الکتروموتور القایی

موتور القایی

اساساً یک موتور القایی دارای 3 قسمت اصلی است که عبارتند از: استاتور، شکاف هوا و روتور. استاتور بخش غیر متحرک ماشین است. این بخش از سیم پیچ هایی تشکیل شده است که به عنوان وسیله ای برای القای الکترومغناطیسی به سیم پیچ های روی روتور عمل می کنند. شکاف هوا جایی است که انتقال انرژی از استاتور به روتور انجام می شود. در حالی که روتور یک قطعه ماشین است که می تواند حرکت کند. حرکت روتور به دلیل ظهور القای الکترومغناطیسی از سیم پیچ استاتور به سیم پیچ در روتور ایجاد می شود.

استاتور

• استاتور موتور القایی ساختاری متشکل از قاب، هسته، جریان و سیم پیچ دارد. قاب استاتور محفظه سایر قطعات استاتور است و از چدن ساخته شده است.
• هسته و شیارهای استاتور از آهن چکش خوار یا فولاد سیلیکونی ساخته شده اند. قسمت شیار مکانی برای نصب سیم پیچ روی استاتور است.
• در حالی که سیم پیچ از مس ساخته شده است . بخش قاب استاتور یک موتور القایی به گونه ای طراحی شده است که قسمت های هسته و سیم پیچ را بپوشاند و از انسان در برابر تماس مستقیم با قطعات متحرک دستگاه محافظت کند.
• علاوه بر این، قاب استاتور همچنین از خراش های ناشی از اختلالات اجسام یا اختلالات هوای باز جلوگیری می کند.
• قاب استاتور همچنین در توزیع گشتاور به تجهیزات پشتیبانی موتور نقش دارد. این هدف با ساخت قاب استاتور از ماده ای که در برابر گشتاور و ضربه مقاوم است برآورده می شود.
• علاوه بر این، قاب استاتور نیز به عنوان وسیله ای برای تهویه هوا مفید است که می تواند اثربخشی خنک کننده موتور را افزایش دهد.

روتور

بخش روتور یک موتور القایی از یک هسته، شیارها، سیم پیچ ها و شفت تشکیل شده است. هسته از آهن چکش خوار یا فولاد سیلیکونی ساخته شده است. قسمت شیار از همان ماده ای ساخته شده است که بخش هسته ساخته شده است. شیار به محلی برای نصب سیم پیچ روی روتور تبدیل می شود. سیم پیچ روتور از مس ساخته شده است.

شکاف هوا

شکاف هوا فضایی است که بخش های استاتور و روتور را از هم جدا می کند. نقش شکاف هوا به عنوان مکانی برای عبور شار مغناطیسی ناشی از القای الکترومغناطیسی بر روی استاتور است. این شار مغناطیسی سیم پیچ های روتور را قطع می کند و باعث چرخش روتور می شود. اتاقی که بخشی از شکاف هوا است به گونه ای چیده شده است که عملکرد موتور القایی بهینه باشد. شکاف هوای بیش از حد گسترده می تواند بازده انرژی موتور القایی را کاهش دهد. در همین حال، شکاف هوای بسیار باریک باعث ایجاد مشکلات مکانیکی در موتور می شود.

موتور القایی یکی از انواع موتورهای جریان متناوب است. بیشترین کاربرد آن در مقایسه با انواع دیگر موتورهای جریان متناوب است. نام مرتبط با القاء از اصل کار آن می آید که از فرآیند القای الکترومغناطیسی از میدان مغناطیسی موجود روی استاتور به روتور استفاده می کند. جریان الکتریکی در روتور جریان القایی از استاتور است. وجود این جریان ناشی از اختلاف نسبی بین چرخش روتور و میدان دوار است. در صنعت و خانگی دو نوع موتور القایی وجود دارد که عبارتند از موتورهای القایی تک فاز و موتورهای القایی سه فاز. تفاوت این دو در سیستم الکتریکی است که جریان الکتریکی را تامین می کند. موتورهای القایی تک فاز با سیستم الکتریکی تک فاز عرضه می شوند و به طور گسترده در تجهیزات الکتریکی خانگی استفاده می شوند. توان الکتریکی تولید شده توسط یک موتور القایی تک فاز کم است، بنابراین به طور گسترده ای برای کار با تجهیزات الکتریکی برای مصارف خانگی، مانند پنکه , یخچال , پمپ آب , و ماشین لباسشویی . در حالی که موتور القایی سه فاز بر روی یک سیستم برق سه فاز با استفاده در زمینه های مختلف کاری در صنایعی که نیاز به ظرفیت های بزرگ برق دارند کار می کند.

موتورهای القایی نیز بر اساس ساختار روتور قابل تشخیص هستند. از این نظر انواع موتورهای القایی شامل موتورهای القایی با روتور قفسی و موتورهای القایی با روتورهای زخمی می شود.

