موتور الکتریکی القایی (قفس سنجابی)
معرفی
موتورهای القایی – همچنین به عنوان موتورهای آسنکرون شناخته می شوند – رایج ترین نوع موتور الکتریکی هستند که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند. موتورهای القایی به دلیل طراحی ساده، هزینه کم و قابلیت اطمینان بالا برای طیف وسیعی از کاربردها در تمام صنایع مهندسی مورد استفاده قرار می گیرند.
موتور القایی
انواع / طرح ها
دو نوع اصلی موتور القایی وجود دارد : تک فاز (1~) و سه فاز (3~).
طرح های موتور القایی تک فاز عبارتند از:
- موتورهای القایی فاز تقسیم – در ماشین هایی استفاده می شود که فرکانس راه اندازی محدود است و درایو از 1 کیلو وات تجاوز نمی کند.
- موتورهای القایی استارت خازن (کاپ استارت) – در ماشین هایی با بار اینرسی بالاتر و آنهایی که نیاز به راه اندازی مکرر دارند، مانند نوار نقاله، استفاده می شود.
- موتورهای القایی راه اندازی خازن راه اندازی خازن – کاربردهای مشابه موتورهای القایی راه اندازی خازن. یک خازن اضافی برای زمانی که موتور در حال کار است (زمانی که موتور در حال کار است) نصب شده است.
- موتورهای القایی قطب سایه دار – موتور القایی AC اصلی . هنوز هم در دستگاه‌های کوچک و دستگاه‌هایی که به گشتاور راه‌اندازی کم نیاز دارند، مانند پخش‌کننده‌های ضبط، فن‌های پروژکتور، فن‌های دستگاه فتوکپی، سشوار و غیره استفاده می‌شود.
طرح های موتور القایی سه فاز عبارتند از:
- موتورهای القایی قفس سنجابی – به دلیل طول عمر و نگهداری کم انتخاب شده اند. این طراحی موتور القایی رایج ترین است.
- موتورهای القایی حلقه لغزش – گشتاور بالا و جریان راه اندازی کم را ارائه می دهند. به عنوان مثال برای آسانسورها، جرثقیل ها و بالابرها استفاده می شود.
در حالی که موتورهای القایی به اشکال متعددی وجود دارند، این مقاله بر روی طراحی موتور القایی قفس سنجابی 3 فاز تمرکز دارد ، زیرا این موتور بسیار رایج ترین نوع موتور القایی است.
نکته – اصطلاح “القایی” به این واقعیت اشاره دارد که هنگام کار موتور، جریان الکتریکی در قفس روتور القا می شود. این با موتورهای دیگر که در آن جریان روتور از یک منبع خارجی تامین می شود متفاوت است.
از این مقاله لذت می برید؟ سپس حتماً دوره ویدیویی موتور القایی ما را بررسی کنید ! این دوره دارای آزمون ، دفترچه راهنما است و پس از اتمام دوره گواهینامه دریافت خواهید کرد . لذت ببرید!
اجزای موتور القایی الکتروموتور فشار متوسط و فشار قوی IC511
دو مجموعه اولیه در یک موتور القایی استاتور و روتور هستند . با این حال استاتور و روتور از اجزای منفرد کوچکتر ساخته شده اند.
استاتور الکتروموتور فشار متوسط و فشار قوی IC511
استاتور قسمت ثابت موتور است و از محفظه ای با شکاف ها و یک سری سیم پیچ تشکیل شده است.
سیم پیچ استاتور
سیم‌پیچ‌ها برق متناوب سه فاز دریافت می‌کنند که باعث می‌شود یک میدان مغناطیسی در اطراف هر یک از سیم‌پیچ‌ها در هنگام جاری شدن جریان منبسط و منقبض شود. هر سیم پیچ به صورت جفت و متوالی برای تولید یک میدان مغناطیسی دوار انرژی می گیرد. سیم پیچ استاتور معمولا از مس ساخته می شود، اگرچه مواد دیگری مانند آلومینیوم در دسترس هستند.
