، ساختار میدان در موتورهای یونیورسال ورقه ورقه می‌شود.

تعداد کمی از موتورهای يونيورسال با همان سرعت DC در مد AC کار می‌کنند.

اینکه آیا روی AC یا DC سریع‌تر کارمی‌کند، مسئله طراحی است.

با توجه به واکنش‌پذیری این سیم پیچ‌ها، جریان اوليه AC همیشه کمتر از جریان اوليه DC خواهد بود.

درنتیجه، گشتاور راه‌اندازي در جریان برق AC کمتر از گشتاور راه‌اندازي در برق DC خواهد بود.

کاربرد موتور یونیورسال :

موتور یونیورسال AC/DC در ابزارهای قابل حمل مانند مته‌های برقی، اره‌ها، سنباده‌ها و غیره یافت می‌شود.

در لوازم خانگی مانند:

  • جاروبرقی
  • میکسر برقی
  • مخلوط کن و غیره

که در آن‌ها سرعت بالا، قدرت و اندازه کوچک یک مزیت است مورد استفاده قرار می‌گیرد.

موتور يونيورسال درواقع یک موتور DC سری است که مخصوص کارکرد AC و همچنین DC طراحی شده است.

موتور یونیورسال

معایب موتور یونیورسال

از معایب موتور یونیورسال ، مشکلات تعمیر و نگهداری آن است.

عمر کوتاه ناشی از کموتاتور، همچنین تداخل الکترومغناطیسی (EMI) به علت جرقه‌زدن، از مشکلات دیگر آن است.

جاروبک‌های کموتاتور به تعمیر و نگهداری نسبتاً زیادی نیاز دارد.

موتور یونیورسال مناسب برای دستگاه‌هایی مانند میکسر و ابزار برقی استفاده می‌شود.

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

موتور DC (جریان مستقیم)

موتور جریان مستقیم (DC) ، موتور الکتریکی است که با جریان مستقیم کار می‌کند. الکتروموتور DC ، انرژی الکتریکیِ جریان مستقیم را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند.

اساس کار موتور DC

سیم پیچ استاتور موتور‌ DC توسط یک منبع خارجی تغذیه می‌شود.

در نتیجه در آن جریان جاری شده و میدان یکنواختی را زیر قطب‌ها به وجود می‌آورد.

حال اگر آرمیچر نیز توسط منبع خارجی و یا جریان خود استاتور تغذیه شود یک میدان مغناطیسی در آرمیچر نیز پدید خواهد آمد. از برهم کنش میدان‌های استاتور و آرمیچر، چرخش حاصل می‌شود که نتیجه آن تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی خواهد بود.

ماشین‌های DC از سه قسمت عمده به صورت زیر تشکیل شده اند:

  •  استاتور
  •  روتور
  •  جاروبک و نگهدارنده

۱- استاتور موتور DC

سیم پیچ میدان به دو سیم پیچ سری و شنت تقسیم می‌گردد هسته آهنی و فریم موتور اجزای اصلی استاتور هستند.

در موتورهای بزرگ‌تر قطب کمکی و سیم پیچی جبرانگر نیز به این اجزا افزوده می‌گردد.

۲- روتور موتور DC

روتور موتور DC که به عنوان آرمیچر نیز شناخته می‌شود در شکل مقابل آورده شده است.

اجزای اصلی روتور هسته سیم پیچی و یاتاقان‌ها هستند. روتور قسمت گردان ماشین DC است.

۳- مکانیزم‌های جاروبک و نگهدارنده جاروبک

جاروبک وظیفه انتقال جریان به کلکتور گردان را بر عهده دارد. جاروبک و کلکتور عامل یکسو کردن گشتاور در موتور DC هستند.

موتور DC

این موتور دارای انواع مختلفی می‌باشد که در زیر به بررسی هر یک می‌پردازیم.

الکتروموتور DC سری:

موتور جریان مستقیم سری دارای گشتاور راه‌انداز بالا بوده است.

از این رو در صنایعی که نیاز به گشتاور راه‌اندازی بالایی می‌باشد. مانند:

  • پرس‌های ضربه‌ای
  • جرثقیل ها
  • بالابر هیدرولیک
  • آسانسور مورد استفاده قرار می‌گیرد.

همچنین از این نوع الکتروموتور در لوکوموتیوهای شهری (مترو و تراموا) استفاده می‌شود. به آن اصطلاحا موتور کششی یا اصطحکاکی (Traction Motor) نیز گفته می‌شود.

الکتروموتور DC شنت:

موتور DC شنت یا موازی دارای گشتاور حرکتی حداکثر در دور نامی می‌باشد.

به همین خاطر در کاربردهایی چون هواکش‌های صنعتی و دمنده‌ها و… مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این نوع موتورها نباید در زیر بار سنگین راه اندازی شوند چون جریان آرمیچر آنها بیش از حد بالا رفته و به موتور صدمه وارد می‌شود.

الکتروموتور DC کمپوند:

الکتروموتور یا موتور الکتریکی کمپوند خصوصیات هر دو الکتروموتور سری والکتروموتور شنت را دارد.

این نوع الکتروموتور به دو دسته زیر تقسیم می‌شود:

الکتروموتور DC کمپوند اضافی:

این نوع الکتروموتور در مواردی به کار می رود که خصوصیات موتور سری لازم باشد ولی با برداشتن بار، موتور غیر قابل کنترل نشود و دور آن خیلی بالا نرود. مانند دستگاه های تراش که در هر دوره کاری بی بار شده و سپس در بار کامل قرار می‌گیرد.

الکتروموتور DC کمپوند نقصانی:

این نوع  از الکتروموتور در مواردی به کار می‌رود که به سرعت تقریبا ثابت نیاز باشد (در بارهای کمتر از بار نامی) لذا معمولا از این نوع موتور در آزمایشگاه‌ها برای تامین دور ثابت استفاده می‌شود.

در صنایع مختلف معمولا به جای استفاده از الکتروموتور DC از موتور کمپوند اضافی (که خیلی شبیه سری طراحی شده) استفاده می‌شود.
امروزه استفاده از موتور جریان مستقیم با توجه به کنترل الکتروموتورهای آسنکرون توسط اینورترهای فرکانسی به جز موارد نادر به شدت کاهش یافته از محاسن موتور DC گشتاور بالاتر نسبت به الکتروموتورهای آسنکرون و از عیوب موتور DC استهلاک و هزینه تعمیر بالا می‌باشد.

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

تفاوت سروو موتور و استپر موتور و موتور dc

برای انتخاب بین موتور dc، سروو موتور و استپر موتور در یک طراحی باید از تفاوت موتورها اطلاع داشته باشیم تا باتوجه به فاکتورهای متفاوت و اساسی از جمله:

  • سرعت
  • گشتاور
  • شتاب و هزینه گزینه مناسب را انتخاب نماییم.

در زیر برای روشن شدن تفاوت موتورها ، توضیح مختصری از ویژگی‌ها و نحوه عملکرد هر کدام داده می‌شود.

تفاوت موتورها

موتور dc:

موتورهای DC موتورهایی با کارکرد يكنواخت هستند که با اعمال ولتاژ dc به آن‌ها شروع به چرخش کرده است.

این چرخش تا زمانی‌ که ولتاژ به آن‌ها اعمال می‌شود ادامه دارد.

این موتورها عموما برای سرعت‌های بالا استفاده می‌شوند.

سرعت این موتورها با استفاده از PWM (مدولاسیون عرض پالس) ولتاژ ورودی کنترل می‌شود.

همچنین با تغییر جریان خروجی، می‌توان گشتاور را نیز کنترل کرد.

اما دقت سروو موتور و استپر موتور را ندارند. که عامل اصلی تفاوت موتورها همین دقت در حرکت است.

از این نوع موتورها در فن رایانه‌ها، در ساخت درب‌های اتوماتیک، کوادکوپترها و … استفاده می‌شود.

در شکل زیر نمای داخلی و اجزای سازنده یک موتور DC برای درک بهتر تفاوت موتورها نشان داده شده است.

تفاوت سروو موتور و استپر موتور و موتور dc

سرووموتور:

سرووموتورها را در هر جایی که الکتروموتورها کاربرد دارند، می‌توان استفاده کرد.

اما به دلیل قیمت بالای آن نسب به الکتروموتورها، تنها در جاهایی از سروو موتور استفاده می‌شود که با الکتروموتور‌های معمولی کار به خوبی انجام نمی‌شود و نیاز به دقت و سرعت عمل بالایی داریم.

در اصل سرووموتور یک نوع خاصی از الکتروموتور است که توسط مدارات الکترونیکی که وظیفه دقت دادن به الکتروموتور را بر عهده دارند. در اصل حرکت شفت موتور را تحت کنترل قرار داده و در نتیجه سرعت دورانی و خطی را خیلی دقیق کنترل می‌کنند.

این کنترل شامل کنترل زاویه، شتاب، سرعت و … می‌باشد.

سروو موتورها در انواع گیربکس‌دار و بدون گیربکس وجود دارند و در توان‌های خیلی کوچک تا بزرگ تولید می‌شوند.

تفاوت این موتورها عموما در پروژه‌های رباتیک و تجهیزات مکاترونیکی، توان‌های پایین استفاده شده و در ساخت تجهیزات صنعتی مانند دستگاه‌های CNC هم از توان‌های بالا استفاده می‌شود.

تفاوت سروو موتور و استپر موتور و موتور dc

استپر موتور:

موتورهای استپر یک موتور ترکیبی از موتورهای الکتریکی جریان مستقیم و سلونوئیدها هستند که توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای کنترل می‌شود.

استپرموتورها از مواد فرومغناطیسی با شکاف هوایی مشخص برای توصیف موقعیت استفاده می‌کنند.

هر پالس ارسالی به موتور، سبب حرکت محور موتور تا زاویه‌ای معین شده که این زاویه، زاویه استپ نامیده می‌شود.

در حقیقت این موتورها به صورت یک بیتی و دوبیتی هستند.

موتورهای یک بیتی هر سیم‌پیچ یک پالس را دریافت می‌کند و همان پالس باعث حرکت موتور می‌شود.

این در حالی است که موتورهای دو بیتی دارای دو سیم‌پیچ‌اند که هر لحظه توسط یکی از سیم‌پیچ‌ها دریافت می‌شود.

موتور به‌طور منظم و پشت سر هم  در جهت عقربه ساعت یا خلاف جهت عقربه ساعت حرکت می‌کند.

استپرموتور تعداد زیادی (حدود 50 تا 100) قطب دارد که جفت‌های مغناطیسی به وسیله آهنربای مغناطیسی یا جریان الکتریکی تولید می‌شوند.

اما سروو موتور قطب کمتری (معمولا بین 4 الی 12 عدد) دارد.

برای هر قطب یک نقطه استپ برای شفت موتور وجود دارد.

تعداد بیشتر قطب‌ها به موتور اجازه می‌دهد تا بین هر قطب، بدون نیاز به فیدبک، دقیق‌تر و صحیح‌تر حرکت کند.

سرووموتورها اغلب نیاز به انکدر دورانی دارند تا موقعیت شفت موتور را شناسایی کنند، مخصوصا اگر نیاز به جا به جایی‌های دقیق باشد.

تفاوت سروو موتور و استپر موتور و موتور dc

تفاوت این موتورها بدین صورت است که هدایت کردن موتور به یک موقعیت دقیق با استفاده از سرووموتور بسیار ساده‌تر از یک استپر موتور است.

با یک استپر موتور یک پالس تکی، درایو شفت موتور را یک استپ (از این قطب به قطب بعدی) حرکت می‌دهد.

چون اندازه یک گام در یک موتور، ثابت و بسته به تعداد پالس‌های ارسالی دارد.

اما سرووموتور اختلاف بین موقعیت فعلی انکدر و موقعیتی که فرمان حرکت به آن موقعیت را گرفته، خوانده و جریانی که نیاز است به موقعیت دلخواه برسد را تامین می‌کند.

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

انواع موتور جریان مستقیم DC

انواع موتور جریان مستقیم DC را می‌توان به 3 گروه زیر دسته بندی کرد:

 موتورهای جاروبک دار (Brushed Motor)

در این موتورها، میدان مغناطیسی در روتور سیم‌پیچی با عبور جریان الکتریکی از کموتاتورها و جاروبک‌های کربنی تولید می‌شود. به این علت این نوع از موتورها را جاروبک دار می‌نامند.

کموتاتور (Commutator) یک حلقه‌ی رسانای استوانه‌ای لغزان و دارای شکاف است.

هر قسمت از حلقه به انتهای هر یک از سیم‌پیچ‌های آرمیچر متصل می‌شود.

حلقه‌ رسانای کموتاتور معمولا از جنس مس ساخته می‌شود.

جاروبک‌ها (Brush) سیم‌پیچ‌های آرمیچر را از طریق کموتاتور به ترمینال خارجی موتور متصل می‌کنند.