تست

تست بار صفر

آزمایش بار صفر بر روی موتورهای القایی انجام می شود تا داده های مربوط به جریان الکتریکی و توان الکتریکی و تلفات الکتریکی زمانی که بار الکتریکی روی موتور القایی صفر است به دست آید. آزمایش با اتصال موتور القایی به منبع تغذیه با مقدار نامی در ولتاژ و فرکانس شبکه انجام می شود. از کنتور الکتریکی برای اندازه گیری مقدار ورودی جریان الکتریکی و توان الکتریکی زمانی که بار الکتریکی صفر است استفاده می شود. منحنی های مشخصه جریان الکتریکی و توان الکتریکی با آزمایش تغییرات ولتاژ الکتریکی با مقادیر متغیر زمانی که موتور القایی باری برابر با صفر دارد، توصیف می شود.

انواع مشخصه های بدست آمده در تست بار صفر برای موتورهای القایی شامل تلفات اصطکاک یاتاقان، تلفات هسته و تلفات اصطکاک باد و همچنین تلفات مس است. در این آزمایش تلفات مس در بخش روتور به طور کلی در تحلیل نادیده گرفته می شود زیرا تلفات بسیار کم است. در همین حال، تلفات مس در استاتور مورد غفلت قرار نمی گیرد زیرا ارزش تلفات به طور کلی بسیار زیاد است. در همین حال، تلفات هسته و اصطکاک مقدار ثابتی دارند.

تست اتصال کوتاه

آزمایش اتصال کوتاه با هدف به دست آوردن داده هایی در مورد ویژگی های جریان الکتریکی، توان الکتریکی و ضریب توان الکتریکی زمانی که یک موتور القایی یک اتصال کوتاه را تجربه می کند، انجام می شود. اطلاعات به دست آمده از این آزمایش مشخصه های جریان الکتریکی و توان الکتریکی به عنوان تابعی از ولتاژ ورودی است. مدار الکتریکی برای آزمایش اتصال کوتاه در یک موتور القایی تقریباً به طور کامل مشابه مدار آزمایش بار صفر است. تفاوت این است که موتور القایی به موتور دیگری متصل است تا چرخش خود را حفظ کند.

آزمایش اتصال کوتاه با اتصال پایانه های استاتور به منبع ولتاژ اصلی آغاز می شود. مقدار ولتاژ منبع باید کمتر از مقدار ولتاژ کاری موتور القایی باشد. مشاهدات در مراحل شروع از کمترین ولتاژ ولتاژ تا رسیدن به مقدار جریان اتصال کوتاه دو برابر جریان الکتریکی نامی انجام شد. هر بار که مقدار ولتاژ الکتریکی افزایش می یابد، موتور القایی با استفاده از یک موتور القایی دیگر در چرخش نگه داشته می شود. این آزمایش برای ولتاژ شبکه استاتور با مقدار ولتاژ نامی موتور القایی اعمال نمی شود. آزمایش در این شرایط منجر به آسیب به عایق موتور به دلیل گرمای بیش از حد می شود

برنامه

موتورهای القایی را می توان در صنعت و همچنین برای کاربرد تجهیزات الکتریکی برای خانوارها استفاده کرد. مزیت استفاده از موتور القایی طراحی ساده، نگهداری آسان و قابل اتصال به منبع تغذیه جریان متناوب آن است. انواع موتورهای القایی بسیار متنوع بوده و بر اساس نیاز انتخاب می شوند. علاوه بر این، سرعت چرخش و گشتاور موتور القایی نیز به راحتی قابل کنترل است. در همین حال، پیچیدگی کاربرد آن مستلزم درک ویژگی ها و عملکرد انواع موتورهای القایی مورد استفاده است.

ماشین ناهمزمان

به پیمایش بروید به جستجو بروید

موتور الکتریکی ناهمزمان (همچنین ماشین آسنکرون ) – یک متناوب موتور جریان الکتریکی که سرعت روتور آن برابر نیست (در حالت موتور کمتر) با فرکانس چرخش میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان سیم پیچ استاتور .

در تعدادی از کشورها، موتورهای ناهمزمان نیز به عنوان موتورهای کلکتور طبقه بندی می شوند . نام دوم موتورهای ناهمزمان القایی است ، این به دلیل این واقعیت است که جریان در سیم پیچ روتور توسط میدان چرخان استاتور القا می شود. ماشین‌های ناهمزمان امروزه اکثر ماشین‌های الکتریکی را تشکیل می‌دهند که عمدتاً به عنوان موتور الکتریکی استفاده می‌شوند و تبدیل‌کننده اصلی انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی هستند، اکثریت قریب به اتفاق آن‌ها موتورهای ناهمزمان با روتور قفس سنجابی (ADKZ) هستند.

