آشنایی با انواع موتورهاي الکتريکي2

آشنایی با انواع موتورهاي الکتريکي

قسمت دوم

الکترو موتور وعيب يابي آن

موتور هاي الکتريکي (آسنکرون-يونيورسال-قطب چاکدار ) عيب يابي ورفع عيب موتور هاي مذکور .

موتور ها مهمترين اجزايي هستند که در لوازم برقي گردنده بکار مي روند.موتور ها انرژي الکتريکي را به انرژي مکانيکي تبديل مي کنند. الکتروموتور ها را مي توان به سه دسته کلي تقسيم کرد:

1- موتور هاي آسنکرون

2 - موتور هاي يونيورسال

3- موتور با قطب چاکدار

1- موتور هاي آسنکرون:

که با برق متناوب کار مي کنند از دو قسمت روتور واستاتور ساخته شده اند.با روشن شدن موتور سيم پيچ هاي درون شيار هاي استاتور يک ميدان مغناطيسي دوار بوجود مي آورند که اين ميدان برروتور که قسمت گردنده موتور وداراي محور انتقال حرکت مي باشد نيز اثر گذاشته ودر آن خاصيت مغناطيسي بوجود مي آيد .به هر حال با بوجود آمدن قطب هاي مغناطيسي هم نام وغيرهم نام عمل جذب ودفع انجام شده که باعث حرکت چرخشي روتور مي گردد.براي راه اندازي موتور ها از حالت سکون روش هاي مختلفي بکار مي برند که مهمترين آن ها عبارتند از:

الف- آسنکرون با راه انداز غير خازني (کلاجي ) در اين موتور به غير از سيم پيچي هاي اصلي يک سري سيم پيچ کمکي نيز قرار دارد که ميدان مغناطيسي ديگري با فاصله زماني با ميدان مغناطيسي اصلي بوجود مي آورد.که باعث چرخش پرقدرت تر موتور مي گردد. پس از اين که سرعت موتور به 75 درصد سرعت اسمي رسيد کلاج که تحت تاثير نيروي گريز از مرکز کار مي کند به عنوان يک کليد عمل کرده وسيم پيچ کمکي را از مدار خارج مي کند.

ب - آسنکرون با راه انداز خازن موقت - اين موتور ها داراي علامت اختصاري CSMمي باشند وداراي يک خازن الکتروليتي با ظرفيت حدود 200 الي 500 ميکرو فاراد است که باسيم پيچ کمکي بطور سري بسته شده وهر دوي آنها باسيم پيچ اصلي موازي بسته مي شوند. خازن وسيم پيچ کمکي يک اختلاف فاز ودو ميدان مغناطيسي بوجود مي آورد که باعث چرخش موتور مي گردد. در اين موتور نيز کليد گريز از مرکز سيم پيچ کمکي را از مدار خارج مي کند.

ج - آسنکرون با راه انداز خازن موقت وخازن دايم.(با علامت اختصاري TCM) - يکي از خازن ها پس از راه اندازي از مدار خارج شده وخازن ديگر در حالتي که با سيم پيچ کمکي سري مي باشد در مدار باقي مي ماند.

د - آسنکرون با راه انداز خازن دايمي ( PSCM) در اين موتور ها که داراي قدرت کم تري نسبت به موتور هاي قبلي هستند از يک خازن که با سيم پيچ کمکي سري بسته شده است استفاده شده و کليد گريز از مرکز ندارند بنابر اين خازن به همراه سيم پيچ کمکي هميشه در مدار باقي است.

شناسايي سيم پيچ هاي اصلي وکمکي :

1- سيم پيچ هاي اصلي در زير شيار ها و سيم پيچ کمکي در رو قرار دارند.

2- سطح مقطع سيم هاي کمکي هميشه از سيم هاي اصلي کمتر است.

3- سيم پيچ کمکي داراي مقاومت بيشتري (اهم بيشتر ) نسبت به سيم پيچ اصلي است وضمنا" خازن با سيم پيچ کمکي سري شده است.