فشار جاروبک به کموتاتور باید به اندازه‌ی کافی باشد، زیرا فشار پایین منجر به تماس ضعیف شده و در نهایت جرقه‌ی شدید و سوختن کموتاتور را به دنبال خواهد داشت.

در مقابل، فشار زیاد هم منجر به حرارت بیش از حد کموتاتور می‌شود.

برای تولید میدان مغناطیسی در این موتورها می‌توان از سیم‌پیچ‌های میدان استاتور یا آهن‌رباهای دائمی استفاده کرد.

انواع موتور جریان مستقیم DC

  • موتور بدون جاروبک یا براشلس (Brushless Motor)

این موتورها از یک آهن‌ربای دائمی به عنوان روتور خارجی خود استفاده کرده و یک میدان مغناطیسی را در روتور ایجاد می‌کنند. در یک موتور بدون جاروبک، آهن‌رباهای دائمی روی روتور و آهن‌رباهای الکتریکی روی استاتور قرار می‌گیرند.

سپس از یک سیستم متصل به ترانزیستورهای توان بالا برای شارژ آهن‌رباهای الکتریکی استفاده می‌شود.

دقت و بازدهی این موتورها نسبت به موتورهای جاروبک‌دار بیشتر است.

همچنین به دلیل ساختار این موتورها و عدم حضور جاروبک کربنی، جرقه‌ای زده نشده و نویز الکتریکی کمتری هم ایجاد خواهد شد.

هم‌چنین به دلیل وجود آهن‌رباهای الکتریکی روی استاتور، راحت‌تر خنک می‌شوند.

انواع موتور جریان مستقیم DC

  •  سروو موتور (Servo Motor)

انواع موتور جریان مستقیم DC شامل سروو موتور نیز می‌شود، چون سروو موتورها اینرسی کمی دارند، سرعت آن‌ها در کمترین زمان ممکن می‌تواند تغییر کند.

به همین دلیل، کاربرد سروو موتورها بیشتر از سایر موتورها است.

این نوع موتور به وسیله یک سیستم کنترل فیدبک، موقعیت دستگاه و همچنین قدرت و سرعت آن را تغییر می‌دهد.

سیستم کنترل فیدبک، سیستمی است که یک ورودی مرجع را با ورودی های تحت کنترل مقایسه می‌کند.

با استفاده از اختلاف میان این دو مقدار، یک رابطه از پیش تعیین شده را بین آن‌ها برقرار می‌کند.

این رابطه را برای کاربردهای مختلف سازندگان سیستم تعریف می‌کنند.

سروو موتورهای DC خود به انواع دیگری تقسیم می‌شوند که عبارتند از:

  • سروو موتور کنترل موازی
  • سروو موتور تحریک ثابت
  • موتورهای سری
  • موتورهای سری چاک‌دار

انواع موتور جریان مستقیم DC

بعضی از مزایای سروو موتورهای DC عبارتند از:

  • کنترل دقیق سرعت چرخش در هر دو جهت
  • نسبت گشتاور به اینرسی بالا
  • زمان پاسخ‌گویی سریع
  • امکان تغییر جهت سریع چرخش
نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

موتور سنکرون

موتور سنکرون دسته‌ای از موتورهای الکتریکی هستند که رتور در آن‌ها با سرعت ثابتی می‌چرخد.

در واقع این سرعت ثابت همان سرعت میدان مغناطیسی دوار استاتور است.

البته ثابت به این معنی که در صورت تغییر میزان بار مکانیکی روی شفت، سرعت موتور سنکرون تغییر نخواهد کرد.

اگر بخواهیم سرعت موتور را تغییر دهیم می‌بایست فرکانس تغذیه را تغییر دهیم.

روش دیگر برای تعیین سرعت چرخش روتور، تغییر تعداد قطب هاست.

البته تعداد قطب‌ها جزو ویژگی‌های ذاتی موتور بوده و در زمان ساخت با توجه به نوع سیم پیچی استاتور مشخص می‌شود.

معمولاً در روتور موتورهای سنکرون علاوه بر آهن‌ربا حلقه‌های اتصال کوتاه نیز وجود دارد .

مانند موتورهای رتور قفسی این حلقه‌ها باعث می‌شود تا در لحظه راه‌اندازی سرعت روتور به سرعت سنکرون نزدیک شود و سپس به سرعت سنکرون برسد.

این حلقه‌ها علاوه بر راه اندازی باعث مقاومت بیشتر موتور در برابر شوک بار و بار اضافی می‌شود.

موتور سنکرون

موتور سنکرون چگونه کار می‌کند

این بخش را می‌توان به دو شکل مجزا در قالب ژنراتور و موتور توضیح داد.

هدف از این قسمت آشنایی اجمالی با نحوه عملکرد ماشین سنکرون می‌باشد تا بتوانیم در ادامه اطلاعات مفیدتری را در اختیار شما عزیزان قرار دهیم.

نحوه عملکرد ژنراتور سنکرون

در ابتدا جریان مستقیم DC توسط ما به سیم‌پیچ روتور ژنراتور سنکرون تزریق می‌شود تا یک میدان مغناطیسی اطراف روتور ایجاد نماید.

از آنجایی‌که این روتور به‌وسیله یک نیروی خارجی (توربین) به چرخش در می‌آید.

بنابراین یک میدان مغناطیسی چرخان در درون ژنراتور شکل خواهد گرفت.

این میدان چرخان در هر لحظه در حال قطع هادی‌های قرار گرفته در استاتور می‌باشد.

به همین دلیل انتظار القای ولتاژ سه‌فاز متعادل در سیم‌پیچ‌های استاتور امری دور از ذهن نیست.

در این مسیر هرچقدر سرعت چرخش روتور بیشتر باشد، فرکانس و میزان برق تولید شده توسط ژنراتور سنکرون هم بیشتر می‌شود.

 

نحوه عملکرد موتور سنکرون

مسلماً در حالت موتوری شرایط برعکس حالت ژنراتوری می‌باشد.

یعنی به‌صورت کلی در این بخش ما به روتور و استاتور ولتاژ تزریق می‌کنیم و از سوی دیگر انتظار ایجاد نیروی چرخشی را داریم.

هنگام وصل استاتور به شبکه سه‌فاز (AC)، یک میدان دوار مغناطیسی که سرعت آن متناسب با فرکانس شبکه و تعداد قطب‌های استاتور است در آن به وجود آمده و شروع به جاروب نمودن سطح روتور می‌نماید.

در این حالت (قبل از آنکه به روتور ولتاژ DC اعمال نماییم) قطب‌های روتور از طریق قطب‌های غیر همنام استاتور جذب می‌شود.

همچنین لحظه‌ای بعد مجدداً این قطب‌ها به‌وسیله قطب‌های همنام استاتور دفع خواهند شد.

پس میانگین گشتاور صفر بوده و روتور حرکت نمی‌کند.

از طرف دیگر قطب‌های روتور به دلیل سنگینی و اینرسی موجود در آن نمی‌توانند به‌سرعت همراه میدان دوار استاتور بچرخند.

پس باید به طریقی (راه‌انداز) ابتدا سرعت روتور را به نزدیکی سرعت میدان دوار استاتور رسانده شود.

در آن حین انتظار همگام شدن رتور با استاتور را داشته باشیم.

پس از استفاده از روش‌های راه‌انداز مانند؛

  • مبدل فرکانسی
  • استارت به شکل موتور القایی
  • سیم‌پیچ‌های میراکننده و …

در این حالت اگر همه چیز مناسب باشد روتور موتور ما با سرعت سنکرون (سرعت دوار میدان مغناطیسی استاتور) به چرخش در خواهد آمد.

موتور سنکرون

کاربرد ماشین سنکرون

به‌صورت کلیدی مهم‌ترین ویژگی موتور سنکرون (بخصوص موتور آن) داشتن سرعت ثابت می‌باشد.

در اکثر کاربردهایی که در آن‌ها به‌سرعت ثابت و دقت بالا نیاز داریم. از این نوع ماشین استفاده می‌گردد.

کاربرد دیگر موتور سنکرون در راستای جبران سازی توان راکتیو، برای اصلاح Cos φ است.

در این حالت معمولاً باری بر روی موتور قرار نگرفته و یا درصورتی‌که باید موتور تحت بار عمل نماید آن را در مد «پرتحریک» قرار می‌دهند.

در این شرایط موتور سنکرون علاوه بر انجام تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی جنبشی در نقش یک خازن نیز در شبکه فعالیت خواهد نمود.

یکی دیگر از ویژگی‌های خوب این ماشین، سوئیچ ساده و سریع از حالت موتوری به حالت ژنراتوری می‌باشد.

به همین دلیل از ماشین‌های سنکرون در نیروگاه‌های آبی تلمبه‌ای استفاده می‌شود.

چرا که این ماشین‌ها به‌راحتی می‌توانند نقش ژنراتور را ایفا کنند.

به‌این‌ترتیب در ساعات کم‌مصرف، ماشین الکتریکی به‌صورت موتور عمل کرده و آب را به مخزن با ارتفاع بالا پمپ می‌کند.

سپس در ساعات پر مصرف با پایین آمدن آب به‌صورت ژنراتور عمل کرده و از شبکه پشتیبانی کنند.

 

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

موتور DC بدون جاروبک (BLDC)

موتور DC بدون جاروبک (BLDC) نوعی از موتورهای سنکرون هستند.

این موضوع به این معنی است که در موتور BLDC میدان مغناطیسی در روتور و استاتور با یک فرکانس ایجاد می­‌شوند.

انواع موتور DC بدون جاروبک دارای لغزش به آن مفهومی که در موتورهای القایی وجود دارد نمی‌­باشند.

موتورهای دی‌سی براش‌لس با منبع دی‌سی تغذیه می‌شوند که توسط اینورتر مجتمع برای به حرکت درآوردن موتور به سیگنال الکتریکی AC تبدیل می‌شود.

سنسورها و قطعات الکترونیکی دیگری نیز خروجی اینورتر را کنترل می‌نمایند.

موتورهای براش‌لس همچنین به صورت موتورهای پله‌ای وصف می‌شوند.

هر چند عنوان موتور پله‌ای برای آن دسته از موتورها به کار می‌رود که طراحی آن‌ها به گونه‌ای است که به حالت‌هایی عمل نمایند که روتور آن به سرعت در نقطه زاویه‌ای تعریف‌ شده بایستد.

موتورهای BLDC در انواع تکفاز، دو فاز و سه فاز وجود دارند.

مطابق نوع آن، استاتور دارای همان تعداد سیم‌پیچ می ­باشد.

علاوه بر این موتورهای سه فاز بیشترین رواج و مصرف را در بین انواع دیگر دارند.ساختمان موتور DC بدون جاروبک

اصول عملکرد موتور DC بدون جاروبک:

هما‌ن‌طور که از نام موتورهای DC بدون جاروبک مشخص است، برای عملکرد به جاروبک نیاز ندارند.

در موتورهای جریان مستقیم معمولی، جاروبک‌ها وظیفه رساندن جریان الکتریکی از طریق کموتاتورها به سیم‌پیچ‌های روتور را برعهده دارند.

پس چگونه موتور بدون جاروبک جریان را منتقل می‌کند؟

در واقع، در این نوع موتورها عمل انتقال جریان به سیم‌پیچ‌های روتور انجام نمی‌شود. زیرا سیم‌پیچ‌ها روی روتور قرار ندارند.

روتور از جنس مغناطیس دائم ساخته شده و سیم‌پیچ‌ها روی استاتور ثابت هستند و نمی‌چرخند، به همین دلیل نیاز به جاروبک برای عمل کموتاسیون وجود ندارد.

در موتورهای دارای جاروبک، عمل چرخش از طریق کنترل میدان مغناطیسی تولیدی به وسیله سیم‌پیچ روتور انجام می‌شود.

در حالی که میدان مغناطیسی تولید شده توسط آهنرباهای دائم ساکن، ثابت باقی می‌ماند.

برای تغییر سرعت چرخش، ولتاژ سیم‌پیچ‌ها باید تغییر کنند.

در موتور DC بدون جاروبک ، مغناطیس دائم موتور است که می‌چرخد و دوران به وسیله تغییر در جهت میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم‌پیچ‌های ثابت اطراف، انجام می‌گیرد.

برای کنترل چرخش باید دامنه و جهت جریان در این سیم‌پیچ‌ها تنظیم شوند.

یک موتور BLDC با سه سیم‌پیچ – که هر کدام دو سر دارند – در کل شش سیم دارد.

در اکثر کاربردهای عملی سه سر از این سیم‌ها به صورت داخلی (اتصال ستاره) به هم دیگر متصل هستند.