اصل کار یک موتور القایی این است که جریان در سیم پیچ های استاتور یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می کند . این میدان می را در روتور القا جریانی کند که شروع به تعامل با میدان مغناطیسی می کند به گونه ای که روتور شروع به چرخش در همان جهت میدان مغناطیسی می کند به طوری که میدان های استاتور و روتور متقابلاً ثابت می شوند. در حالت موتور سرعت روتور کمی کمتر و در حالت ژنراتور از سرعت میدان مغناطیسی بیشتر است. اگر سرعت ها برابر باشند، میدان القای جریان در روتور را متوقف می کند و نیروی آمپر روی روتور اثر نمی گذارد . از این رو نام – یک موتور ناهمزمان (بر خلاف موتور سنکرون که سرعت چرخش آن با فرکانس میدان مغناطیسی منطبق است). تفاوت نسبی بین سرعت چرخش روتور و فرکانس میدان مغناطیسی متناوب را لغزش می گویند . در حالت موتور ثابت، لغزش کوچک است: 1-8٪ بسته به قدرت .

تاریخچه

در سال 1888، گالیله فراریس تحقیقات خود را در مقاله ای برای آکادمی سلطنتی علوم در تورین منتشر کرد (همان سالی که تسلا حق اختراع ایالات متحده را دریافت کرد [4] )، که در آن مبانی نظری یک موتور القایی را تشریح کرد [5] . شایستگی فراری این است که او با نتیجه گیری اشتباه در مورد راندمان پایین موتور القایی و استفاده نامناسب از سیستم های جریان متناوب، توجه بسیاری از مهندسان را به مشکل بهبود ماشین های ناهمزمان جلب کرد. مقاله ای از گالیله فراریس که در مجله Atti di Turino منتشر شد توسط یک مجله انگلیسی تجدید چاپ شد و در ژوئیه 1888 چشم فارغ التحصیل مدرسه عالی فنی دارمشتات ، بومی امپراتوری روسیه ، میخائیل اوسیپوویچ دولیو-دوبروولسکی را به خود جلب کرد . قبلاً در سال 1889 ، Dolivo-Dobrovolsky حق اختراع یک موتور ناهمزمان سه فاز با روتور قفس سنجابی از نوع ” چرخ سنجاب ” را دریافت کرد ( ثبت اختراع آلمانی شماره 20425 و آلمان شماره 75361 برای روتور زخمی با حلقه ها و دستگاه های راه اندازی . این اختراعات عصر کاربرد صنعتی انبوه ماشین های الکتریکی را باز کرد. در سال 1903 در در نووروسیسک ، آسانسوری با اولین شبکه صنعتی سه فاز جریان متناوب جهان ساخته شد که تمامی تاسیسات آن تحت رهبری Dolivo-Dobrovolsky ساخته شد. این آسانسور همچنین برای اولین بار در جهان از ترانسفورماتورهای سه فاز و موتورهای آسنکرون با روتور فاز استفاده می کند. در حال حاضر، موتور ناهمزمان Dolivo-Dobrovolsky (با روتور قفس سنجابی) رایج ترین موتور الکتریکی است.

مزایا و معایب

مزایا و معایب موتور القایی قفس سنجابی در مقایسه با سایر انواع ماشین ها:

مزایای:

1. سهولت در ساخت.
2. ارزانی نسبی
3. قابلیت اطمینان عملیاتی بالا
4. هزینه های عملیاتی کم
5. قابلیت اتصال به شبکه بدون هیچ مبدل (برای بارهایی که نیاز به کنترل سرعت ندارند).

تمام مزایای فوق نتیجه عدم وجود کموتاتورهای مکانیکی در مدار روتور بوده و منجر به این واقعیت شده است که اکثر موتورهای الکتریکی مورد استفاده در صنعت ماشین های ناهمزمان با روتور اتصال کوتاه هستند.

معایب موتور القایی به دلیل ویژگی سفت و سخت است:

1. لحظه شروع کوچک
2. جریان شروع قابل توجه (می تواند به 6 درجه یا بیشتر برسد).
3. عدم امکان کنترل سرعت هنگام اتصال مستقیم به شبکه و محدود کردن حداکثر سرعت به فرکانس شبکه (برای ADKZ که مستقیماً از شبکه سه فاز 50 هرتز تغذیه می شود – 3000 دور در دقیقه). در حدود سال 2010، شرکت آمریکایی DeWalt تعدادی موتور القایی با سرعت متغیر را به ثبت رساند و تولید کرد.
4. وابستگی شدید (مربع) گشتاور الکترومغناطیسی به ولتاژ تغذیه (زمانی که ولتاژ با ضریب 2 تغییر می کند، گشتاور با ضریب 4 تغییر می کند؛ در DCT ، گشتاور تا درجه اول به ولتاژ تغذیه آرمیچر بستگی دارد، که مطلوب تر است).
5. پایین ضریب توان .

بهترین روش برای از بین بردن معایب فوق، تغذیه موتور از مبدل فرکانس ساکن است .

ساخت و ساز

یک ماشین ناهمزمان دارای یک استاتور و روتور است که توسط یک شکاف هوا از هم جدا شده اند. بخش فعال آن سیم پیچ و مدار مغناطیسی (هسته) است. تمام قسمت های دیگر ساختاری هستند و استحکام لازم، صلبیت، خنک کننده، امکان چرخش و غیره را فراهم می کنند.