عيب يابي موتور هاي آسنکرون - معيوب شدن موتور ها يا مربوط به قطعات برقي مثل سيم پيچ ها وخازن است يا مربوط به قطعات مکانيکي مثل بلبرينگ و بوشن ها .

عيب يابي قطعات برقي :

عيب1- موتور اصلا"روشن نشده و جرياني از مدار عبور نمي کند.

علت1 -جايي از مدار قطع است.

رفع عيب1- با آوامتر تمام مدار شامل پريز،دوشاخه ،سيم هاي رابط،کليدها واتصالات در تخته کلم موتور را بر رسي وعيب مربوطه را بر طرف مي نماييم.

عيب2- موتور اصلا"روشن نشده وجرياني از مدار عبور نمي کند.

علت2 -سوختن فيوز.

رفع عيب2-ابتدا علت سوختن فيوز که مربوط به اتصالي مي باشد را بررسي نموده پس از آن به تعويض فيوز مي پر دازيم.

عيب3-موتور پس از روشن شدن خيلي زود داغ مي شود.

علت3-موتور نيم سوز است.

رفع عيب3- در هر کدام از سيم پيچ هاي کمکي واصلي ميتواند اتصال حلقه ويا اتصال کلاف به کلاف بوجود آمده باشد.بنابر اين مسير جريان الکتريکي کوتاه شده در نتيجه ميدان مغناطيسي مناسب براي گردش بوجود نمي آيد وباعث داغي موتور ميشود.موتور هاي نيم سوز جريان بيشتري نسبت به موتور هاي سالم مشابه خود دريافت مي کنند. براي رفع عيب در صورتي که محل اتصالي مشخص باشد وبتوان به نحوي آن را عايق نمود اقدام کرده ودر غير اين صورت موتور بايد دو باره سيم پيچي شود.

عيب4- موتور پس از روشن شدن خيلي زود داغ مي شود.

علت4- زياد بودن بار موتور.

رفع عيب 4- هر موتوري داراي توان مکانيکي مشخص است در صورتي که بيش از توان مربوطه از موتور نيرويي خواسته شود جريان بيشتري از سيم ها عبور مي کند که با سطح مقطع وتعداد دور آن ها همخواني ندارد وباعث گرما در موتور و آسيب ديدن آن خواهد شد .براي رفع عيب بايد بار موتور را کم نموده واز کار مداوم آن خود داري کرد.

عيب5- موتور پس از روشن شدن خيلي زود داغ مي شود وزير بار مي خوابد.

علت 5- عمل نکردن کليد گريز از مرکز .

رفع عيب 5 - علاوه بر جريان در يافتي توسط سيم پيچ اصلي ،سيم پيچ کمکي نيزچون از مدار خارج نمي شود جريان دريافت مي کند .براي اطمينان از صحت عمل کرد کليد گريز از مرکز بايد به صداي کنتاکت آن در حالت دور گرفتن موتور وهمچنين از دور افتادن آن گوش کرد .براي رفع عيب بايد کليد سرويس ويا تعويض شود.

عيب 6- با روشن کردن موتور صداي زيادي شنيده مي شود ولي به گردش در نمي آيد.

علت 6- خرابي کليد گريز از مرکز .

رفع عيب 6- درصورتي که کنتاکت هاي کليد در حالتي که موتور خاموش بوده وصل نشده باشد.درزمان شروع بکار ،سيم پيچ راه انداز در مدار قرار نگرفته وطبيعتا"موتور بگردش نمي افتد.براي رفع عيب کليد را با آوامتر امتحان ودر صورت معيوب بودن تعويض مي نماييم.

عيب 7- با روشن شدن موتور صداي زيادي شنيده مي شود ولي به گردش در نمي آيد.

علت 7 - قطعي سيم پيچ اصلي يا کمکي .

رفع عيب 7 - به کمک آوامتر هر دو مدار را امتحان ودر صورت مشخص بودن محل پارگي ،آن را تعمير مي نماييم.

عيب 8 - با روشن شدن موتور صداي زيادي شنيده مي شود ولي به گردش در نمي آيد.

علت 8 - نيم سوز بودن يا سوختگي موتور .