سه سیم دیگر از موتور خارج شده‌اند (در موتور جریان مستقیم دو سیم از موتور خارج می‌شود).ساختمان موتور DC بدون جاروبک

کنترل موتور DC بدون جاروبک :

همان‌طور که دیدیم تفاوت عمده موتورهای بدون جاروبک نسبت به موتورهای دارای جاروبک عدم وجود کموتاسیون مکانیکی در این موتورهاست.

اما تفاوت دیگر این است که کنترل این موتورها به مراتب پیچیده‌تر از موتور دارای جاروبک است.

کنترل موتور BLDC نیازمند آگاهی از موقعیت روتور است.

برای کنترل حلقه‌بسته سرعت موتور به دو مورد دیگر نیز نیاز داریم:

  • اندازه‌گیری سرعت و اندازه‌گیری جریان موتور
  • سیگنال مدولاسیون پهنای باند یا PWM برای کنترل توان و سرعت موتور

کنترل سنسوری موتور DC بدون جاروبک :

در حالت کلی، کنترل موتور BLDC به دو دسته سنسوری و بدون سنسور (Sensorless) تقسیم می‌شوند.

در کنترل سنسوری برای اندازه‌گیری موقعیت روتور از سنسورهای اثر هال تعبیه شده در استاتور استفاده می‌شود. که موقعیت نسبی را اندازه می‌گیرند.

سنسورهای اثر هال در بازه‌های برابری (معمولا 60 یا 120 درجه الکتریکی) چیده شده‌اند.

در کنترل سنسوری، از ترکیب سنسور اثر هال با ترانزیستورهای قدرت استفاده می‌شود که به عنوان کلید الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سنسور اثر هال یک سیگنال منطقی صفر یا یک تولید می‌کند. (زمانی که قطب شمال مغناطیسی در برابر آن قرار گیرد، سطح یک منطقی را نشان می‌دهد)

توالی کموتاسیون توسط ترکیب سیگنال‌های منطقی سنسور اثر هال و کلیدهای ترانزیستوری تولید می‌شود.کنترل سنسوری موتور DC بدون جاروبک

در شکل زیر توالی کموتاسیون در یک موتور BLDC سه فاز به تصویر کشیده شده است.

سنسورهای اثر هال در موقعیت b ،a و c نصب شده‌اند.

برای هر گام در توالی کموتاسیون، یکی از سیم‌پیچ ها (U یا V یا W) توسط پل ترانزیستوری ماسفت (MOSFET) یا به منبع ولتاژ (high) یا به زمین (low) متصل می‌شود و یا اتصالی ندارد (float).

برای مثال در شکل سمت چپ در ردیف اول V ،U و W به ترتیب float ،low ،high هستند.

نیروی مغناطیسی حاصل باعث چرخش موتور در جهت پادساعتگرد خواهد شد.

ادامه این توالی سبب چرخش موتور و کامل شدن چرخش آن به اندازه نیم دور مکانیکی خواهد شد.مقدار سنسور اثر هال در موتور BLDC

در تصویر زیر وضعیت سیم‌پیچ‌های هر فاز متناظر با سیگنال‌های سنسور اثر هال نشان داده شده است.

به این نکته توجه کنید که چگونه هر 60 درجه الکتریکی حداقل یک کلید منطقی و سیم‌پیچ تغییر وضعیت می‌دهند.

کد سنسور اثر هال
کنترل بدون سنسور موتور DC بدون جاروبک :

در کنترل بدون سنسور موتور BLDC سنسور اثر هال حذف شده و به جای آن از نیروی ضد محرکه (Back-EMF) برای تخمین موقعیت استفاده می‌شود.

کنترل بدون سنسور برای کاربردهای سرعت متغیر و کم‌هزینه مانند کولر، پمپ‌، یخچال و تهویه هوا ضروری است.

نیروی ضد محرکه منجر به جریانی در هر سیم‌پیچ موتور DC بدون جاروبک (BLDC) و در نتیجه یک میدان مغناطیسی با شار مخالف با میدان اصلی خواهد شد که توسط قانون لنز توصیف می‌شود.

نیروی ضد محرکه تمایل دارد تا در برابر چرخش موتور مقاومت کند و به همین دلیل از نام Back برای آن استفاده می‌شود.

برای یک موتور DC بدون جاروبک با شار مغناطیسی ثابت، نیروی ضد محرکه با سرعت زاویه‌ای موتور متناسب است.

با نظارت بر نیروی ضد محرکه موتور، یک برنامه مناسب میکروکنترلری می‌تواند موقعیت نسبی روتور و استاتور را بدون نیاز به سنسور اثر هال تعیین کند. این موضوع منجر به ساده‌سازی ساختار موتور، کاهش هزینه و حذف اتصالات اضافی مورد نیاز برای اتصال به سنسورهای اثر هال می‌شود که به نوبه خود قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می‌دهد.

کنترل بدون سنسور موتور DC بدون جاروبک

عیب عمده این روش این است که موتور در حالت ساکن نیروی ضد محرکه تولید نمی‌کند. در نتیجه میکروکنترلر قادر نخواهد بود موقعیت نسبی روتور را از ابتدا تعیین کند. راه حل این مشکل راه‌اندازی موتور DC بدون جاروبک به صورت حلقه باز است تا نیروی ضد محرکه القایی کافی برای میکروکنترلر تولید شود و در نتیجه موقعیت روتور و استاتور را تخمین بزند و سپس کنترل را آغاز کند.

نقاط گذر از صفر:

نیروی ضد محرکه تولید شده به وسیله هر سیم‌پیچ، موتور DC بدون جاروبک در شکل پایین نشان داده و با خروجی کلید منطقی سنسور اثر هال مقایسه شده است. همان‌طور که در این شکل نیز می‌توان دید نقاط گذر از صفر (Zero-Crossing Points) برای نیروی ضد محرکه در سیم‌پیچ‌ها همزمان با تغییرات حالت کلیدهای منطقی است. همین نقاط گذر از صفر است که به میکروکنترلر کمک می‌کند تا هر مرحله از چرخه کموتاسیون در کنترل بدون سنسور موتور BLDC را انجام دهد.نقاط گذر از صفر

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

جایگزینی موتور DC با AC

جایگزینی موتور DC با AC با توجه به کاربرد وسیع الکتروموتورهای AC آسنکرون در صنعت، موضوع بسیار مهمی می‌باشد.

لازم به یادآوری است که موتورهای DC هزینه تعمیر و نگهداری بالایی دارند.

انرژی مصرفی داخلی بالاتری نسبت به موتورهای آسنکرون (قفس سنجابی) دارند.

با توجه به قیمت انرژی و لزوم صرفه‌جویی در انرژی و توجه به مسائل زیست محیطی تعویض این‌گونه موتورها در صنعت در اولویت قرار دارد.

برای جایگزینی موتور DC با AC باید چند نکته فنی را مد نظر قرار داد:

  1. توان موتور (KW)
  2. دور نامی موتور (RPM)
  3. حدود کاری دور موتور (%RPM)
  4. گشتاور موتور (Tourqe)
  5. مدت زمان کارکرد موتور (%Cont)
  6. درجه حفاظتی یا IP
  7. نوع کار موتور (سبک یا سنگین)
    و…

لذا علاوه بر مسائل بالا به نکاتی دیگری نیز باید توجه نمود.

در جایگزینی موتور DC با AC، باید توجه کرد که موتورهای DC از گشتاور بالاتری نسبت به موتورهای AC برخوردارند و معمولا در دورهای پایین گشتاور بالایی دارند.

دور موتورهای DC با AC متفاوت می‌باشد.

سرعت موتورهای AC در فرکانس 50 هرتز ایران به قطب‌های آن بستگی دارد.

بیشتر دارای دورهای نامی 3000 – 1500 – 1000 – 750 و قطب‌های 2 – 4 – 6 – 8 هستند.

در حالی که الکتروموتوهای DC این‌گونه نیستند و دورهای مختلفی دارند.جایگزینی موتور DC با AC

نمونه‌هایی برای جایگزینی موتور DC با AC :

️مثال اول:

برای یک اکسترودر که با یک الکتروموتور DC به توان 27 کیلووات با دور نامی  2500rpm که با دورهای کاری 200 تا 2300 کار می‌کند.

جریان پلاک آن 40 آمپر و جریان مصرفی آن حدود 10 تا 37 آمپر بوده و کاربرد آن دائمی می‌باشد و ضریب تبدیل آن 6 به 29 می‌باشد.

باید با چه الکتروموتور AC جایگزین گردد؟

جواب: توان الکتروموتور حدود 27 کیلووات می‌باشد که دور موتور 1500rpm مناسب‌ترین دور و ضریب تبدیل دور 10 به 29 می‌باشد.

با توجه به نبودن الکتروموتور با این توان در بازار نزدیک‌ترین توان 30kw با دور پلاک 1425rpm می‌باشد.

بهترین گزینه درایو با توان 37kw و با اضافه جریان %150 که باید در پشت الکتروموتور یک فن دائمی نصب گردد.

مثال دوم:

جایگزینی موتور DC با AC یک فن که با توان 63 کیلووات با دور نامی 2000rpm که حداکثر با دور کاری 1000 تا 1400 کار می‌کند و ضریب تبدیل آن 32 به 86 با فولی تسمه می‌باشد، با چه الکتروموتور AC جایگزین گردد؟
جواب : یک الکتروموتور با توان 55kw با دور نامی 1435rpm و با همان ضریب تبدیل برای کارفوق جواب می‌دهد.

درایوی با همان توان 55KW با اضافه جریان %120 بهترین گزینه و برای حذف بار در حال ژنراتوری یک یونیت داینامیک بریک با یک مقاومت 6Ω با توان 12kw نیز همراه درایو نصب گردد.

مثال سوم:

یک الکتروموتور DC به توان 90kw برای یک دستگاه تولید پیچ که می‌تواند پیچ‌هایی با قطر سی میلیمتر و طول پنجاه سانتی متر تولید کند و دور موتور 2000rpm می‌باشد و با دورهای 1000 تا 1750 کار می‌کند، چه موتوری پیشنهاد می‌گردد؟
جواب : یک الکتروموتور به توان 132kw به دور 1425 با همان ضریب تبدیل استفاده می‌گردد.

در صورت نیاز به دور بالا، با اینورتر با همان توان می‌توان تا فرکانس 60hz، دور الکتروموتور را بالا برد.

اگر بار ژنراتوری باشد، نیاز به یک یونیت و مقاومت برای کنترل ولتاژ لینک DC اینورتر دارد.
ضریب تبدیل: نسبت قطر فولی‌ها یا نسبت تبدیل گیربکس می‌باشد.

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

حفره در بلبرینگ

ایجاد حفره الکتریکی در بلبرینگ الکتروموتورهایی که با اینورتر کار می‌کنند، بیشتر دیده می‌شود.

هر چه ولتاژ و فرکانس کاری بیشتر باشد، این پدیده بیشتر شده و طول عمر بلبرینگ‌ها را کمتر می‌کند. ️

دلیل ایجاد حفره در بلبرینگ ها

در واقع ایجاد حفره الکتریکی در بلبرینگ‌ها به دلیل ورود و خروج جریان برق به مدت طولانی از راه لایه روانکار (روغن یا گریس بلبرینگ) که بین اجزای غلتشی بلبرینگ (بین کنس و ساچمه‌ها) قرار دارد.

و به عنوان یک رسانا عمل کرده و باعث جرقه زدن در آن ناحیه می‌شود.

همین جرقه‌های الکتریکی دلیل ذوب شدن سطح بلبرینگ در آنجا شده و ایجاد حفره الکتریکی در بلبرینگ یا در حالت شدیدتر آن باعث پوسته پوسته شدن سطح بلبرینگ می‌شود. ️حفره در بلبرینگ

علل فنی:

علت عمده بوجود آمدن آن در اینورترها به علت وجود فرکانس کریر و ایجاد شکل موج مربع است.

به طبع آن ایجاد هارمونیک‌های فرد و ایجاد جریان نشتی که مقدار آن بیش از چند میلی‌آمپر بیشتر نیست در طول زمان بوجود می‌آید. ️

اگر بتوانیم شیار و حفره‌های روی سطوح بلبرینگ را با چشم غیر مسلح ببینیم، آن بلبرینگ دیگر قابلیت استفاده را ندارد.

در این شرایط باید حتما تعویض گردد.

️علت دیگر خرابی بلبرینگ‌ها عبور جریان برق از درون بلبرینگ که به علت اتصالی درسیستم برق کشی دستگاه است.

روش پیشگیری از ایجاد حفره الکتریکی در خرابی بلبرینگ‌ها از بین بردن و حذف جریان برق است.

عایق کاری قطعات نزدیک به بلبرینگ جهت جلوگیری از عبور جریان الکتریکی است.

نصب سیستم ارت به اینورتر و الکتروموتور و نصب حفاظ یا رینگ که جریان نشتی و هارمونیک‌های فرد را به شفت الکتروموتور انتقال می‌دهد.