سیم پیچ استاتور یک سیم پیچ سه فاز (به طور کلی، چند فاز) است که هادی های آن به طور مساوی در اطراف محیط استاتور توزیع شده و فاز به فاز در شیارهایی با فاصله زاویه ای 120 درجه قرار می گیرند. سیم پیچ ترکیبی نیز شناخته شده است که افزایش راندمان موتور را ممکن می سازد [7] . فازهای سیم پیچ استاتور طبق طرح های استاندارد “مثلث” یا “ستاره” متصل می شوند و به یک شبکه جریان سه فاز متصل می شوند. مدار مغناطیسی استاتور در فرآیند تغییر جریان در سیم پیچ استاتور دوباره مغناطیس می شود، بنابراین از صفحات فولادی الکتریکی برای اطمینان از حداقل تلفات مغناطیسی استفاده می شود. روش اصلی مونتاژ یک مدار مغناطیسی در یک بسته، مخلوط کردن است .

با توجه به طراحی روتور، ماشین‌های ناهمزمان به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند: سنجابی روتور قفس و روتور فاز . هر دو نوع طراحی استاتور یکسان دارند و فقط در طراحی سیم پیچ روتور با هم تفاوت دارند. مدار مغناطیسی روتور مشابه مدار مغناطیسی استاتور – از صفحات فولادی الکتریکی ساخته شده است.

موتور القایی قفس سنجابی

سیم پیچ روتور اتصال کوتاه، که اغلب به دلیل شباهت بیرونی طراحی، “چرخ سنجاب” (“قفس سنجاب”) نامیده می شود، از میله های آلومینیومی (کمتر مسی، برنجی) تشکیل شده است که در انتها با دو حلقه اتصال کوتاه دارند. . میله های این سیم پیچ در شیارهای هسته روتور وارد می شوند. هسته های روتور و استاتور دارای ساختار چرخ دنده ای هستند. در ماشین‌های با توان کوچک و متوسط، سیم‌پیچ معمولاً با ریختن آلیاژ آلومینیوم مذاب در شیارهای هسته روتور ساخته می‌شود. همراه با میله های “چرخ سنجاب”، حلقه های اتصال کوتاه و تیغه های انتهایی ریخته می شود که دستگاه را تهویه می کند. در ماشین های پرقدرت، “چرخ سنجاب” از میله های مسی ساخته می شود که انتهای آن با جوشکاری به حلقه های اتصال کوتاه متصل می شود.

اغلب، شیارهای روتور یا استاتور به منظور کاهش EMF هارمونیک بالاتر ناشی از امواج شار مغناطیسی به دلیل وجود دندانه ها، که مقاومت مغناطیسی آن به طور قابل توجهی کمتر از مقاومت مغناطیسی سیم پیچ است و همچنین کاهش می یابد، به صورت اریب ساخته می شوند. نویز ناشی از عوامل مغناطیسی

برای بهبود ویژگی های راه اندازی یک موتور الکتریکی ناهمزمان با روتور قفس سنجابی، یعنی برای افزایش گشتاور راه اندازی و کاهش جریان راه اندازی، قبلاً از میله های به اصطلاح “قفس سنجاب دوگانه” با رسانایی متفاوت روی روتور استفاده می شد. ، بعداً شروع به استفاده از روتورهایی با شیار شکل خاص (روتورهای شیار عمیق) کردند. در این حالت، قسمت بیرونی شیار روتور از محور چرخش دارای سطح مقطع کمتری نسبت به قسمت داخلی است. این به شما امکان می دهد از اثر جابجایی جریان استفاده کنید که به همین دلیل مقاومت فعال سیم پیچ روتور در لغزش های بزرگ (به ویژه در هنگام راه اندازی) افزایش می یابد.

موتورهای آسنکرون با روتور قفس سنجابی با استارت مستقیم (بدون تنظیم) دارای گشتاور راه اندازی کم و جریان راه اندازی قابل توجهی هستند که این عیب قابل توجه آنها است. بنابراین، آنها در آن دسته از درایوهای الکتریکی استفاده می شوند که در آن گشتاورهای راه اندازی بزرگ مورد نیاز نیست. با توسعه فن آوری نیمه هادی قدرت، مبدل های فرکانس در حال گسترش هستند که به شما امکان می دهد فرکانس جریان تامین کننده موتور را هنگام شروع به کار افزایش دهید و بنابراین به گشتاور راه اندازی زیادی دست پیدا کنید. از مزایا باید به سهولت ساخت و عدم تماس الکتریکی با قسمت دینامیکی دستگاه اشاره کرد که دوام را تضمین می کند و هزینه های نگهداری را کاهش می دهد. با طراحی خاص روتور، زمانی که فقط یک سیلندر آلومینیومی توخالی در شکاف هوا می چرخد، می توان به اینرسی کم موتور دست یافت.