رفع عيب 8 - موتور سريعا"داغ شده وجريان زيادي مي کشد همچنين بوي سوختگي ويا دود از مشخصه هاي آن است.رفع عيب سيم پيچي مجدد است.

عيب 9 - با روشن کردن موتور صداي زيادي شنيده مي شود ولي به گردش در نمي آيد.

علت 9 - خرابي خازن.

رفع عيب 9 - خازن ها به منظور راه اندازي موتور بکار رفته اند خازن را مطابق با مطالبي که در مورد عيب يابي خازن ها گفتيم آزمايش نموده در صورت نياز آن را تعويض مي کنيم.

عيب 10 - با روشن کردن موتور فيوز عمل کرده مدار قطع مي شود.

علت 10 - اتصال کوتاه در مدار اصلي موتور .

رفع عيب 10 - دوشاخه ،سيم هاي رابط وجعبه اتصالات موتور را بررسي کرده در صورت پيدا کردن محل اتصالي آن را مرتفع مي نماييم.

عيب 11 - با روشن کردن موتور فيوز عمل کرده مدار قطع مي شود.

علت 11 - سوختگي کامل موتور

رفع عيب 11 - با مشاهده استاتور وسيم پيچ هاي مربوطه عيب حاصل تاييد گرديده وبراي رفع آن بايد موتور سيم پيچي گردد.

عيب 12 - با روشن کردن موتور فيوز عمل کرده مدار قطع مي شود.

علت 12 - اتصال کوتاه در خازن

رفع عيب 12 - اگر با جدا کردن خازن از مدار و به برق زدن موتور فيوز ديگر عمل نکرد عيب از خازن است وبايد آن را تعويض نمود.

عيب يابي قطعات مکانيکي.

عيب 1 - محور موتور چه در حالت روشن وچه در حالت خاموشي به سختي حرکت مي کند.

علت 1 -بطور کلي خرابي بلبرينگ ها وياطاقان هاي دو سر محور موتور .

رفع عيب 1 - خرابي بلبرينگ ها شامل الف - ترک برداشتن حلقه هاي بلبرينگ،ترک بر داشتن ساچمه ها و غلطک ها .ب - بوجود آمدن حفره وشيار در سطح داخلي حلقه ها که علت آن وجود ذرات سخت بين ساچمه وحلقه مي باشد.ج - گريپاژ (عدم چرخش ساچمه ها ) که ناشي از کثيفي و سخت شدن گريس بلبرينگ مي باشد. د - فرسودگي وپوسيدگي - که به علت جازدن نادرست بلبرينگ ونفوذ رطوبت وعدم گريس کاري مناسب بوجود مي آيد. براي تشخيس عيوب گفته شده بلبرينگ را از نظر ظاهري مشاهده ولقي بين حلقه وساچمه را امتحان مي کنيم . همچنين با چرخش بلبرينگ اگر صداي غير عادي شنيده شود دليل برخرابي آن مي باشد که بايد تعويض گردد.

عيب 2 - گاهي اوقات محور موتور با صداي زيادي مي چرخد.

علت 2 - چرخش حلقه بيروني بلبرينگ در جاي خود.

رفع عيب 2 - جازدن نادرست بلبرينگ وعدم گريس کاري مي تواند باعث لقي بلبرينگ در جاي خود شود . رفع عيب-تعويض بلبرينگ در صورت معيوب بودن بوش زدن وتراش کاري جاي آن يا تعويض دري موتور.

2-موتور هاي يونيورسال

اين موتور ها که هم با جريان متناوب وهم با جريان مستقيم کار مي کنند از دو قسمت اصلي تشکيل شده اند:

الف:قطب ها (بالشتک ها )