مانند شکل روی شفت و پوسته نصب می‌گردد، می‌باشد.

حفره در بلبرینگ

یک راه دیگر برای حذف هارمونیک‌ها این است که در سر کلاف‌ها از شیار استاتور در دو طرف موتور قرارمی‌گیرد.

در این مرحله عایق کرده و سپس توسط یک نوار شیلد مانند نوار بپیچیم و شیلد را نیز ارت کنیم.

این روش را در الکتروموتورهای ساخت شرکت ABB استفاده می‌کنند.

️می‌توانیم این روش را در الکتروموتورهایی که سوخته و احتیاج به سیم پیچی‌های مجدد دارد به سادگی بکار ببریم.

این کار از انتشار نویزهای تولیدی توسط الکتروموتور تا حدودی جلوگیری بنماییم. ️

راه حل دیگرحذف نویز استفاده از کاور با روکش آلومینیوم یا مس که روی الکتروموتور قرار می‌گیرد.

این کار هم تا حدودی از انتشار شار پراکنده در اطراف الکتروموتور جلوگیری می‌کند.

حفره در بلبرینگ

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

موتور دالاندر

موتور دالاندر یکی از موتورهای القایی کاربردی است که در صنعت بسیار استفاده می‌شود.

در مداراتی که نیاز است سرعت موتور را تغییر دهیم، موتور دالاندر یک انتخاب مناسب است.

در این مقاله با موتور دالاندر، نحوه سر بندی و طراحی مدار قدرت و فرمان برای این موتور آشنا خواهیم شد.

سرعت موتورهای القایی :

در موتورهای سه فاز روتور قفس سنجابی سرعت روتور تابع سرعت میدان دوار استاتور است.

سرعت سنکرون در این موتورها از رابطه زیر تبعیت می‌کند.

(قطب)RPM = f(hz)×60s×2/p

با توجه به رابطه بالا میدان دوار استاتور رابطه مستقیم با فرکانس و رابطه عکس با تعداد قطب دارد.

انواع موتور دو سرعته:

  • موتور دو سرعته دو سیم پیچ مجزا
  • موتور دالاندر

مثلا در موتور دو سرعته‌ای که  دو سیم پیچ مجزا دارد که با تغذیه سیم پیچ اول موتور با دو قطب و با تغذیه سیم پیچ دوم موتور با چهار قطب کار خواهد کرد.

بنابراین با تغذیه سیم پیچ دوم سرعت موتور دو برابر خواهد شد.

این گونه موتورها شامل چند سیم پیچ کاملا مجزا هستند که در یک پوسته قرار گرفته‌اند و مانند چند موتور مجزا عمل می‌کنند. با برق دار کردن یک سیم پیچ، بقیه سیم پیچ‌ها هیچ اتصال برقی ندارند و بالعکس.

معایب:

  • به دلیل وجود چند سیم پیچ مصرف سیم بالایی دارند
  • به دلیل حجم بالای سیم پیچی، حجم و وزن زیادی دارند

در ادامه به بررسی موتور دالاندر می‌پردازیم که این نوع موتور دارای معایبی که در بالا به آن اشاره شد نمی‌باشد.

موتور دالاندر:

موتورهای سه فاز القایی (آسنکرون) دو سرعته دالاندر فقط یک دسته سیم پیچ (یک دسته شامل سه سیم پیچ برای سه فاز) دارند.

دو دور مختلف را با همین یک سیم پیچ (با تغییر تعداد قطب ها) فراهم می‌کنند.

در موتور دالاندر هر کلاف به دو بخش تقسیم شده و از وسط هر کدام از آن‌ها یک انشعاب به سربندی منتقل شده است.

بنابراین مطابق شکل زیر با اتصال شبکه به u1, v1, w1 اتصال مثلث خواهیم داشت.

با وصل کردن سه راس u1, v1, w1 به هم و تغذیه u2, v2, w2 اتصال ستاره دوبل (دو ستاره موازی) خواهیم داشت.موتور دالاندر

مدار راه اندازی ستاره – مثلث مربوط به راه اندازی موتورهای القایی سه فازه تک سرعته معمولی است.

توجه داشته باشید که شکل‌های مثلث و ستاره موتور دالاندر هیچ ارتباطی با مفهوم مدار راه اندازی ستاره – مثلث ندارد.

در موتور دالاندر با تغذیه در حالت مثلث دور کند و در حالت ستاره دوبل دور تند را خواهیم داشت.

در موتور دالاندر تعداد قطب‌ها از حالت تند به کند دو برابر می‌شود و بنابراین سرعت موتور با ضریب 2 تغییر خواهد کرد.

امکان حرکت موتور با سرعتی با ضریب کمتر یا بیشتر از 2 در این موتورها وجود ندارد.

همواره سرعت دور تند 2 برابر سرعت دور کند خواهد بود.

مدار قدرت موتور دالاندر:

برای موتور دالاندر نیاز به مداری داریم که سربندی‌ها را طبق حالت‌های گفته شده در بالا به تغذیه متصل کند.

مدار قدرت مناسب این موتور در شکل زیر نشان داده شده است.موتور دالاندر

با عمل کردن کنتاکتور k1m سه فاز به u1 v1 w1 متصل خواهند شد.

موتور در حالت ستاره (دور کند) راه اندازی خواهد شد.

با قطع k1m و عمل کردن کنتاکتور k2m سه سر قبلی اتصال کوتاه خواهند شد.

k3m سه فاز را به u2 v2 w2 اعمال خواهد کرد.

بنابراین موتور در حالت ستاره دوبل (دور تند) راه اندازی خواهد شد.

باید توجه داشت که در این موتور نیز تغییر توالی فاز موجب تغییر جهت چرخش موتور خواهد شد.

بنابراین در دور کند هر فازی به u1 متصل می‌شود و در دور تند همان فاز باید به u2 متصل شود.

بقیه سرها نیز از این قاعده مستثنی نیستند.

اگر در تغییر از مثلث به ستاره دوبل جای فازها عوض شود با تغییر سرعت موتور جهت چرخش نیز عوض خواهد شد.

این امر بسیار خطرناک و نامطلوب است.

در این مدار از دو بی متال استفاده شده است چرا که جریان مصرفی موتور در دو حالت کند و تند برابر نیستند.

هر کدام از بی‌متال‌ها باید متناسب با جریان موتور درآن دور باشند.

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

راه اندازی الکتروموتورهای سرعت بالا

راه اندازی الکتروموتورهای سرعت بالا یا موتورهای دور بالا (speed High) و نحوه راه اندازی آن‌ها توسط اینورترهای فرکانسی در صنعت بسیاراستفاده می‌شوند.

دور خروجی هر الکتروموتور نسبت مستقیم با تعداد قطب و مقدار فرکانس ورودی آن دارد و طبق رابطه زیر می‌باشد:

(قطب)RPM = f(hz)×60s×2/p

یعنی دور در دقیقه هر الکتروموتور مساوی فرکانس، ضرب در شصت ثانیه ،ضرب در دو تقسیم بر تعداد قطب الکتروموتور آسنکرون می‌باشد.

چون حداقل قطب (pole) برای کارکرد یک الکتروموتور آسنکرون یک جفت یعنی دو می‌باشد، در فرکانس‌های شهری ‌(در ایران 50 هرتز) می‌باشد.

حداکثر دور نامی یک الکتروموتور 3000 است و در صورت نیاز به دورهای بالاتر، الزام است که فرکانس را بالا برد.

دستگاه‌های

  • تراش فلزات
  • سانتزیفوژهای صنعتی
  • دستگاه‌های صنعت چوب
  • نئوپان
  • لبه چسبان
  • دستگاه‌های برش و….از جمله آن‌ها می‌باشند.

راه اندازی الکتروموتورهای سرعت بالا

لازم به ذکر است که این افزایش سرعت برای موتورهای معمولی برای کارکرد در زمان کوتاه می‌باشد.

زیرا الکتروموتورهای معمولی به علل زیر نمی‌توانند به صورت دائم با فرکانس بالا کار کنند.

  •  به اشباع رسیدن هسته آهنی الکتروموتور و تلفات ناشی از آن
  •  روتور الکتروموتورها برای دور نامی بالانس مکانیکی شده‌اند
  •  عدم تحمل بلبرینگ‌های معمولی در دورهای بالا

به دلایل ذکر شده برای کارهای دائمی باید از موتورهای مخصوص که تحمل دورهای بالا را داشته باشند استفاده نمود.

اکثر درایوهای معمولی در بازار قابلیت خروجی تا حدود 400 هرتز را دارند.

چون در هنگام راه اندازی در فرکانس بالا جریان راه اندازی هم زیاد می‌گردد پس به همان نسبت که فرکانس بالا می‌رود.

باید زمان شتاب راه اندازی (ACC) و زمان شتاب توقف (DEC) را هم زیاد نمود.

در غیراین صورت باید درایو با توان بزرگتر انتخاب گردد تا از آسیب دیدن IGBT و قطعات درایو جلوگیری گردد.راه اندازی الکتروموتورهای سرعت بالا

در راه اندازی الکتروموتورهای سرعت بالا توصیه می‌گردد در انتخاب و تنظیم پارامترها دقت بیشتری نمایید.

اما برای فرکانس‌های بالاتر از 400 هرتز کمتر درایوی این قابلیت را دارا می‌باشد.

برای نمونه درایو دلتا مدل B با دادن پارامترهای خاصی تا 1000 هرتز می‌تواند فرکانس خروجی بدهد.

درایو کنترل تکنیک مدل SE نیز دارای این قابلیت می‌باشد.

یا درایوهای اروپایی اما برای بالاتر از آن معمولا محدودیت‌های خاصی از لحاظ کشورهای سازنده وضع گردیده است.

زیرا یکی از موارد استفاده موتورهای فرکانس بالا در سانتریفوژهای انرژی هسته‌ای می‌باشد.

ولی در بعضی استفاده‌های صنعتی نیاز به این فرکانس‌های خاص می‌باشد.

درایوهایی نیز با نصب اپلیکیشن (speed High) به این امر می‌توانند دست پیدا کنند.

درایوهای ABB ، Vacon و … این قابلیت‌ها را دارا می‌باشند.

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

انواع روش‌های راه‌اندازی موتور آسنکرون

برای راه‌اندازی موتور آسنکرون ، پنج روش اصلی و متداول وجود دارد.

هر پنج روش راه‌اندازی موتورهای القایی مزایا و معایبی دارد که سعی می‌کنیم به صورت مختصر این روش‌ها را توضیح دهیم.

انواع روش‌های راه‌اندازی موتور آسنکرون

  1. اتصال مستقیم (تک ضرب)
  2. اتصال ستاره مثلث (دو ضرب)
  3. اتوترانسفورماتور متغیر (واریابل)
  4. سافت استارتر (soft start)
  5. اینورترهای فرکانسی (درایو)

اتصال مستقیم (تک ضرب)

در این روش راه‌اندازی موتور آسنکرون معمولاً الکتروموتورهای کوچک تا توان حداکثر 7.5KW و در موارد نادر تا 15kw و بالاتر به صورت مستقیم به شبکه برق توسط یک کنتاکتور یا یک کلید وصل می‌گردد.

در این روش جریان زیادی از شبکه بعضا تا هفت برابر پلاک موتورکشیده می‌شود و چون گشتاور راه‌اندازی زیادی تولید می‌کند، قسمت‌های مکانیکی مثل شفت، کوپلینگ‌ها، چرخ دنده‌ها یا تسمه و قسمت برقی (شامل فیوزها، کابل‌ها، کنتاکتور و اتصالات)، فشار زیادی را تحمل می‌کند که ممکن است آسیب ببینند.

در این روش هزینه برق مصرفی نیز با توجه به تعداد دفعات روشن و خاموش، به شدت افزایش می‌یابد.

در دنیای امروز که تولید انرژی ارزشمند شده و علاوه بر قیمت انرژی عوارض زیست محیطی نیز خیلی مهم است، لذا به کاربردن آن در موارد محدود توصیه می‌گردد.
از معایب این روش راه‌اندازی موتور آسنکرون این است که دور خروجی الکتروموتور ثابت بوده است.

در صورت نیاز باید از دو سیم پیچی جداگانه استفاده نمود یا باید با تغییر سربندی (دالاندر) استفاده نمود. که باز هم هزینه تولید را بالا می‌برد.

در این روش با توجه به نوع پلاک الکتروموتور باید سربندی مناسب انجام گیرد.
اگر پلاک الکتروموتور به صورت ۳۸۰ ستاره/ ۲۲۰ مثلث باشد، ترمینال باید به صورت ستاره بسته و به شبکه برق وصل گردد.

اگر پلاک الکتروموتور به صورت ۶۶۰ ستاره/ ۳۸۰ مثلث باشد، ترمینال باید به صورت مثلث بسته و به شبکه برق وصل گردد.