مسکن استاتور
استاتور با انباشتن ورقه های فولادی بسیار نازک و بسیار نفوذپذیر در داخل یک قاب فولادی یا چدنی ساخته می شود. قاب به زمین پیچ می شود و قسمت بیرونی قاب است که رنگ آمیزی شده و برای بینندگان خارجی قابل مشاهده است. مواد متداول ساخت قاب موتور شامل درجات مختلف فولاد و چدن است.
روتور الکتروموتور فشار متوسط و فشار قوی IC511
در داخل استاتور یک شفت فلزی جامد، لایه‌های لایه‌ای و یک قفس سنجاب قرار دارد. این مجموعه به روتور معروف است و قسمت دوار موتور است.
شفت روتور معمولاً شکل استوانه ای بلند و نازکی دارد، اما این بستگی به طراحی دارد. ورقه های فولادی، قفس سنجاب و یاتاقان ها ، همگی بر روی شفت روتور نصب شده اند. شفت‌های روتور معمولاً از فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند، زیرا بادوام، از نظر مکانیکی قوی هستند و خواص مقاومت در برابر خوردگی و فرسایش خوبی دارند.
روتور موتور القایی
قفس سنجاب یک قفس استوانه ای شکل است که در اطراف شفت با میله هایی که بین دو انتهای آن امتداد دارند قرار می گیرد. در دو انتهای قفس سنجاب، حلقه‌های انتهایی متصل می‌شوند تا یک اتصال کوتاه ایجاد کنند که جریان القایی از آن عبور می‌کند. قفس سنجاب معمولا از مس یا آلومینیوم ساخته می شود.
قفس سنجاب موتور القایی
لایه های فولادی نازک روی میله های قفس سنجاب لغزنده و بین حلقه های انتهایی فشرده می شوند. مواد لمینیت روتور درگیر مشابه مواردی است که برای لمینیت های استاتور استفاده می شود. لمینیت ها از جهت گیری کاملاً مستقیم پیروی نمی کنند، اما برای افزایش گشتاور تولیدی کمی کج شده اند . حداکثر درجه ای از «چرخشی» وجود دارد که این لمینیت ها می توانند اتخاذ کنند، و این بستگی به طراحی موتور دارد. انحراف لایه ها همچنین خطر قفل شدن روتور موتور را در موقعیتی بین میدان های مغناطیسی کاهش می دهد. این سناریو باعث می‌شود که روتور ثابت بماند و حتی زمانی که جریان به سیم‌پیچ‌های استاتور داده می‌شود، نچرخد.
سپرهای انتهایی و بلبرینگ ها
سپرهای انتهایی (زنگ های انتهایی) در انتهای مخالف قاب موتور نصب می شوند. شفت روتور از هر دو سپر انتهایی عبور می کند. یک سر شافت انتهای محرک است (مرتبط به بار) در حالی که سر دیگر آن انتهای غیر محرک است (معمولاً به یک فن خنک کننده متصل می شود). هر دو سر شفت دارای کلیدهای شفت برای انتقال حرکت مکانیکی از شفت به اتصالات آن هستند.
بلبرینگ ضد اصطکاک
برای جلوگیری از ورود ذرات خارجی به داخل موتور، ممکن است محافظ گرد و غبار بین شفت و سپر انتهایی نصب شود . ذرات خارجی ممکن است منجر به خراب شدن سیم‌پیچ‌های موتور یا سایر قطعات شوند. ورود رطوبت یکی از رایج ترین اشکال خرابی موتور است.
در دو انتهای محور روتور، یاتاقان های ضد اصطکاک نصب شده است. هر یاتاقان بر روی شفت روتور نصب می شود و در یک شکاف در هر زنگ انتهایی قرار می گیرد. یک یاتاقان معمولاً با استفاده از یک گیره c (گیره نگهدارنده) نگه داشته می شود در حالی که یک واشر فنری برای یاتاقان مقابل استفاده می شود (وابسته به طراحی موتور). استفاده از بلبرینگ تضمین می کند که شفت به آرامی می چرخد و حداقل اصطکاک را ایجاد می کند، که به ویژه مهم است زیرا شفت ممکن است در سرعت های بالا بچرخد.