ب - آرميچر

در اين موتور ها ميدان مغناطيسي قطب ها بر خلاف موتور هاي آسنکرون دوار نيست وسيم پيچ آرميچر که قسمت گردنده موتور است با سيم پيچ قطب ها سري بسته شده است . پس از عبور جريان از مدار فوق خطوط قواي مغناطيسي قطب ها با خطوط قواي آرميچر عکس العمل نشان داده وباعث گردش موتور مي شود .سرعت اين موتور ها بالا بوده وخيلي سريع به سرعت نهايي مي رسند. از اين موتور ها در اکثر لوازم برقي خانگي مثل چرخ گوشت ،آب ميوه گيري ،هم زن ،آسياب و... استفاده مي شود. براي برقراري ارتباط قطب ها با آرميچر که گردان مي باشد از قطعه اي بنام کلکتور استفاده مي شود . کلکتور از تيغه هاي مسي کنار هم تشکيل شده است که به شکل استوانه روي محور قرار دارد . تيغه ازهمديگر واز محور آرميچر بوسيله ميکا عايق شده اند وسيم پيچ هاي داخل شيار آرميچر به وسيله پيچک ها به يکديگر وصل مي شوند. دو قطعه ذغال به همراه فنر پشت آن ها ارتباط قطب ها با کلکتور را ميسر مي سازد.

عيب يابي موتور هاي يونيور سال :

عيب 1 - موتور روشن نمي شود.

علت 1 - نبودن برق.

رفع عيب 1 - پريز ،دوشاخه وسيم رابط را با آوامتر آزمايش نموده ورفع عيب مي کنيم.

عيب 2 - موتور روشن نمي شود.

علت 2 - کوتاه شدن ذغال ها.

رفع عيب 2 - چون ذغال ها جزيي از مدار سري موتور مي باشد.با کوتاه شدن آن ها ممکن است مدار قطع گردد وموتور روشن نشود با تعويض ذغال رفع عيب مي شود در صورت نبودن ذغال در اندازه مورد نظر مي توان از ذغال بزرگ تر استفاده کرده وبا سوهان آن را به اندازه دلخواه در آورد.

عيب 3 - موتور روشن نمي شود.

علت 3 - خرابي فنر ذغال ها

رفع عيب 3 - به منظور درگير بودن هميشگي ذغال با کلکتور از قطعه اي فنر در پشت ذغال استفاده مي شود گاهي در اثر رطوبت ويا کار زياد خاصيت خود را از دست داده ومدار قطع مي گردد. باتعويض فنر رفع عيب مي شود

روشهای مختلف راه اندازی موتورهای آسنكرون

موتورهای آسنكرون با توجه به قدرت و ولتاژ آن به طرق مختلف راه اندازی ميشوند و با توجه به اينكه موتور در لحظه شروع به كار جريان زيادی ميكشد و اين جريان زياد علاوه بر اينكه به خود موتور صدمه ميزند به مصرف كننده های ديگری كه از اين خط تغذيه می كنند لطمه زده و كار آنها را مختل می سازد.

بنابراين برای كم كردن جريان شروع به كار موتور بايد چاره ای انديشيد؟؟

معمولاً به روشهای زير راه اندازی ميشود در نتيجه جريان راه اندازی‌ كم ميشود :

1. به طور مستقيم

2. توسط كليد يا مدار ستاره – مثلث

3. توسط كمپانساتور

4. راه اندازی بوسيله اضافه كردن مقاومت در مدار روتور

5. راه اندازی بوسيله داخل كردن مقاومت در مدار استاتور

1- راه اندازی موتور به طور مستقيم : برای‌ موتورهايی كه بزرگ نيستند و‌ آمپر زيادی از شبكه نمی كشند بوسيله يك كليد سه قطبی به شبكه متصل ميشوند .

2-راه اندازی ستاره – مثلث : ابتدا ولتاژ اوليه را كه بر هر فاز متصل ميشود ،‌ را كم مى كنيم سپس وقتي كه موتور به دور نرمال خود رسيد ولتاژی كه به هر فاز می رسد را زياد می كنيم .

بنابراين در لحظه اول كليد به حالت ستاره بوده يعنی ولتاژ دو سر هر فاز به u/√3 تقليل می يابد در نتيجه موتور با توان 3/1 توان نامی خود كار می كند .

استعمال كليد روی انواع موتورها با روتور قفسه ای يا روتور سيم پيچی امكان پذير است . ولی در موتورهايی كه با بار زياد كار می كنند از كليد برای راه اندازی استفاده نمی شود . چون گشتاور مقاوم بار زياد است .