اتصال ستاره مثلث (دو ضرب)

در این حالت معمولا از الکتروموتورهای با توان بالاتر از 7.5kw این کار انجام می‌گیرد.

در این روش راه‌اندازی موتور آسنکرون با توجه به نوع اتصال الکتروموتور که در ایران به صورت ۶۶۰ ستاره / ۳۸۰ مثلث می‌باشد، توسط ۳ عدد کنتاکتور برق به الکتروموتور وصل می‌شود. ابتدا توسط دو عدد کنتاکتور با اتصال ستاره الکتروموتور به برق وصل می‌گردد.

با توجه به نیاز ولتاژ 660 ولت برای حالت ستاره و وصل شدن ولتاژ ۳۸۰ ولت به الکتروموتور جریان و ولتاژ و گشتاور کمتری اعمال می‌گردد و پس از راه اندازی و رسیدن به دور نامی، اتصال به حالت مثلث در می‌آید. یعنی کنتاکتور ستاره توسط تایمر قطع و کنتاکتور مثلث وصل می‌گردد و الکتروموتور با توان حداکثر بار به کار خود ادامه می‌دهد.انواع روش‌های راه‌اندازی موتور آسنکرون

در این صورت جریان و ولتاژ در دو مرحله به الکتروموتور وارد می‌شود و جریان راه‌اندازی پایین می‌آید.

ولی تا سه برابر جریان نامی می‌تواند باشد.

در این روش فشار مکانیکی کمتری به اتصالات وارد می شود.

ولی باز هم این فشار باعث خرابی در مدار الکتریکی و قطعات مکانیکی می‌گردد .

در این روش دور الکتروموتور ثابت و باتوجه به RPM نامی موتور می‌باشد.

از دیگر معایب این روش راه‌اندازی موتور آسنکرون علاوه بر مصرف انرژی بالا این است که:

از تابلو تا الکتروموتور به دو عدد کابل با رشته سیم نیاز است که در فواصل زیاد، هزینه زیاد می‌شود.

راه‌اندازی توسط واریابل (اتوترانسفورماتور متغیر)

معمولاً در این روش راه‌اندازی موتور آسنکرون یک ترانسفورماتور سه فاز با دو سیم پیچی جداگانه وجود دارد.

با تغییر هسته، ولتاژ القایی از مقدار کم تا مقدار حداکثر از یک سیم پیچی به سیم پیچی دیگر القاء می‌گردد.

این عمل به صورت مکانیکی توسط یک دسته و میله که توسط یک پیچ گردان انجام می‌شود.

یک اتوترانسفورماتور که با تغییر تپ‌ها با زیاد شدن ولتاژ دور نامی هم زیاد می‌گردد صورت می‌گیرد.

برای کم کردن سرعت هم برعکس عمل می‌شود.

راه اندازی نرم و جریان کشیدن کم از شبکه و سالم ماندن اتصالات مکانیکی، از مزایای آن نسبت به دو روش قبل می‌باشد.

از معایب آن هزینه بالا مخصوصا در توان‌های بالا می‌باشد.

از دیگر معایب این روش راه‌اندازی موتور آسنکرون می‌توان به اتوماتیک نبودن آن اشاره کرد.

با آمدن نیمه‌‌هادی‌ها به بازار استفاده از این روش بسیار کمتر شده است.

در این روش برای اتصال واریابل تا الکتروموتور از یک کابل سه سیم استفاده می‌گردد.انواع روش‌های راه‌اندازی موتور آسنکرون

راه‌اندازی موتور آسنکرون توسط سافت استارت (soft start)

استفاده از نیمه‌هادی‌ها با توجه به قیمت و حجم کمتری که دارند نسبت به اتوترانسفورماتور در صنعت در اولویت قرار دارد.

در بعضی کارها جریان و گشتاور راه اندازی کمی نیاز دارند و با دور ثابتی کار می‌کنند.

استفاده از سافت استارت گزینه خوبی برای راه‌اندازی موتور آسنکرون می‌باشد.

سافت استارت‌ها از وجود ۴ یا ۶ تریستور بهره می‌برند.

زمانی که گیت تریستور با ولتاژی تحریک می‌گردد، تریستور اصطلاحا آتش می‌شود.

با توجه به جریان کشیده شده ولتاژ از مقدار حداقل به حداکثر ورودی می‌رسد.

الکتروموتور با یک رمپ که بعضا (با توجه به دیجیتال و یا آنالوگ بودن سافت استارت) قابل تنظیم است، به دور نامی خود می‌رسد.

در سافت استارت‌هایی که از ۴ تریستور استفاده می‌کنند، یک فاز توسط یک شمش وصل است و فقط دو فاز کنترل می‌گردد.

سافت استارت‌هایی که از شش تریستور استفاده می‌کنند، هر سه فاز کنترل می‌شود.

همچنین انواعی هم با اعمال ولتاژ DC روی ترمز الکتروموتور کنترل دارند.

از محاسن سافت استارت این است که جریان راه‌اندازی کم شده و استهلاک قطعات برقی و مکانیکی کاهش پیدا می‌کند.

از عیوب آن این است که در مواقعی که گشتاور زیادی نیاز دارند قابل استفاده نیست.

الکتروموتور پس از راه‌اندازی فقط با دور ثابت و نامی کار خواهد کرد.

علت آن این است که سافت استارت فقط  ولتاژ را کنترل می‌کند و کنترلی روی فرکانس ندارد.انواع روش‌های راه‌اندازی موتور آسنکرون

راه‌اندازی موتور آسنکرون توسط درایو (اینورترهای فرکانسی)

با اختراع و به بازار آمدن نیمه هادی‌ها و قطعه‌ای به نام IGBT و استفاده آن در ساخت اینورترهای فرکانسی، انقلابی در صنعت بوجود آمده است.

در این روش راه‌اندازی موتور آسنکرون علاوه بر کنترل ولتاژ، فرکانس، جریان و گشتاور نیز کنترل می‌شود.

به دست آوردن دورهای مختلف حتی بالاتر از دور نامی الکتروموتور نیز امکان پذیر می‌باشد.

حتی تغییر جهت دور الکتروموتور به سادگی صورت می‌گیرد.

با اینورترهای فرکانسی هرگونه کنترلی روی موتور و با برنامه‌های مختلف و حتی از راه دور امکان پذیر می‌باشد.

در انواع مختلف کنترل فاز ورودی و خروجی و جریان انجام می‌شود و احتیاجی به کنترل فاز و بی‌متال در مدار وجود ندارد.

در انواع دیگر اینورتر، قابلیت کنترل چند الکتروموتور نیز وجود دارد.

با اینورتر علاوه برکنترل زمان راه اندازی و توقف تا زمان دلخواه، جریان راه اندازی به طور محسوسی کاهش پیدا می‌کند.

با اینورتر می‌توان چندین دور مختلف دلخواه به الکتروموتور داد.

همچنین با اینورتر صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی بدست خواهد آمد.

اینورتر راهکاری مناسب برای اکثر کاربردها می‌باشد.

البته اینورتر هم دارای معایبی نظیر داشتن شکل موج مربعی که ایجاد مشکلاتی در مدار می‌کند، می‌باشد.

همچنین یک تولید کننده هارمونیک می‌باشد. البته برای حل تمامی موارد فوق راه کارهایی مناسب وجود دارد.

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

رینگ زمین کننده شفت موتور

در توضیح علل استفاده از رینگ زمین کننده شفت موتور این است که موتورهایی که با یک درایو فرکانس متغیر (VFD) کار می‌کنند، بلبرینگ‌هایشان بیشتر مستعد خراب شدن هستند. در موج‌های سینوسی تولید شده استاندارد، ولتاژ متعادل است. یعنی دامنه‌های موج در هر دو نیم سیکل مثبت و منفی یکسان هستند. در pwm (مدولاسیون پهنای پالس)، ولتاژ موج‌های سینوسی که توسط VFD ها تولید می‌شود، متعادل نیست. این عدم تقارن می‌تواند باعث پتانسیل ولتاژ در ساختمان موتور شود که در جای خود عامل گذر ولتاژ از روتور و استاتور به زمین از طریق یاتاقان‌های موتور می‌شود.

در نتیجه قوس ولتاژ بین یاتاقان‌ها و بدنه، ترشحات جوشکاری میکروسکوپی به جا می‌ماند. این ترشحات اجزای غلطان یاتاقان، ساچمه و غلطک و مسیر داخلی گردش ساچمه‌های یاتاقان را درگیر می‌کند که می‌تواند باعث خرابی یاتاقان گردد.

رینگ زمین کننده شفت موتور

خرابی یاتاقان چه عواقبی برای شما دارد؟

  • در تعویض یاتاقان موتور از سیستم یا دستگاه جدا شود و نصب مجدد آن هزینه‌بر است.
  • زمان توقف دستگاه
  • قفل شدن یاتاقان‌ها و آسیب دیدن سیم پیچی

چه چیزی باعث عبور جریان از یاتاقان‌ها می‌شود؟

خازن پارازیتی بین هسته آهنی استاتور و روتور موتور ایجاد می‌شود که باعث ایجاد ولتاژ می‌شود و به شفت موتور انتقال می‌یابد. این جریان گذرنده از شفت به دنبال راحت‌ترین مسیر به زمین است، که معمولا باعث می‌شود مسیر عبور خود را از طریق یاتاقان‌ها بیابد.

چگونه از یاتاقان‌ها حفاظت کنیم؟

در هر دو قسمت انتهایی شفت، از رینگ زمین کننده شفت موتور استفاده می‌شود.

جاروبک‌های فیبر کربن متعلق به رینگ به شفت متصل شده است.

حالا آسان ترین مسیر جریان‌های گذرنده از شفت این جاروبک‌ها هستند و دیگر جریان‌ها از طریق یاتاقان‌ها عبور نمی‌کنند.

در نتیجه رینگ زمین کننده شفت موتور به نوبه خود از خرابی یاتاقان به دلیل عدم تقارن موج PWM جلوگیری می‌کند.

رینگ زمین کننده شفت موتور

انواع مختلف رینگ زمین کننده شفت موتور:

طرح‌های مختلفی از رینگ زمین کننده شفت موتور وجود دارند.

در حالی‌که همه آن‌ها حفاظت مشابهی ایجاد می‌کنند، هر کدام از آن‌ها با توجه به نیاز شما امکان نصب منحصر به فردی دارد.

رینگ‌های دو بخشی (Split Rings)

رینگ‌های دو بخشی دو تکه هستند که بر روی شفت موتور نصب می‌شوند.

مزیت این رینگ‌ها این است که برای نصب آن نیاز نیست موتور از بار گردان، پولی یا کوپلینگ جدا شود.

این رینگ‌ها می‌توانند بوسیله پیچ‌ها، گیره یا رزین‌های هادی متصل شوند.

رینگ‌های سخت (Solid Rings)

این رینگ‌ها با استفاده از رزین هادی، گیره‌های نگهدارنده (stand-off brackets) یا پیچ نگهدارنده نصب می‌شوند.

رزین‌ها پس از نصب شدن به ۱۰ دقیقه زمان برای خشک شدن نیاز دارند.

این روش نصب رینگ‌ها اغلب در مواقعی مورد استفاده قرار می‌گیرد که موتور در کارگاه برای تعمیرات آورده شده است.

یا پیش از انجام اتصال موتور به تجهیزات گردان بر روی موتور نصب می‌شوند.

رینگ‌های پرس شده (نصب فقط در مراکز سرویس):

در حالتی که موتورها در کارگاه هستند رینگ‌ها می‌توانند پرس شوند.

درپوش (bracket) انتهای موتور فشرده می‌شود تا در حدود ۰٫۰۰۰۵ تا ۰٫۰۰۱۵ اینج داخل یکدیگر فیت شوند.

در نتیجه می‌توان از رینگ زمین کننده شفت موتور مناسب، بسته به نوع کاربری استفاده کرد.

اطلاعات ضمانت موتور:

هنگامی که یک درایو فرکانس متغیر را با یک موتور به کار می‌گیریم، خیلی با اهمیت است که اطلاعات ضمانت موتور تولیدکنندگان بررسی گردد.

کلیه تولید کنندگان موتور در صورت استفاده از VFD در صورتی که رینگ‌های حفاظتی استفاده نشود از ضمانت خراب شدن یاتاقان‌ها طفره می‌روند و آن را نمی‌پذیرند.

باید مواردی را که تولید کنندگان از خود رفع مسئولیت کرده‌اند را مدنظر داشته باشید.

رینگ زمین کننده شفت موتور

پیشنهادات:

مهندسین پیشنهاد می‌کنند موتورهایی که با VFD ها کار می‌کنند دامنه و فرکانس ولتاژ شفت آنها اندازه گیری و ثبت شوند.

برای این آزمون موتور باید در شرایط کارکرد خود نصب شده باشد، و بایستی در کل محدوده دور/فرکانس و بار خود‌‌، مورد آزمون قرار گیرد.