اطلاعات – موتورهای بزرگتر از یاتاقان های ضد اصطکاک استفاده نمی کنند، بلکه از یاتاقان های ساده استفاده می کنند. تغییر نوع بلبرینگ مورد استفاده نیز طراحی را به طور قابل توجهی تغییر می دهد. به عنوان مثال، بلبرینگ های ساده به فضای بیشتری نیاز دارند، نوعی روغن کاری (معمولاً روغن)، و از واشر فنری یا حلقه های نگهدارنده c-clip استفاده نمی کنند. بلبرینگ های ساده همچنین بارهای بالاتر را تامین می کنند.
فن و گارد فن الکتروموتور فشار متوسط و فشار قوی IC511
به انتهای غیر محرک شفت روتور یک فن محوری متصل شده است. هنگامی که روتور می چرخد، فن نیز می چرخد. فن هوا را در قسمت بیرونی قاب موتور مجبور می کند تا در حین کار آن را خنک کند . پره های قاب موتور به عنوان مبدل حرارتی عمل می کنند و سطح تماس زیادی دارند، این امر سرعت انتقال حرارت از موتور به هوا را افزایش می دهد و در نتیجه ظرفیت خود خنک کنندگی موتور را افزایش می دهد.
یک محافظ فن از فن در برابر اجسام خارجی بزرگ محافظت می کند و از افراد یا اشیاء نزدیک در برابر پره های متحرک فن محافظت می کند.
محافظ فن موتور
اطلاعات – گرمای بیش از حد موتور ممکن است عایق اطراف سیم پیچ ها را ذوب کند و باعث اتصال کوتاه موتور شود . این حالت خرابی متأسفانه غیرمعمول نیست، اما به راحتی می توان از آن اجتناب کرد، زیرا همیشه خنک کننده کافی ارائه می شود.
مزایا و معایب الکتروموتور فشار متوسط و فشار قوی IC511
مزایای موتور القایی
- کاربرد گسترده – موتورهای القایی برای طیف وسیعی از کاربردها در محیط های خانگی و صنعتی استفاده می شوند. تخمین زده می شود که حدود 70 درصد ماشین آلات مورد استفاده در صنعت امروزه توسط موتورهای القایی سه فاز هدایت می شوند.
- نصب ارزان و آسان – موتورهای القایی قفس سنجابی فاقد برس، حلقه های لغزنده، کموتاتور، آهنرباهای دائمی، سنسورهای موقعیت یا سایر قطعاتی هستند که هزینه کلی آنها را افزایش می دهد. ساخت ساده آنها تضمین می کند که نصب و نگهداری آنها به طور کلی آسان است. عدم وجود برس در موتورهای القایی قفس سنجابی به این معنی است که هیچ تخلیه الکتریکی (جرقه) در موتور (از لحاظ نظری) ایجاد نمی شود. بنابراین، موتورهای القایی را می توان در شرایط محیطی خطرناک تری به کار برد ، مشروط بر اینکه برای انجام این کار اصلاح شده باشند (موتورهای دارای رتبه قبلی و غیره).
- تعمیر و نگهداری کم – موتورهای القایی به تعمیر و نگهداری نسبتاً پایینی نیاز دارند، به ویژه در مقایسه با موتورهای DC که حاوی برس های کربنی هستند که به راحتی تسلیم خرابی می شوند.
- عمر طولانی – موتورهای القایی عمر مفید نسبتا طولانی دارند زیرا قطعات آنها از نظر مکانیکی قوی هستند، در برابر خوردگی و فرسایش مقاوم هستند و نرخ سایش پایینی دارند.
- راندمان بالا – موتورهای القایی بازده بالایی دارند.
- خود راه انداز – موتورهای القایی سه فاز ذاتاً خود راه انداز هستند، یعنی با تامین جریان الکتریکی به سیم پیچ های استاتور، موتور می چرخد، هیچ نیروی خارجی دیگری مورد نیاز نیست.