3-راه اندازی توسط كمپانساتور : اين وسيله راه اندازی كه اتوترانسفورماتور كاهنده است بين موتور و شبكه قرار می گيرد . اين طريق راه اندازی به دليل اينكه جريان شروع به كار و گشتاور شروع به كار هر دو به يك نسبت پايين می آيند خيلی خوب است . ولی چون هزينه آن گراناست فقط در موتورهايی كه قدرت زياد دارند استفاده می شوند.

4-راه اندازی موتورهای قفسه ای بوسيله قرار دادن مقاومت سر راه استاتور : برای جلوگيری از عبور جريان زياد در موقع راه اندازی موتور ميتوان مقاومت هايی به طور سری سر راه سيم پيچی هایموتور قرار دارد . و به تدريج كه موتور دور می گيرد دسته مقاومتهای راه انداز را به طرف چپ حركت داده در اين صورت كم كم مقاومتها از سر راه مدار خارج ميشود.

اين طريق راه اندازی به دليل تلفات انرژی در مقاومتها زياد و نيروی كشش در لحظه شروع به كار كم ، استعمال كمی دارد.

5-راه اندازی موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچی با قرار دادن مقاومت سر راه روتور : تمام مقاومتهای راه انداز را سر راه سيم پيچی روتور قرار داد . بدين وسيله مقاومت مدار سيم پيچی روتور را به حداكثر مقدار خود ميرسانند و سپس استاتور را به شبكه برق وصل می كنند . مقاومت روئستای روتور به تدريج از مدار خارج ميشود .

پيدا كردن سرسيم های موتور آسنكرون UVW-XYZ

آيا می دانيد اگر موتور آسنكرونی سه فازی داشته باشيم و 6 سر سيم ، كه سر سيم های آن مشخص نيست ، چه بايد كرد ؟؟

اگر اين سر سيم ها اشتباه وصل شود در عملكرد موتور چه تغييری حاصل می شود ؟

تعيين آرايش كلافها در شيار :

موتورهای سه فاز از سه سيم پيچ تشكيل شده كه هر كدام از اين سيم پيچها 3/1 شيارهای استاتور را اشغال می كند. اين سيم پيچها به فاز اول (R) ، فاز دوم (S) ، فاز سوم (T) شناسايی می شوند.

سيم پيچی كه از فاز Rتغذيه می كند شروع سيم پيچی را (U ) و انتهای آنرا با ( X )

 سيم پيچی كه از فاز S تغذيه می كند شروع سيم پيچی را (V ) و انتهای آنرا با ( Y )

سيم پيچی كه از فاز T تغذيه می كند شروع سيم پيچی را (W ) و انتهای آنرا با ( Z )

برای يافتن سر سيم ها‌ :

ابتدا بايد دو سر هر كلاف را پيدا كنيد از مولتی متر يا هر روش ديگری كه می شناسيد .( يك سر مولتی متر را به يك سر سيم گرفته ، سر ديگر مولتی متر را با 5 سر سيم باقی مانده امتحان می كنيد . هر كدام كه راه داد ، آن يك كلاف سيم پيچ است . )

اشتباه در سرسيم ها :

همانطور كه می دانيم موتور سه فاز از سه سيم پيچ تشكيل شده است.كه هر كدام از سيم پيچها 3/1 شيارهای استاتور را اشغال كرده وباعث تشكيل قطب در موتور می شود و قطب ها حركت دورانی به روتورمی دهد . حال اگر سر سيمی تغيير كند در موتور ايجاد قطب نمی شود و موتور حركت نمی كند و می تواند باعث سوختن موتور شود .

قبل از انجام كار اگر بار روی موتور قرار دارد بار را از روی موتور برداريد. ( تسمه يا ....)