این کار کمک خواهد کرد که در صورت وجود جریان زیاد در شفت بهترین اقدام اصلاحی صورت گیرد.

موتورهای بزرگتر (عموما با اندازه فریم ۴۰۰ و بالاتر) با جریان شفت زیاد احتمالا نیاز به حفاظت اضافی مانند

  • یاتاقان عایق شده
  • نصب رینگ زمین کننده
  • شفت موتور در هر یاتاقان را دارند.

یا اینکه از رینگ‌های با ظرفیت بالاتر (ipro) استفاده کنند.

رینگ‌ زمین کننده شفت موتور در مقایسه با هزینه اولیه خرید موتور و VFD ها هزینه کمی دارند.

با در نظر گرفتن زمان وقفه تعمیرات (زمان خواب دستگاه) و هزینه‌های تعویض موتور این نسبت به شدت کوچکتر می‌شود.

این رینگ‌ها را می‌توان به آسانی نصب کرد و دوام و بقای موتور را تضمین کرد.

هر گاه که موتور با یک VFD به کار گرفته می‌شود، بایستی خرید یک رینگ زمین کننده شفت موتور و باقی ملزومات حفاظتی مد نظر قرار گیرد.رینگ زمین کننده شفت موتور

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

دلایل سوختن الکتروموتورها

دلایل مختلفی برای سوختن سیم پیچی الکتروموتورها وجود دارد.

در مطالب زیر چند نمونه از دلایل سوختن الکتروموتور مورد بررسی قرار گرفته شده است.

سوختن کلی سیم‌پیچ الکتروموتور

در مواقعی که مشکلات ولتاژ مانند زیاد بودن یا کاهش ولتاژ در سیم پیچی موتور ایجاد شود.

همچنین ممکن است موتور دستگاه به طور مناسب خنک کاری نگردد سیم پیچ موتور بسیار داغ شده و می‌سوزد.

علاوه بر این‌ها دلایل ناشناخته دیگری نیز ممکن است منجر به این اتفاق گردند.

برای رفع این مشکل و راه‌اندازی مجدد دستگاه نیاز است تا سیم پیچی توسط متخصص این کار تعویض گردد.

دلایل سوختن الکتروموتورها

از دست دادن یک فاز از سیم‌پیچی موتور

زمانی که به دلایل مختلف مانند تغییرات ولتاژ یا عوامل دیگر، یک فاز از موتور داغ شده و از بین برود.

به سایر فازها فشار زیادی وارد شده و جریان بیشتری را بکشند که در نهایت منجر به سوختن الکتروموتور می‌گردد.

سوختگی نصف سیم پیچی موتور

کنتاکتورها قطعاتی هستند که مهم ترین جزء مدارهای فرمان الکترونیکی است.

امروزه در ماشین‌های صنعتی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند.

از آن‌ها جهت کنترل و راه اندازی ماشین‌های صنعتی استفاده می‌شود.

زمانی که از دو کنتاکتور به صورت هم زمان استفاده شده و یکی از کنتاکتورها به هر دلیلی بسوزد، باعث می‌شود تا نیمی از سیم پیچی الکتروموتور نیز سوخته و نیاز به تعویض داشته باشد.

سوختن لکه‌ای سیم پیچی الکتروموتور

گاهی ممکن است بین سیم‌پیچ‌ها یک اتصال کوتاه اتفاق افتاده و موجب آسیب و سوختگی سیم پیچ در نقطه‌ای خاص گردد. وجود اتصال کوتاه بین سیم‌ها و همچنین اتصال به بدنه نیز منجر به این اتفاق می‌گردد.

علت سوختن لکه‌ای سیم پیچی الکتروموتورها را می‌توان به دلایل مختلفی مانند

  • کم یا زیاد شدن ولتاژ
  • آلودگی و سایر عوامل ناشناخته نسبت داد.
سوختن سیم پیچی راه‌انداز موتور

این نوع سوختن الکتروموتور را تنها در سیم پیچی موتورهای تک فاز مشاهده می‌کنیم.

زمانی که مشکلی در یکی از اجزای راه‌انداز وجود داشته باشد شاهد جریان اضافی در سیم پیچ راه‌انداز خواهیم بود.

اگر سیم کشی به صورت اشتباه انجام شده باشد یا اضافه بار وجود داشته باشد، باعث ایجاد سوختگی در سیم پیچ می‌گردد.

از دست دادن فاز اولیه، اتصال کوتاه فاز به فاز، اتصال پهلو به پهلو، اتصال بدنه، اتصال بدنه در گوشه شیار، اتصال بدنه در شیار و اتصال کوتاه یا خسته شده نیز از جمله موارد سوختن سیم پیچ‌های سه فاز می‌باشند که هر یک به دلایل مختلفی رخ می‌دهند.

دلایل سوختن الکتروموتورها

در شرایطی که یک الکتروموتور با فرکانس سینوسی و ثابت راه‌اندازی می‌شود، تلفات عادی می‌باشد.

اما وقتی که بخواهیم همان الکتروموتور را با اینورترهای فرکانسی راه‌اندازی کنیم چند تفاوت به وجود می‌آید:

اول در فرکانس‌های پایین و دوم در فرکانس های بالا و سوم شکل موج مربعی خروجی اینورترها.

در فرکانس پایین دور الکتروموتور هم پایین می‌آید و اگر سیستم خنک کننده جداگانه نداشته باشد و پروانه خنک کن روی شفت و پشت الکتروموتور نباشد، الکتروموتور درست خنک نخواهد شد.

این امر باعث بالا رفتن دمای آن خواهد شد.

با بالارفتن دما تلفات هم بالا رفته و جریان هم بالا خواهد رفت که باعث آسیب دیدن سیم پیچی و در نهایت سوختن الکتروموتور خواهد شد.

در این حالت در فرکانس‌های بالا در سیم‌های مسی با بالا رفتن فرکانس، الکترون تمایل دارد که از پوسته و لایه خارجی سیم لاکی عبور کند.

این موضوع خود باعث تلفات بالاتر و شکست عایقی جریان نشتی می‌شود.

درایوها که از قطعات الکترونیکی و سوئیچینگ استفاده می‌کنند و ولتاژ لحظه‌ای بزرگ‌تری به سیم پیچ‌ها اعمال می‌کنند.

در فرکانس‌های بالا شاهد تاثیر منفی سیم پیچ‎‌ها بر هسته آهنی هستیم.

با افزایش فلوی‌ مغناطیسی بدون آنکه در داخل هسته و در سیم پیچی مفید واقع شود به بیرون از هسته نشت ‌می‌کند.

این امر به شدت بر روی سیم پیچی تاثیر منفی می‌گذارد و با بالارفتن جریان باعث کاهش توان الکتروموتور می‌گردد.

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

موتور دفعی یا ریپالسیونی

موتور دفعی یا ریپالسيوني از نظر ساختمان داخلي شبيه موتورهاي القايي و موتورهاي DC است.

اساس كار موتور دفعی بر مبنای نيروی دافعه مغناطيسي است. اين موتورها داراي انواع مختلف هستند.

در موتور ریپالسیونی، استاتور لايه‌اي با سيم‌پيچ‌هاي پوشيده دارد و خيلي شبيه سيم‌پيچ‌هاي موتور القايي است.

از طرف ديگر روتور موتور ریپالسيوني داراي يك آرميچر سيم پيچي استوانه‌اي است.

جاروبك‌ها و يك كموتاتور نيز مانند آنچه در موتور DC است، مي‌باشد.

در موتورهاي ریپالسيوني جاروبك‌ها به هم اتصال كوتاه شده‌اند.موتور دفعی یا ریپالسیونی

اگر محور جاروبک در امتداد قطب‌ها باشد گشتاور وارده صفر می‌شود و موتور کار نمی‌کند.

همچنین وقتی محور جاروبک‌ها بر قطب‌ها عمود باشد ولتاژهای القا شده در رتور اثر یکدیگر را خنثی می‌کند.

هیچ ولتاژی در جاروبک‌ها وجود نخواهد داشت و در نتیجه هیچ جریانی در رتور القا نشده و گشتاور راه اندازی صفر می‌‎شود. برای اینکه موتور دفعی بتواند دوران کند باید زاویه بین محور مغناطیسی استاتور و رتور 20 تا 30 درجه انتخاب شود.

برای معکوس نمودن چرخش در موتور دفعی کافیست که وضعیت جاروبک‌ها را به طرف مخالف صفحه خنثی تغییر وضعیت دهیم.

صفحه خنثی صفحه ای است که در آن قطب اصلی وجود ندارد.

مزایا موتور دفعی

  • تغییرات وسیع در سرعت
  • گشتاور راه اندازی زیاد
  • جریان راه اندازی کمموتور دفعی یا ریپالسیونی

معایب موتور ریپالسیونی

  • سر صدای این موتور زیاد است
  • ضریب توان کم
  • جرقه‌های کلکتور زیاد
  • نیاز به تعمیر دوره‌ای کلکتور

تفاوت موتور ریپالسيوني و یونیورسال

فرق بین موتور دفعی و موتور یونیورسال در این است که آرمیچر موتور یونیورسال نیز از منبع خارجی به صورت هدایت تغذیه می‌شود.

در حالی که در موتور ریپالسیونی روتور به صورت القایی جریان دار می‌شود.

جریان روتور، میدانی در امتداد محور جاروبک‌ها ایجاد می‌کند و محل استقرار جاروبک‌ها در این موتور قابل تنظیم است.

در نتیجه امتداد میدان روتور با چرخاندن مجموعه جاروبک‌ها قابل تنظیم است.

موتور دفعی یا ریپالسیونی

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

موتور رلوکتانسی

موتور رلوکتانسی (Reluctance Motor) اساساً از دو بخش اصلی به نام استاتور (Stator) و روتور (Rotor) تشکیل می‌شود. استاتور دارای شیارها و برجستگی‌هایی است که سیم‌پیچی‌ها روی آن قرار داده می‌شوند. روتور شکل خاصی دارد و به دلیل این شکل خاص، فاصله هوایی بین استاتور و روتور یکنواخت نیست. هیچ منبع DC به روتور متصل نمی‌شود و می‌تواند به صورت آزادانه حرکت کند. همان‌طور که می‌دانیم، رلوکتانس یعنی مقاومت مدار مغناطیسی که به فاصله هوایی وابسته است. هرچه فاصله هوایی بیشتر باشد، رلوکتانس نیز بیشتر است و بالعکس. به دلیل آنکه فاصله هوایی بین استاتور و روتور متغیر است، وقتی روتور می‌چرخد، رلوکتانس بین استاتور و روتور نیز تغییر می‌کند. استاتور و روتور به گونه‌ای طراحی شده‌اند که تغییر رلوکتانس سیم‌پیچی‌ها نسبت به موقعیت روتور سینوسی باشد.

موتور رلوکتانسی

اصول عملکرد موتور سوئیچی:

اصول عملکرد موتور رلوکتانسی بدین صورت است که استاتور از سیم‌پیچی تشکیل می‌شود که سیم‌پیچی اصلی نام دارد. اما یک سیم‌پیچی به تنهایی نمی‌تواند میدان مغناطیسی دوار یا گردان تولید کند. بنابراین، برای تولید میدان مغناطیسی دوار، باید حداقل دو سیم‌پیچی جدا از هم با زاویه فاز مشخص داشته باشیم. در نتیجه، استاتور از یک سیم‌پیچی اضافه دیگر نیز تشکیل می‌شود که سیم‌پیچی کمکی نام دارد و از یک خازن سری با آن نیز تشکیل شده است.

در نتیجه، یک اختلاف فاز بین جریان‌های دو سیم‌پیچ و شارهای متناظر با آن‌ها وجود خواهد داشت. این شارها به تولید میدان مغناطیسی گردان واکنش نشان می‌دهند. سرعت این میدان سرعت سنکرون نام دارد که با تعداد قطب‌هایی که سیم‌پیچی استاتور به دور آن‌ها پیچیده شده است تعیین می‌شود.
روتور از میله‌های مسی یا آلومینیومی اتصال کوتاه شده تشکیل می‌شود و و مانند روتور قفس سنجابی یک موتور القایی عمل می‌کند.موتور رلوکتانسی

اگر در موتور رلوکتانسی یک تکه آهن در میدان مغناطیسی قرار داده شود، در موقعیت حداقل رلوکتانس قرار خواهد گرفت و به صورت مغناطیسی قفل خواهد شد. به طریق مشابه، در موتور رلوکتانسی، روتور خود را در محور میدان مغناطیسی گردان در موقعیت حداقل رلوکتانس قرار می‌دهد. اما به دلیل لختی روتور، توقف آن امکان پذیر نیست.