انواع ADKZ که امکان کنترل گام به گام سرعت را فراهم می کند، موتورهای چند سرعته ای هستند که در آنها کنترل سرعت با تغییر تعداد جفت قطب ها در استاتور انجام می شود، که برای آن ها انواع سیم پیچ

این موتورهای ناهمزمان با روتور قفس سنجابی هستند که به دلیل مزایای فوق که نوع اصلی موتورها در یک محرک الکتریکی صنعتی هستند، استفاده از انواع دیگر موتورها ناچیز است و ماهیت بسیار تخصصی دارد.

موتور آسنکرون با روتور عظیم

انواع ماشین های ناهمزمان با روتور عظیم وجود دارد. چنین روتوری کاملاً از مواد فرومغناطیسی ساخته شده است ، یعنی در واقع یک استوانه فولادی است. روتور فرومغناطیسی به طور همزمان نقش یک هسته مغناطیسی و یک هادی (به جای سیم پیچ) را انجام می دهد. میدان مغناطیسی دوار جریان های گردابی را در روتور القا می کند که در تعامل با شار مغناطیسی استاتور، گشتاور ایجاد می کند.

مزایای:

• سهولت ساخت، هزینه کم؛
• استحکام مکانیکی بالا (مهم برای ماشین های با سرعت بالا)؛
• گشتاور راه اندازی بالا

ایرادات:

• تلفات انرژی زیاد در روتور؛
• پایین ضریب توان .

ویژگی ها:

• دارای مشخصه مکانیکی صاف باشد
• روتور حتی تحت بارهای سبک به میزان قابل توجهی گرم می شود.

راه های مختلفی برای بهبود روتورهای عظیم وجود دارد: لحیم کاری حلقه های مسی در انتهای آن، پوشش روتور با یک لایه مس.

انواع موتورهای با روتور حجیم را می توان موتورهایی با روتور توخالی در نظر گرفت. در آنها به منظور کاهش جرم و ممان اینرسی، روتور به شکل استوانه توخالی از مواد فرومغناطیسی ساخته می شود. ضخامت دیواره نباید کمتر از عمق نفوذ میدان در حالت های عملیاتی باشد، برای 50 هرتز 1-3 میلی متر است.

موتور القایی با روتور فاز

این نوع موتور الکتریکی امکان کنترل سرعت را در محدوده وسیعی فراهم می کند. روتور فاز دارای سیم پیچی چند فازی (معمولاً سه فازی) است که معمولاً طبق طرح ” ستاره ” متصل می شود و به حلقه های لغزشی بیرون می آید . با کمک برس هایی که در امتداد این حلقه ها می لغزند، یک مدار کنترل خارجی در مدار سیم پیچ روتور گنجانده شده است که به شما امکان می دهد سرعت روتور را کنترل کنید. عناصر این زنجیره عبارتند از:

• بالاست رئواستاتیک به عنوان یک مقاومت فعال اضافی، برای هر فاز یکسان است. با کاهش جریان راه اندازی، گشتاور راه اندازی به حداکثر مقدار (در اولین لحظه از زمان) افزایش می یابد. چنین موتورهایی برای به حرکت درآوردن مکانیسم هایی استفاده می شوند که تحت بار سنگین راه اندازی می شوند یا نیاز به کنترل سرعت صاف دارند. چنین کنترل سرعتی از نظر مشخصات شبیه به کنترل سرعت رئوستاتیک در DCT با تغییر مقاومت در مدار آرمیچر است.
• سلف ها (چوک ها) در هر فاز روتور. مقاومت چوک ها متناسب با فرکانس جریان جاری است و همانطور که می دانید در روتور در اولین لحظه راه اندازی فرکانس جریان های لغزش بیشترین میزان را دارد. با چرخش روتور به سمت بالا، فرکانس جریان های القایی کاهش می یابد و با آن مقاومت سلف کاهش می یابد. مقاومت القایی در مدار روتور فاز به شما امکان می دهد روند راه اندازی موتور را به طور خودکار انجام دهید و در صورت لزوم موتور را که سرعت آن به دلیل اضافه بار کاهش یافته است “گرفتن” کنید. اندوکتانس جریان روتور را در یک سطح ثابت نگه می دارد.
• منابع جریان مستقیم، بنابراین یک ماشین سنکرون به دست می آید .
• با یک اینورتر تغذیه می شود که به شما امکان می دهد سرعت و گشتاور الکترومغناطیسی موتور را کنترل کنید. این یک حالت عملکرد ویژه است ( دستگاه تغذیه دوگانه ). امکان روشن کردن ولتاژ شبکه بدون اینورتر در آنتی فاز به استاتور وجود دارد.

موتور شراژ-ریشتر

موتور ناهمزمان کموتاتور سه فاز که از سمت روتور تغذیه می شود .