تنظيم دور موتورهای آسنكرون

با دانستن رابطهNr=[60f/p](1-S) دور موتور آسنكرون را ميتوان به طريقه های زير تنظيم نمود :

1. تغيير فركانس ولتاژ شبكه

2. تغيير قطبها

3. داخل كردن مقاومت در مدار روتور

4. تغيير ولتاژ موتور

1-تغيير دور بوسيله تغيير فركانس : با تغيير فركانس سرعت سنكرون تغيير ميكند و دور موتور تغيير ميكند . ميتوان برای تغيير فركانس از يك مولد يا مبدل فركانس استفاده نمود . و يك يا چند موتور القايی كه در شرايط مشابهی كار می كنند بوسيله آنها تغذيه شوند . مانند موتور ماشينهای كارخانه فولاد سازی و موتورهای محرك ماشين نساجی

2-تغيير دور بوسيله تغيير عده جفت قطبها : اين تغيير را در موتورهای آسنكرونی است كه بتوان با سيم پيچهای‌ آن تغيير قطب داد كه اين حالت در موتورهای دو سرعته ( دالاندر ) ديده می شود كه ميتوان با كليد ( دالاندر ) دور موتور را تغيير داد .

3-تغيير دور با داخل كردن مقاومت در مدار روتور : در موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچر شده با تغيير مقاوت مدار روتور ميتوان سرعت گردش روتور را تنظيم كرد ولی چون راندمان موتور بر اثر تغيير دور تغيير ميكند در نتيجه كاربرد اين روش خيلی كم است

4-تغيير دور با تغيير ولتاژ : از اين روش در موتورهای كوچك مانند پنكه و ... استفاده ميشود .

موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی شده (روتور رينگی)

روتور سيم پيچی شده : به جای ميله ، استاتور را می توان سيم پيچی سه فاز كرد و اينسيم پيچها را به صورت ستاره وصل می كنيم . درروی محور اين موتور سه حلقه كه نسبت به هم و نسبت به محور عايق هستند (رينگ) قرار دارد . سه سر سيم پيچی روتور به اين سه حلقه متصل می شود و به وسيله جاروبكهائی كه روی حلقه ها تكيه دارند به يك مقاومت سه فاز ستاره متصل ميشود.

مزايای موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی شده :

در موقع شروع به كار گشتاور قوی دارد .

بر خلاف موتور آسنكرون با روتور قفسه ای كه جريان شروع به كار آنها كم است جريان شروع به كار كمی‌ دارد .

سرعت آن در مقابل بارهای مختلف تقريباً ثابت است .

تعداد دور آن تا حدی قابل تنظيم است .( با كم و زياد كردن رئوستا راه انداز )

ميتوان تا حدی بار آن را زياد كرد .

معايب موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچی شده :

در مقابل تغيير ولتاژ حساسيت دارد .

ضريب قدرت آن در موقعيكه بار به حد نرمال نيست كم می باشد .

ضريب قدرت آنها نسبت به ضريب قدرت موتور آسنكرون با روتور قفسه ای كمتر است.

موارد استفاده و كاربرد موتورهای آسنكرونبا روتور سيم پيچی شده :

از موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی شده :برای قدرت های خيلی زياد مخصوصاً اگر با فشار قوی باشد استفاده می شود و يا اينكه در موقع شروع به كار ، موتور احتياج به گشتاور زياد داشته باشد مانند به راه انداختن ترن يا جرثقيلها و غيره

راه اندازي موتورهاي سنكرون در حالت بارداري

ساختمان : استاتور موتورهاي سنكرون از نظر ساختمان دقيقاً مشابه استاتور موتورهاي القايي است سيم پيچهاي سه فاز آن در داخل شيارهاي هسته آهني استاتور تعبيه شده كه وظيفه آنها ايجاد ميدان دوار در هسته استاتور است.

روتور اين موتور به صورت يكپارچه يا از ورقهاي مغناطيسي ساخته مي شود و بر روي آن يك سيم پيچي جريان مستقيم به نام سيم پيچ تحريك نصب مي شود.

جريان تغذيه سيم پيچي تحريك روتور، از طريق دو حلقه كه بر روي محور روتور نصب شده به وسيله جاروبكها تأمين مي شود و روتور اين موتورها عملا بصورت يك مغناطيس الكتريكي (چرخ قطب) رفتار مي كند كه تعداد قطبهاي روتور به اندازه قطبهاي سيم پيچي استاتور خواهد بود.