بنابراین روتور، مانند موتور القایی قفس سنجابی با سرعتی نزدیک سرعت سنکرون شروع به حرکت می‌کند. وقتی سرعت روتور نزدیک سرعت سنکرون است، میدان مغناطیسی استاتور، روتور را به سنکرون بودن، یعنی موقعیت رلوکتانس کمینه می‌کشد و به صورت مغناطیسی آن را قفل می‌کند. سپس روتور با سرعتی معادل به سرعت سنکرون به چرخش ادامه خواهد داد. گشتاور اعمالی به روتور، گشتاور رلوکتانسی نامیده می‌شود. بنابراین، در نهایت موتور رلوکتانسی مانند یک موتور سنکرون عمل می‌کند. لختی و بار روتور باید کم باشد تا بتواند مانند یک موتور سنکرون کار کند.

مزایای موتور رلوکتانسی:

  • عدم نیاز به منبع DC برای روتور
  • مشخصه سرعت ثابت
  • ساختار مقاوم
  • نگهداری و تعمیرات کمترموتور رلوکتانسی

معایب موتور رلوکتانسی:

  • بهره کم
  • ضریب توان پایین
  • نیاز به روتور با لختی بسیار پایین
  • ظرفیت کم بار

برخی از کاربردهای موتور رلوکتانسی عبارتند از:

  • دستگاه‌های سیگنال
  • دستگاه‌های کنترل
  • رگولاتورهای خودکار
  • ابزارهای ضبط
  • ساعت‌ها
  • تله‌پرینتر یا تله‌تایپ‌ها
  • گرامافون‌ها
نوشته شده در 2 دیدگاه

موتور اسلیپ رینگ (Slip Ring)

موتور اسلیپ رینگ از نوع موتورهای القایی آسنكرون و شبیه موتورهای قفس سنجابی می‌باشند.

با این تفاوت که روتور این موتورها سیم‌پیچی شده و به اسلیپ رینگ‌ها (حلقه‌های لغزشی) و جاروبك‌های خروجی متصل هستند.

هدف از اسلیپ رینگ‌ها سری كردن مقاومت با سیم پیچ‌های روتور در زمان راه‌اندازی می‌باشد.

بعد از راه‌اندازی این مقاومت‌ها را اتصال كوتاه كرده و روتور عملا شبیه به عملکرد قفس سنجابی می‌شود.

چرا این مقاومت‌ها را سری با سیم پیچ‌های روتور قرار می دهند؟

موتورهای قفس سنجابی در زمان راه اندازی از ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ درصد جریان نامی موتور در بار كامل را می‌كشند.

اگر چه این مورد مساله حادی را برای موتورهای با توان كم ایجاد نمی‌كند.

ولی در موتورهای بزرگ كه جهت راه اندازی سیستم‌هایی با گشتاور بالا بكار می‌روند مساله ساز می‌باشد.

زیرا جریان زیادی در زمان راه اندازی در خطوط جاری می شود.

قرار دادن مقاومت سری با سیم پیچ های روتور نه فقط جریان راه اندازی را كاهش می‌دهد.

بلكه به مراتب گشتاور راه اندازی بالایی نیز ایجاد می‌كند.

امروزه در صنعت موتورهای القایی قفس سنجابی به كمك درایورهای موجود بعلت كاربری ساده و كم هزینه جای موتورهای اسلیپ رینگ را گرفته‌اند.

موتور اسلیپ رینگ (Slip ring)

تفاوت موتور اسلیپ رینگ و روتور موتور قفس سنجابی

روتور موتور اسلیپ رینگ سیم پیچ بیشتری نسبت به روتور موتورهای قفس سنجابی دارند.

لذا ولتاژ القایی بیشتری تولید شده و جریان برای ایجاد میدان مغناطیسی با یك قدرت معین كمتر خواهد شد.

در زمان راه اندازی رتور دارای سه حلقه سیم پیچ می‌باشد كه از طریق اسلیپ رینگ‌ها به مقاومت‌های متغیر توان بالا وصل می‌شوند.

زمانی‌كه موتور به سرعت نامی رسید سیم پیچ‌های موتور اتصال كوتاه شده و عملا عملكرد موتور شبیه به یك موتور قفس سنجابی می‌شود.

با زیاد شدن مقاومت راه اندازی روتور گشتاور راه اندازی بطور قابل توجه افزایش می‌یابد.

همانطور كه قبلا نیز اشاره شد مقدار لغزش با مقدار مقاومت روتور متناسب است.

مقدار گشتاور خروجی با مقدار لغزش متناسب می‌باشد.

لذا گشتاور زیاد در زمان راه اندازی با توجه به مقاومت زیاد روتور ایجاد می‌شود.

این مقاومت‌ها مقدار گشتاور قابل دسترسی را در سرعت نامی كاهش می‌دهند.

لذا همین‌ كه روتور شروع به چرخش و سرعت گرفتن كرد، این مقاومت‌ها باید اتصال كوتاه شده و از مسیر سیم پیچ روتور خارج شوند.

تا گشتاور نامی در شرایط بار كامل ایجاد گردد. عملا در موتورهای قفس سنجابی ماکزیمم گشتاور خروجی موتور در 80 درصد سرعت سنكرون اتفاق می‌افتد.

موتور اسلیپ رینگ (Slip ring)

تفاوت موتور اسلیپ رینگ و قفس سنجابی

  • گشتاور راه اندازی این موتورها در مقایسه با موتورهای قفس سنجابی بالاتر می‌باشد.
  • تقریبا گشتاور راه اندازی آن‌ها 200 تا 250 درصد بیشتر از گشتاور بار كامل می‌باشد.
  • جریان راه اندازی موتورهای روتور سیم پیچی شده کم‌تر از جریان راه اندازی موتورهای قفس سنجابی می‌باشد.
  • هزینه تعمیر و نگهداری موتورهای اسلیپ رینگ بیشتر از قفس سنجابی می‌باشد.

نکته مهم: به هیچ وجه موتورهای اسلیپ رینگ را بدون مقاومت و با اتصال كوتاه كردن اسلیپ رینگ‌ها راه اندازی نكنید.

اگر موتورهای اسلیپ رینگ با اتصال كوتاه كردن سیم پیچ‌های روتور راه اندازی شوند، صدمه جدی می‌بینند.

زیرا جریان راه اندازی آن‌ها تقریبا تا 1400 درصد جریان بار كامل خواهد بود و مقدار گشتاور راه اندازی فقط 60 درصد خواهد شد.

خصوصیات موتور اسلیپ رینگ

  • برای مواردی كه اینرسی بالایی دارند مناسب هستند. زیرا گشتاور استارت بالایی دارند.
  • جریان استارت پایین در مقایسه با موتورهای القایی قفس سنجابی دارند.
  • سرعت آن‌ها را به كمك مقاومت‌های روتور از بیرون می‌توان كنترل كرد. ( بین ۵۰ تا ۱۰۰ درصد سرعت نامی)
  • تعمیرات بیشتری در بخش جاروبك‌ها و اسلیپ رینگ‌ها (حلقه‌های لغزشی) نیاز دارند.
  • اگر جاروبك‌ها (ذغال‌ها) خورده شوند، اتصال مناسبی بین آن‌ها و رینگ‌ها برقرار نشده و لذا گاها جرقه‌های شدیدی ایجاد می‌شود.
  • در حالت ژنراتوری، از نوع تغذیه مضاعف یا دوبل می‌باشند

موتور اسلیپ رینگ (Slip ring)

كنترل سرعت موتور اسلیپ رینگ:

همانطور كه قبلا اشاره شد، با اضافه كردن مقاومت در مدار روتور سرعت این موتورها تحت كنترل در می‌آید.

در عمل مقاومت‌ها جریان روتور را كاهش داده و در نتیجه سرعت موتور كاهش پیدا می‌كند.

بیشترین گشتاور این موتورها با اضافه شدن مقاومت در مدار روتور در سرعت صفر یا در لحظه راه اندازی موتور حاصل می‌شود.

در سرعت بالا اگر مقاومت‌ها در مدار استاتور باقی بماند، مقدار گشتاور به‌شدت كاهش پیدا می‌كند.

توجه: در این موتورها كنترل روی سرعت كاركرد در بازه كمی می‌باشد و برای راه‌اندازی حتما نیاز به مقاومت راه انداز است.

كنترل سرعت موتور اسلیپ رینگ با اینورترهای فركانسی

برای راه‌اندازی موتور اسلیپ رینگ با اینورترهای فركانسی كافی است اسلیپ رینگ‌ها را اتصال كوتاه كرد.

این كار باید طوری باشد كه از دو طرف اسلیپ رینگ انجام شود تا بالانس الكتریكی و مكانیكی برقرار گردد.

توصیه می‌شود حتما از لحیم‌كاری مناسب و محكم یا از جوش برنج استفاده گردد. تا به مرور زمان اتصال برقرار بماند.

به علت سیم پیچی بیشتر روتور موتورهای اسلیپ رینگ نسبت به قفس سنجابی ولتاژ القایی بیشتر وتلفات آن‌ها بیشتراست.

لذا ممكن است در دورهای پایین موتور گرم كند لذا مسئله خنك كردن بوسیله فن‌های دائمی پشت موتور خیلی مهم و قابل توجه می‌باشد.

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

موتور القایی آسنکرون

موتور القایی یا موتور آسنکرون نوعی از انواع الکتروموتور‌های جریان متناوب AC هستند.

قدرت مورد نیاز در یک موتور القایی از طریق روتور و از طریق نیروی حاصل از میدان مغناطیسی بدست می‌آید.

به جرات می‌توان گفت رایج‌ترین و پر مصرف‌ترین نوع الکتروموتور در بازار، موتور القایی یا همان موتور آسنکرون می‌باشد.

موتور القایی در تمامی مصارف صنعتی و خانگی کاربردی رایج دارند.

موتور القایی به دلیل تشابه عملکرد با ترانسفورماتور و به دلیل کارکرد هر دوی آن‌ها با جریان القایی و الکترومغناطیسی به ترانسفورماتورهای چرخان نیز معروفند.

تنها وجه تمایز آن‌ها دارا بودن روتور اتصال کوتاه شده است که باعث چرخش موتور می‌شود.

به منظور راه‌اندازی موتورهای الکتریکی روش‌های متنوعی وجود دارد.

طراحی موتور آسنکرون به گونه‌ای است که تواند از جزء ثابت یا همان استاتور به روتور یا همان جزء متحرک القا شود.

به دلیل ساختار ساده موتور القایی ، کم هزینه بودن و ساده بودن و عدم وجود ذغال در فرآیند چرخش که هزینه تعمیر و نگهداری را پایین می‌آورد، امکان تولید در رنج‌های قدرت بالا باعث شده که این الکتروموتور به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار گیرد.

تکنولوژی و طرح اولیه موتور القایی توسط نیکلا تسلا در سال ۱۸۸۲ پایه‌گذاری شد.

تقریبا بعد از یک سال موتور آسنکرون با روتوری قفس سنجابی توسط دولیوو تولید شد.

امروزه استفاده از روتور‌های قفس سنجابی بسیار پرکاربرد شده است.

موتور القایی (آسنکرون)

اصول عملکرد و مقایسه موتور آسنکرون با سنکرون

بزرگ‌ترین تفاوت بین یک موتور القایی AC و یک موتور سنکرون AC در آن است که در موتور سنکرون توان روتور به طور مستقیم از یک منبع خارجی تامین می‌شود.

این جریان در روتور خود نیز میدان مغناطیسی تولید خواهد کرد.

به دلیل اثر متقابل میدان‌های استاتور و روتور، روتور در جهت میدان دوار استاتور به حرکت در خواهد آمد.

از طرف دیگر در موتور القایی برای القای جریان در روتور، اختلاف سرعتی بین سرعت میدان دوار و سرعت گردش روتور به وجود می‌آید.

در غیر این صورت میدان دوار نسبت به روتور امکان حرکت نخواهد داشت.

هادی‌های روتور شار میدان تولید شده توسط استاتور را قطع نکرده و در نتیجه ولتاژی در روتور القا نخواهد شد.

این اختلاف سرعت بین سرعت میدان دوار و سرعت حرکت روتور در موتور القایی ، اصطلاحا لغزش (Slip) نامیده می‌شود.

توجه کنید لغزش یک مؤلفه بدون واحد است.

از آنجا که در موتور القایی اختلاف سرعت شرط و ضرورت عملکرد آن‌هاست، به آن‌ها موتور غیر هم‌زمان یا موتور آسنکرون می‌گویند.

روتورها به طور کلی بر اساس دو تکنولوژی تولید می‌شوند.

رایج‌ترین آنها روتورهای قفس سنجابی هستند. اما نوع دیگر آن‌ها روتورهای سیم‌پیچی شده هستند.

روتور قفس سنجابی

در روتورهای قفس سنجابی میله‌هایی به روش‌های مکانیکی و الکتریکی در انتها به هم متصل شده‌اند.