موتور ناهمزمان معکوس (که از روتور تغذیه می شود) که به شما امکان می دهد سرعت را از حداقل تنظیم کنید (محدوده توسط داده های سیم پیچ سیم پیچ اضافی مورد استفاده برای به دست آوردن EMF اضافی که با فرکانس لغزش وارد مدار ثانویه می شود تعیین می شود. ماشین) به حداکثر، که معمولاً بالاتر از سرعت همزمانی قرار دارد. از نظر فیزیکی با تغییر محلول یک مجموعه دوتایی برس برای هر “فاز” مدار ثانویه موتور تولید می شود. بنابراین، با تنظیم مجدد تراورس های برس به کمک یک وسیله مکانیکی (چرخ دستی یا محرک دیگر)، می توان سرعت موتور القایی AC را به صورت اقتصادی بسیار کنترل کرد. ایده کنترل به طور کلی بسیار ساده است و بعداً در به اصطلاح آبشارهای شیر ناهمزمان، که در آن یک مبدل تریستور در مدار روتور فاز گنجانده شده بود، که به عنوان یک اینورتر یا در حالت یکسو کننده کار می کرد، اجرا می شود. ماهیت ایده این است که یک EMF اضافی با دامنه و فاز متغیر با فرکانس لغزش به مدار ثانویه یک موتور ناهمزمان وارد می شود. کلکتور وظیفه تطبیق فرکانس EMF اضافی را با فرکانس لغزش روتور انجام می دهد. اگر EMF اضافی مخالف اصلی باشد، قدرت از مدار ثانویه موتور با کاهش متناظر سرعت دستگاه خارج می شود، کاهش سرعت فقط توسط شرایط خنک کننده سیم پیچ ها دیکته می شود. در نقطه همزمانی دستگاه، فرکانس اضافی EMF صفر است، یعنی یک جریان مستقیم توسط کلکتور به مدار ثانویه عرضه می شود. در صورت جمع EMF اضافی با اصلی، توان اضافی به مدار ثانویه دستگاه وارونه می شود و بر این اساس، شتاب بالاتر از سرعت سنکرون است. بنابراین، نتیجه تنظیم خانواده ای از ویژگی های نسبتاً صلب با کاهش لحظه بحرانی با کاهش سرعت و با شتاب بالاتر از سرعت سنکرون با افزایش متناسب آن بود.

کارکرد دستگاه با محلول نامتقارن تراورس برس مورد توجه خاص است. در این مورد، نمودار برداری از emf اضافی. موتور به اصطلاح مؤلفه مماسی را دریافت می کند که کار با پاسخ خازنی به شبکه را امکان پذیر می کند.

از نظر ساختاری، موتور یک ماشین معکوس است که در آن دو سیم پیچ روی روتور گذاشته می شود: منبع تغذیه از حلقه های لغزنده و سیم پیچی که با استفاده از دو جفت برس در هر “فاز” به سیم پیچ ثانویه استاتور متصل می شود. در واقع این دو قسمت سیم پیچ ثانویه بسته به موقعیت تراورس های برس یا بر اساس یکدیگر و یا در جهت مخالف روشن می شوند. مقررات اینگونه عمل می کند.

چنین موتورهایی بیشترین پیشرفت را در دهه 30 قرن بیستم دریافت کردند . توزیع و توسعه قابل توجهی دریافت نکردند در اتحاد جماهیر شوروی، ماشین‌های کلکتور جریان متناوب (KMPT) به دلیل افزایش الزامات برای ساخت مجموعه کلکتور-برس و هزینه بالای کلی، . آنها عمدتاً به عنوان بخشی از تجهیزات خریداری شده در خارج از کشور به قلمرو اتحاد جماهیر شوروی نفوذ کردند و در اسرع وقت با ماشین های جریان مستقیم کمتر کارآمد اما ارزان تر یا موتورهای ناهمزمان با روتور فاز جایگزین شدند.

در حال حاضر موتور Schrage فقط از نقطه نظر تاریخ فناوری مورد توجه است.

چگونه کار می کند

یک ولتاژ متناوب سه فاز به سیم پیچ استاتور اعمال می شود که تحت تأثیر آن یک سیستم سه فاز جریان از طریق این سیم پیچ ها جریان می یابد. از آنجایی که سیم پیچ ها در یک ماشین القایی به طور هندسی 120 درجه جابجا می شوند و از آنجایی که در یک سیستم متقارن جریان های موجود در سیم پیچ ها دارای تغییر فاز 120 درجه هستند، میدان مغناطیسی دوار در این سیم پیچ ها ایجاد می شود. میدان مغناطیسی دوار با عبور از هادی های سیم پیچ روتور، نیروی محرکه ای را در آنها ایجاد می کند که تحت تأثیر آن جریانی در سیم پیچ روتور جریان می یابد که باعث تحریف میدان مغناطیسی استاتور می شود و انرژی آن را افزایش می دهد که منجر به ظهور می شود. یک نیروی الکترومغناطیسی که تحت تأثیر آن روتور شروع به چرخش می‌کند (برای توضیح ساده‌تر می‌توان به نیروی آمپر وارد بر رساناهای سیم‌پیچ روتور که در میدان مغناطیسی استاتور هستند اشاره کرد؛ اما در واقعیت، ، بزرگی القای مغناطیسی در شیاری که در آن هادی جریان قرار دارد بسیار کم است، زیرا شار مغناطیسی عمدتاً از دندان ها عبور می کند). برای اینکه EMF در سیم پیچ روتور رخ دهد، لازم است که سرعت چرخش روتور با سرعت چرخش میدان استاتور متفاوت باشد. بنابراین روتور با توجه به میدان استاتور به صورت ناهمزمان می چرخد ​​و موتور را ناهمزمان می نامند. تفاوت نسبی بین سرعت چرخش روتور و سرعت چرخش میدان استاتور را لغزش می گویند. (ها) . لغزش اسمی معمولاً 2-8٪ است [8] .