معایب موتور القایی
- گشتاور راه‌اندازی ضعیف – موتورهای القایی بر اساس طراحی‌شان، معمولاً گشتاور راه‌اندازی پایینی دارند که هزینه‌های جانبی راندمان بالای آنهاست. به همین دلیل، موتورهای القایی برای استفاده در کاربردهایی که نیاز به گشتاور راه اندازی بالا دارند، مناسب نیستند. با این حال، اتصال موتور به طور غیر مستقیم به بار یعنی از طریق چرخ دنده، قرقره و غیره می تواند این مشکل را دور بزند.
- ضریب توان کم در شرایط بار سبک – در هنگام راه اندازی و بار کم، موتور برای غلبه بر مقاومت تولید شده توسط شکاف هوا بین استاتور و روتور به جریان مغناطیسی زیادی نیاز دارد. مجموع برداری بار و جریان های مغناطیسی باعث تاخیر ولتاژ و در نتیجه ضریب توان کم می شود. به دلیل جریان مغناطیسی بالا، موتور افزایش تلفات مس را نیز تجربه خواهد کرد که باعث کاهش راندمان کلی آن می شود.
- مشکل در دستیابی به کنترل سرعت – از آنجایی که یک موتور القایی سه فاز یک موتور با سرعت ثابت است، طبیعتاً تغییرات سرعت بسیار کمی را متحمل می شود و دستکاری سرعت آن را دشوار می کند. با این حال، این مشکل در سال های اخیر به دلیل پیشرفت و استفاده از فناوری درایو فرکانس با سرعت متغیر به طور قابل توجهی کاهش یافته است .
حاشیه نویسی مدل
کاور فن
یک پوشش از آسیب تصادفی به فن و پرسنل جلوگیری می کند.
فن محوری
برای خنک کردن موتور از فن استفاده می شود. به دلیل فشار منفی ایجاد شده توسط فن، هوا از طریق گریل های پوشش فن کشیده می شود، سپس هوا به داخل محفظه موتور هدایت می شود. جریان هوا موتور را خنک می کند و خطر گرم شدن بیش از حد را کاهش می دهد.
مهره
مهره ها و پیچ ها برای محکم کردن قطعات موتور به یکدیگر استفاده می شود. مهره های انتخابی باید دارای استحکام کششی مناسب و ویژگی های مقاومت در برابر خوردگی باشند.
مهره ها بخش “ماده” یک مجموعه مهره و پیچ هستند.
واشر قفل کننده
واشرهای قفل کننده برای اعمال کشش مداوم (نیروی کشش) به مجموعه پیچ و مهره استفاده می شود. نیروی کششی احتمال شل شدن مهره در اثر لرزش را کاهش می دهد.
واشر ساده الکتروموتور فشار متوسط و فشار قوی IC511
واشر ساده نیروی کمپرسور اعمال شده توسط مجموعه مهره و پیچ را هنگام سفت شدن توزیع می کند. واشر همچنین از فرورفتن مهره و پیچ در سطوح فلزی هنگام سفت شدن جلوگیری می کند.
پوشش انتهایی موتور
پوشش انتهایی یاتاقان، c-clip و گاهی اوقات یک مهر و موم گرد و غبار را در خود جای می دهد. دو پوشش انتهایی وزن شفت را تحمل می کنند.
مسکن بلبرینگ
بلبرینگ در این فضا قرار می گیرد.
C-clip مسکن
c-clip با انبر c-clip نصب می شود. پس از باز شدن انبر، c-clip به دلیل نیروهای الکتروموتور فشار متوسط و فشار قوی IC511 کششی باقیمانده منبسط می شود. نیروی باقیمانده c-clip را محکم در داخل شیار نگه می دارد و از حرکت محوری یاتاقان جلوگیری می کند.
بلبرینگ مهر و موم شده
یک بلبرینگ مهر و موم شده به روتور اجازه می دهد تا بدون انتقال حرکت چرخشی به سایر قسمت های ثابت مانند محفظه موتور بچرخد.
C-Clip / حلقه نگهدارنده
یک حلقه نگهدارنده برای نگه داشتن بلبرینگ در محفظه پوشش انتهایی موتور استفاده می شود. حلقه از حرکت محوری یاتاقان جلوگیری می کند.