بیشتر الکتروموتور‌های سه فاز از روتور قفس سنجابی استفاده می‌نمایند.

روتور قفس سنجابی دارای هسته‌ای چند تکه با شکل استوانه با شکاف‌هایی هم تراز در درون خود می‌باشند.

در درون هر شکاف یک میله مسی قرار گرفته است.

این میله‌های مسی در انتهای روتور از طریق اتصال کوتاه به یکدیگر پیوند داده شده‌اند.

به دلیل کارکرد موتور آسنکرون با کمترین صدا و بهبود حرکت، میله‌های گردان با هم موازی نیستند و به صورت اریب قرار داده شده‌اند.

موتور القایی (آسنکرون)

روتور سيم پيچی شده (slip ring)

بر روی اين نوع رتور، سه دسته سیم پيچ با اختلاف مکانی ۱۲۰ درجه مانند استاتور ماشين القايی سه فاز با همان تعداد قطب پيچيده می‌شود.

اين سيم‌پيچ‌ها نسبت به بدنه روتور عايق شده است.

موتور القایی (آسنکرون)

 

 

در موتور القایی سه فاز اخلاف ولتاژ ۱۲۰ درجه‌ای بین فازهای ورودی در سیم‌پیچ‌ها باعث چرخش روتور می‌شوند.

با جابجایی بین فازهای ورودی می‌توان جهت چرخش الکتروموتور سه فاز را تغییر داد.

در الکتروموتورهای تکفاز راه‌اندازی الکتروموتور از طریق یک خازن راه‌انداز و یا یک سیم پیچ راه‌انداز انجام می‌شود.

در صورت استفاده از سیم‌پیچ راه‌انداز، اختلاف جریان کم بین سیم‌پیچ اصلی الکتروموتور و سیم‌پیچ راه‌انداز، باعث گردش روتور می‌شود.

برای تغییر جهت چرخش در موتور القایی تک فاز، جهت حرکت جریان در یکی از سیم‌پیچ‌ها را تغییر داده و روتور را برعکس می‌چرخانیم.

موتور القایی (آسنکرون)

از مزایای موتور القایی می‌توان موارد زیر را نام برد:
  • قیمت پایین
  • هزینه تعمیر و نگهداری و استهلاک کم
  • طراحی بسیار ساده و ثبات در عملکرد
  • امکان اتصال مستقیم و بدون واسطه به جریان الکتریکی
نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

تبدیل سیستم وارد لئونارد به سیستم آسنکرون قابل کنترل

در این مطلب با مروری بر سیستم وارد لئونارد ، توضیحی از تبدیل آن به سیسستم آسنکرون قابل کنترل داده می‌شود.

تا قبل از اینکه کنترل‌کننده‌های دور الکترونیکی به ‌صورت گسترده و عظیم وارد بازار عرضه و تقاضا شوند، موتورهای القایی سه‌فاز آسنکرون با دور متغیر رایج نبودند.

یک سیسستم آسنکرون دارای ساختمانی ساده و در کل ارزان قیمت است.

اما کنترل دور آن‌ها تنها با تغییر قطب‌ها یا تغییر فرکانس منبع تغذیه صورت می‌گیرد.

این موارد در سالیان قبل به علت نبود تکنولوژی نیمه‌هادی‌ها اینورتر موتورهای القایی را پرهزینه و در مواردی غیرممکن کرده بود.

اما موتورهای جریان مستقیم نیز ساختمان داخلی پیچیده‌ای دارند.

در نتیجه هزینه ساخت و تعمیرات و نگهداری آن‌ها بالا و حتی بیشتر از موتورهای القایی می‌باشد.

اما امتیاز موتورهای جریان مستقیم در مقایسه با موتورها القایی در این بوده که سرعت و گشتاور آن‌ها را می‌توانستند به آسانی کنترل کنند.

تبدیل سیستم وارد لئونارد به سیستم آسنکرون قابل کنترل

آشنایی با سیستم وارد لئونارد

یکی از مهمترین و پرکاربردترین روش‌های کنترل دور موتور جریان مستقیم روش کنترل دور در قرن گذشته استفاده از سیستم وارد لئونارد (Ward Leonard) می‌باشد.

این روش در سال 1891 توسط مهندس آمریکایی به همین نام اختراع شد.

حتی امروزه نیز می‌توان بازمانده‌های آن را در بعضی از کارخانه‌های صنعتی به چشم دید.

قسمت‌های اصلی سیستم وارد لئونارد عبارتند از: یک منبع قدرت، ژنراتور تحریک و یک موتور جریان مستقیم.

منبع قدرت یک ژنراتور جریان مستقیم است که از یک منبع خارجی (موتور دیزل، موتور بخار، موتور الکتریکی و… ) تحت سرعتی ثابت قرار می‌گیرد.

ولتاژ خروجی منبع قدرت به آرمیچر موتور جریان مستقیم (شنت) اعمال می‌شود.

ژنراتور تحریک یک ژنراتور جریان مستقیم کوچک است که از همان منبع خارجی که به منبع قدرت متصل شده است، نیرو می‌گیرد.

وظیفه دارد تا جریان تحریک ژنراتور جریان مستقیم را تأمین نماید.

جریان تحریک را می‌توان توسط یک مقاومت متغیر از صفر تا 100 درصد تغییر داد.

بدین وسیله ولتاژ خروجی ژنراتور جریان مستقیم را کنترل و تنظیم کرد.

تبدیل سیستم وارد لئونارد به سیستم آسنکرون قابل کنترل

طرز عملکرد سیستم وارد لئونارد

محور موتور جریان مستقیم به بار اتصال پیدا می‌کند و گشتاور خروجی آن باعث چرخش محور مکانیکی بار می‌گردد.

ولتاژ آرمیچر توسط ژنراتور جریان مستقیم و جریان تحریک آن یا به صورت جداگانه یا از طریق ژنراتور تحریک تأمین می‌شود.

با این ساختار می‌توان سرعت موتور و  سرعت بار را با تغییر جریان تحریک ژنراتور، تغییر داد.

در این روش برای به دست آوردن گشتاور مکانیکی به 3 دستگاه نیازمندیم.

از این رو روش کنترل سیستم وارد لئونارد متدی است که از نظر اقتصادی در اولویت اول نمی‌باشد.

هزینه‌های نگهداری، تعمیر یاتاقان‌ها، ذغال‌ها و…  سیستم وارد لئونارد را پرهزینه می‌کند.

کاربرد متفاوت اصلی سیستم وارد لئونارد، راه‌اندازی نرم و کنترل سرعت خوب حتی در دورهای پایین است.

سیستم‌های کنترل دور مبتنی بر رئوستا هیچ‌گاه چنین راه‌اندازی نرمی را برای موتورهای جریان مستقیم نمی‌توانند ایجاد کنند.

سیستم وارد لئونارد دو نوع مختلف دارد

الف) کنترل ولتاژ موتور، در این روش جریان تحریک موتور جریان مستقیم ثابت نگه داشته می‌شود.

با تغییر جریان تحریک ژنراتور ولتاژ خروجی آن و در نهایت سرعت موتور جریان مستقیم را قابل تغییر می‌کنند.

ب) کنترل جریان تحریک موتور، با کاستن جریان تحریک موتور می‌توان سرعت آن را بالا برد.

در این روش ولتاژ ورودی موتور را به وسیله‌ی ثابت نگه داشتن تحریک ژنراتور ثابت نگه می‌دارند و جریان تحریک موتور را می‌کاهد.

در نتیجه با افزایش سرعت موتور گشتاور خروجی آن کاهش می یابد.

هر چند که امروزه در اکثر صنایع کنترل کننده‌های جدید جایگزین سیستم وارد لئونارد شده‌اند.

اما در گذشته در مواردی مانند جرثقیل‌ها، بالابرها، لوکوموتیوها و پرس‌ها به صورتی فراگیر از این سیستم استفاده شده است.

تبدیل سیستم وارد لئونارد به سیستم آسنکرون قابل کنترل

تاریخچه سیستم وارد لئونارد

در بهار سال 1383، یک سیستم (وارد لئونارد) متعلق به شرکتی که روی دستگاه تولید پیچ کار می‌کرد.

این دستگاه توانایی تولید پیچ‌هایی تا طول 50 سانتی‌متر و قطر 25 میلی‌متر در الکتروموتور اصلی آن با توان 132 کیلووات داشت.

الکتروموتور DC آن در اثر خرابی (تاکو ژنراتور) تعبیه شده در پشت موتور، اصطلاحا دورش فرار کرده بود.

در این حالت چون فیدبک تاکو دیده نمی‌شود.

دور موتور به علت اینکه باید یک چرخ لنگر به قطر حدود 1.5 متر و وزن حدود دو تن را به حرکت در می آورد، به شدت بالا می‌رود.

این وضعیت حالت بسیار خطرناکی است، اینرسی به وجود آمده از ایستادن جلوگیری می‌کند .

حتی زمانی که برق موتور خاموش شد، ترمزهای مکانیکی قادر به توقف چرخ لنگر نشده بود.

در این حالت تا اپراتور سیستم را خاموش کند، به دلیل نیروی گریز از مرکز با دور بالا، کلکتورهای موتور DC به بیرون پرتاب شده و موتور به شدت آسیب دیده و تعمیر آن سخت و حتی گران‌قیمت و زمان‌بر بود.

تبدیل سیستم وارد لئونارد به سیستم آسنکرون قابل کنترل

پس از بازدیدهای افراد گوناگون، مجموعه ما هم از مجموعه بازدید کرد.

پیشنهاد دادیم که مجموعه جمع‌آوری و به جای آن از اینورتر و موتور آسنکرون استفاده گردد.

در این مجموعه یک الکتروموتور آسنکرون به توان 132 کیلووات به صورت ستاره مثلث وجود دارد.

به عنوان منبع اصلی محرک یک ژنراتور DC به توان 110 کیلووات را به حرکت می‌آورد.

ژنراتور هم توسط یک سیستم راه‌انداز مقاومتی و یک ژنراتور کوچک که به پشت موتور اصلی کوپل شده بود، نقش تحریک فیلد موتور DC به توان 90 کیلووات را به عهده داشت.

موتور DC هم با توان 90 کیلووات کل مجموعه تولید پیچ را به حرکت در می‌آورد.

ما با انجام محاسبات فنی پیشنهاد زیر را به کارفرما دادیم:
  • از موتور اصلی به توان 132 کیلووات به عنوان جایگزین موتور DC استفاده گردد.
  • از یک عدد درایو به توان 110 کیلووات به عنوان راه انداز موتور اصلی استفاده گردد.

از دو عدد یونیت داینامیک بریک به صورت master و دیگری slave به توان‌های ۴٥ کیلووات و دو سری مقاومت جهت نصب روی یونیت داینامیک بریک استفاده شود.

با موافقت کارفرما سیسستم آسنکرون با موفقیت نصب و راه‌اندازی گردید.

با حداقل خرابی نسبت به سیستم وارد لئونارد قبلی پس از سیزده سال در حال کار می‌باشد.

پلاک موتور DC قبلی تا 1000RPM بود و به علت اینکه توان مصرفی قبلی کمتر از 90 کیلووات است.

در این حالت بار کمتری از موتور فعلی کشیده می‌شود،به همین علت از درایو 110 کیلووات استفاده گردید.

دور موتور آسنکرون هم روی پلاک RPM 1450 بود و این باعث گردید کمبود گشتاور راه‌اندازی هم تا حدود 30% جبران گردد.

علاوه بر اینکه از موتور موجود استفاده بهینه گردید و هزینه اجرای پروژه نیز کاهش پیدا کرد.

موتور اصلی کل مجموعه سیسستم آسنکرون را که شامل یک چرخ لنگر و بقیه اجزا بود را نیز به حرکت در می‌آورد.

عوامل فنی

وجود این چرخ لنگر باعث شده که بار اصطلاحاً ژنراتوری شود و برای خنثی و مصرف کردن ولتاژ لینک DC درایو دو عدد چاپر، ولتاژ را به مقاومت‌ها منتقل می‌کند.

برای تنظیم دور هم از دو عدد شاستی UP و Down استفاده شد.

این کار باعث شد حرکت بسیار دقیق‌تر از حالت قبل باشد.

از آنالوگ خروجی هم برای فیدبک به بقیه قسمت‌ها استفاده شد و کمترین تغییرات در سیم‌کشی انجام شده است.

سیستم روغن‌کاری و بقیه قسمت‌ها بسیار دقیق و هماهنگ کار می کند.

علاوه بر اینکه تاکنون الکتروموتور با سرویس درست خراب نشده، مصرف برق نیز به طور محسوسی کاهش پیدا کرده است.

این مسئله می‌تواند در هزینه تولید نقش موثری داشته باشد.

اگر این صرفه‌جویی در مصرف انرژی را در این زمان طولانی محاسبه نمایید، به مزیت این کار پی خواهید برد.