سرعت چرخش میدان استاتور

هنگامی که سیم پیچ استاتور با یک جریان سه فاز (در حالت کلی، چند فاز) تامین می شود، یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می شود، فرکانس چرخش همزمان. n 1 [rpm] که مربوط به فرکانس ولتاژ منبع تغذیه است f نسبت [Hz]:

n 1 = 60 f پ ،

جایی که پ – تعداد جفت قطب های مغناطیسی سیم پیچ استاتور.

بسته به تعداد جفت قطب ها، مقادیر زیر از فرکانس های چرخش میدان مغناطیسی استاتور در فرکانس ولتاژ تغذیه 50 هرتز امکان پذیر است:

n، دور در دقیقه	پ
3000	1
1500	2
1000	3
300	10

اکثر موتورها 1-3 جفت قطب دارند و کمتر 4 قطب دارند. تعداد بیشتری از قطب ها به ندرت استفاده می شود، چنین ماشین هایی دارای راندمان و ضریب قدرت پایینی هستند، اما آنها می توانند بدون گیربکس در جایی که به سرعت کم نیاز است، کار کنند. به عنوان مثال، حتی موتورهای 34 قطبی 2ACVO710L-34U1 (17 جفت قطب) برای هدایت فن های برج خنک کننده (فرکانس سنکرون 176.5 دور در دقیقه) وجود دارد.

حالت های کار

حالت موتور

اگر روتور ثابت باشد یا فرکانس چرخش آن کمتر از سنکرون باشد، میدان مغناطیسی دوار از هادی های سیم پیچ روتور عبور می کند و یک EMF را در آنها القا می کند که تحت عمل آن جریانی در سیم پیچ روتور ظاهر می شود. نیروهای الکترومغناطیسی بر روی هادی ها با جریان این سیم پیچ (یا بهتر است بگوییم روی دندانه های هسته روتور) عمل می کنند. نیروی کل آنها یک گشتاور الکترومغناطیسی را تشکیل می دهد که روتور را همراه با میدان مغناطیسی می کشد. اگر این لحظه برای غلبه بر نیروهای اصطکاک کافی باشد، روتور شروع به چرخش می کند و سرعت چرخش ثابت آن n 2 [rpm] مربوط به برابری گشتاور الکترومغناطیسی با گشتاور ترمز ایجاد شده توسط بار روی شفت، نیروهای اصطکاک در یاتاقان ها، تهویه و غیره است. سرعت روتور نمی تواند به سرعت میدان مغناطیسی برسد، زیرا در این مورد سرعت زاویه ای است. چرخش میدان مغناطیسی نسبت به سیم پیچ روتور برابر با صفر می شود، میدان مغناطیسی القای EMF را در سیم پیچ روتور متوقف می کند و به نوبه خود، گشتاور ایجاد می کند. بنابراین، برای حالت موتور عملکرد یک ماشین ناهمزمان، نابرابری درست است:

0 ≤ n 2 < n 1 .

تفاوت نسبی بین فرکانس های چرخش میدان مغناطیسی و روتور را لغزش می گویند :

س = n 1 – n 2 n 1 .

واضح است که در حالت رانندگی 0 < س ≤ 1 .

حالت ژنراتور

اگر روتور با کمک یک گشتاور خارجی (مثلاً توسط نوعی موتور) به فرکانس بیشتر از فرکانس چرخش میدان مغناطیسی شتاب داده شود، سپس جهت EMF در سیم پیچ روتور و جزء فعال جریان روتور تغییر می کند، یعنی دستگاه ناهمزمان به حالت ژنراتور تغییر می کند. در همان زمان، جهت گشتاور الکترومغناطیسی نیز تغییر می کند که تبدیل به ترمز می شود. در حالت ژنراتور، لغزش کنید س < 0 .

برای راه اندازی یک ماشین ناهمزمان در حالت ژنراتور، به یک منبع توان راکتیو نیاز است که میدان مغناطیسی ایجاد کند. در صورت عدم وجود میدان مغناطیسی اولیه در سیم پیچ استاتور، شار با استفاده از آهنرباهای دائمی یا با بار فعال به دلیل القای باقیمانده دستگاه و خازن های متصل به موازات فازهای سیم پیچ استاتور ایجاد می شود.