پیچ
مهره ها و پیچ ها برای محکم کردن قطعات موتور به یکدیگر استفاده می شود. پیچ های انتخابی باید دارای استحکام کششی مناسب و ویژگی های مقاومت در برابر خوردگی باشند.
پیچ و مهره ها بخش “نر” یک مجموعه مهره و پیچ هستند.
بدنه موتور / محفظه
محفظه موتور مجموعه استاتور و روتور را در خود جای داده است. بدنه باید به اندازه کافی قوی باشد تا در برابر فشارهای الکتریکی و مکانیکی ایجاد شده توسط موتور و همچنین نیازهای فیزیکی محیط کار آن مانند آب و هوای سخت مقاومت کند.
استاتور
استاتور شامل سیم پیچ های عایق شده برای سه فاز موتور است.
جریان الکتریکی که از این سیم‌پیچ‌ها می‌گذرد چیزی است که باعث چرخش روتور می‌شود.
هسته استاتور معمولاً از آهن برای کاهش تلفات بار ساخته می شود.
مبدل حرارتی
پره های رادیاتور باعث افزایش سطح پوشش موتور می شود. سطح بزرگتر اجازه می دهد تا گرما با سرعت بیشتری توسط جریان هوای اجباری از فن حذف شود.
ترمینال اتصال
کابل تغذیه سه فاز و ارت به برد ترمینال متصل می شود. هر یک از سه فاز موتور باید به درستی به منبع ورودی سیم کشی شود. موتورها به صورت سیم‌کشی ستاره یا مثلث متصل می‌شوند.
مسکن ترمینال
محفظه ترمینال از برد اتصال و اتصالات الکتریکی در برابر آسیب جسم خارجی مانند آب محافظت می کند.
لیفتینگ چشم
چشمی بالابر امکان حرکت موتور را با استفاده از تسمه، طناب، جرثقیل، بلوک زنجیر یا کابل و غیره می دهد. اگر موتور بیش از حد بزرگ باشد که فقط با کار دستی جابجا شود، لازم است. برای موتورهای بزرگ می توان از چند چشم بلندکننده استفاده کرد.
واشر
معمولاً از لاستیک یا کارت ساخته می شود. واشر بین دو سطح فلزی فشرده می شود تا یک فضای مهر و موم ایجاد شود. واشر از عبور آب یا آلودگی بین سطوح فلزی و داخل محفظه ترمینال جلوگیری می کند.
پا / پایه
وزن کامل موتور از طریق پاها به سازه یا زمین منتقل می شود. پایه دارای سوراخ‌ها یا کانال‌هایی است که در آن حفر شده است تا امکان تراز و ثابت شدن موتور را فراهم کند.
شفت روتور
شفت روتور روتور را به یاتاقان ها، فن و بار متصل می کند. هنگام نصب، گاهی اوقات روتور خنک می شود و یاتاقان ها گرم می شوند تا به راحتی مونتاژ شوند (فقط برای موتورهای کوچک).
روتور
هسته روتور از لایه های فولادی ساخته شده است. میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچ های استاتور بر روی روتور اثر می گذارد و باعث چرخش آن می شود. نوع روتور مورد استفاده در این مثال روتور قفسی (موتور قفس سنجابی) است.
کلید شفت
کلید شفت تنها اتصال بین شفت روتور و بار در حال حرکت است، بنابراین ضروری است که کلید بتواند مشخصات بار کامل موتور را بدون خرابی تحمل کند.
حلقه پایان
حلقه انتهایی برای فشرده سازی لایه های فولادی به یکدیگر استفاده می شود.
شیار کلید شفت
کلید شفت درون این شیار قرار دارد.
درز گیر گرد و غبار
بسته به طرح، یک درزگیر لاستیکی گرد و غبار ممکن است در این فضا قرار گیرد. آب بندی خطر ورود آلودگی به محفظه موتور را کاهش می دهد. مهر و موم بین محور روتور و پوشش انتهایی موتور فشرده می شود.