یک ژنراتور ناهمزمان جریان راکتیو را مصرف می کند و نیاز به حضور ژنراتورهای توان راکتیو در شبکه به شکل ماشین های سنکرون، جبران کننده های سنکرون ، بانک های خازن ساکن (BSK) دارد. به همین دلیل، علیرغم سهولت تعمیر و نگهداری، از ژنراتور ناهمزمان نسبتاً به ندرت استفاده می شود، عمدتاً به عنوان توربین های بادی کم مصرف، منابع کمکی کم مصرف و دستگاه های ترمز. حالت ژنراتور یک موتور ناهمزمان اغلب در مکانیزم هایی با ممان فعال استفاده می شود: در این حالت، موتورهای پله برقی مترو (هنگام حرکت به سمت پایین)، کاهش بار در جرثقیل ها ، موتورهای آسانسور نیز در حالت ژنراتور کار می کنند. نسبت وزن در کابین و وزنه تعادل؛ در عین حال، حالت ترمز مکانیزم مورد نیاز فناوری و بازیابی انرژی به شبکه با صرفه جویی در انرژی ترکیب می شود.

حالت بیکار

حالت بیکار موتور ناهمزمان زمانی اتفاق می افتد که هیچ باری روی شفت به شکل گیربکس و بدنه کار وجود نداشته باشد. از تجربه بیکار می توان مقادیر جریان مغناطیسی و تلفات توان در مدار مغناطیسی، یاتاقان ها و در فن را تعیین کرد. در حالت بیکار واقعی s = 0.01-0.08. در حالت بیکار ایده آل ، n 2 \ u003d n 1 ، بنابراین s \u003d 0 (در واقع ، این حالت دست نیافتنی است ، حتی با این فرض که اصطکاک در یاتاقان ها لحظه بار خود را ایجاد نمی کند – اصل کار موتور به این معنی است که روتور برای ایجاد میدان از میدان استاتور عقب می‌ماند. در s = 0، میدان استاتور از سیم‌پیچ‌های روتور عبور نمی‌کند و نمی‌تواند جریانی را در آن القا کند، به این معنی که میدان مغناطیسی روتور ایجاد نمی‌شود.

حالت ترمز الکترومغناطیسی (مقابله)

اگر جهت چرخش روتور یا میدان مغناطیسی را طوری تغییر دهید که در جهات مخالف بچرخند، EMF و جزء فعال جریان در سیم پیچ روتور به همان روشی که در حالت موتور است هدایت می شود. دستگاه برق اکتیو از شبکه مصرف می کند. با این حال، گشتاور الکترومغناطیسی بر خلاف ممان بار جهت گیری خواهد شد، که یک ممان ترمز است. نابرابری های زیر برای رژیم وجود دارد:

n 2 < 0 ، س > 1 .

این حالت برای مدت کوتاهی مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا در طی آن گرمای زیادی در روتور تولید می شود که موتور قادر به دفع آن نیست که می تواند به آن آسیب برساند.

برای ترمز نرم تر، می توان از حالت ژنراتور استفاده کرد، اما فقط در دورهای نزدیک به چرخش های اسمی موثر است.

راه های کنترل موتور ناهمزمان

تحت کنترل یک موتور AC ناهمزمان به معنای تغییر در سرعت روتور و / یا گشتاور آن است.

راه های زیر برای کنترل موتور القایی وجود دارد :

• رئوستاتیک – تغییر سرعت یک موتور ناهمزمان با روتور فاز با تغییر مقاومت رئوستات در مدار روتور، علاوه بر این، این باعث افزایش گشتاور راه اندازی و افزایش لغزش بحرانی می شود.
• فرکانس – تغییر در سرعت چرخش یک موتور ناهمزمان با تغییر فرکانس جریان در شبکه تغذیه، که مستلزم تغییر در سرعت چرخش میدان استاتور است . موتور از طریق مبدل فرکانس روشن می شود .
• تعویض سیم پیچ ها از مدار “مثلث” به مدار “ستاره” در هنگام راه اندازی موتور، که جریان های راه اندازی در سیم پیچ ها را حدود سه برابر کاهش می دهد، اما در عین حال، گشتاور نیز کاهش می یابد.
• پالس – با تامین نوع خاصی از ولتاژ تغذیه (به عنوان مثال، دندان اره).
• معرفی یک EMF اضافی مطابق یا مخالف فرکانس لغزش در مدار ثانویه.
• تغییر در تعداد جفت قطب ها، در صورتی که چنین سوئیچینگی به طور سازنده ارائه شود (فقط برای روتورهای قفس سنجاب).
• با تغییر دامنه ولتاژ تغذیه، زمانی که فقط دامنه (یا مقدار مؤثر ) ولتاژ کنترل تغییر می کند. سپس بردارهای ولتاژ کنترل و تحریک عمود می مانند (شروع ترانسفورماتور).
• کنترل فاز با این واقعیت مشخص می شود که تغییر در سرعت روتور با تغییر تغییر فاز بین بردارهای تحریک و ولتاژ کنترل به دست می آید [10] .
• روش دامنه فاز شامل دو روش شرح داده شده است.
• گنجاندن در مدار قدرت استاتور راکتورها ؛
• راکتانس القایی برای یک موتور با روتور فاز .