طرز كار: هنگام وصل استاتور به شبكه سه فاز ، يك ميدان دوار كه سرعت آن متناسب با فركانس شبكه و تعداد قطبهاي استاتور است در آن بوجود مي آيد و سطح روتور را جاروب مي كند.قطبهاي روتور از طريق قطبهاي غير همنام استاتور جذب و لحظه اي بعد مجدداً اين قطبها به وسيله قطبهاي همنام استاتور دفع خواهند شد. پس ميانگين گشتاور صفر و روتور حركت نمي كند قطبهاي روتور به دليل سنگيني و اينرسي موجود در آن نمي توانند به سرعت همراه ميدان دوار استاتور بچرخند. پس بايد با يك وسيله كمكي (راه انداز) ابتدا سرعت روتور را به نزديكي سرعت ميدان دوار استاتور رساند تا روتور بتواند همراه ميدان دوار چرخش كند.

سؤال: گشتاور راه اندازي اين موتورها چقدر است؟

روشهاي راه اندازي موتورهاي سنكرون:

براي راه اندازي موتورهاي سنكرون سه روش اساسي مي توان به كار برد.

1-كاهش سرعت ميدان مغناطيسي استاتور: تا حدي كه روتور بتواند طي نيم سيكل چرخش ميدان مغناطيسي شتاب بگيرد و با آن قفل شود . اين كار را مي توان با كاهش فركانس منبع تغذيه انجام داد.

2-استفاده از يك گرداننده اوليه: كه سرعت موتور را تا حد سرعت سنكرون بالا ميبرد و با طي مراحل موازي كردن ماشين مثل ژنراتور روي خط آورده شود. پس از اين مراحل خاموش كردن با جدا كردن گرداننده اوليه ماشين سنكرون را تبديل به موتور خواهد كرد.

3- استفاده از سيم پيچ هاي ميرا كننده كه در انتهاي قطبين روتور نصب مي شود.

در موتورهاي سنكرون سرعت حركت روتور در هر حال برابر با سرعت ميدان دوار استاتور خواهد بود و افزايش بار فقط عقب ماندگي روتور نسبت به ميدان را موجب مي شود.

اختلاف فاز اين دو ميدان Bs وBR همان زاويه گشتاور است كه از0 تا90 تغيير مي كند. البته اگر افزايش بار بيش حد باشد. موتور از حالت سنكرونيزم خارج خواهد شد كه اصطلاحا آن را ناپايدار مي ناميم ضمنا هنگام كار با سرعت سنكرون با تغييرات جريان تحريك امتداد جريان آرميچر و ضريب قدرت ماشين از حالت پس فازي به اهمي و پيش فازي قابل كنترل خواهد بود كه از اين خاصيت جهت اصلاح ضريب قدرت شبكه استفاده مي شود كه به موتورهاي سنكرون پر تحرك (كاردر حالت پيش فازي) خازنهاي سنكرون نيز گفته مي شود . (موتورهاي سنكرون در حالت كار پيش فازي كم تحريك هستند.) مدار معادل تكفاز موتور سنكرون بصورت زير مي باشد.

تكنولوژي ساخت موتور هاي پله

آیا تا کنون به واژه motion (حرکت) فکر کرده اید. امروزه اهمیت جابه جایی در کلیه زمینه ها احساس می شود. حرکت و سرعت تعریف جدیدی را از جهان امروز ارائه می دهد.

کنترل حرکتی در حوزه الکترونیک به معنی کنترل صحیح حرکت یک شی بر اساس فاکتور هایی مانند سرعت - مسافت- بارگیری و یا ترکیبی از کلیه موارد می باشد. امروزه سیستم های کنترل حرکتی بسیار زیادی مو جود است که می توان از stteper motors- linear stepper motors- Dc brush-... نام برد. در اینجا به توضیحات مختصری از تکنولوژی step motor ها اکتفا می کنیم.

در تئوری از stepper motor به عنوان یک شگفتی در ساده سازی یاد می شود. اساسا هر stepper یک مو تور با یک میدان مغناطیسی می باشد که خود به صورت الکتریکی رو شن شده و باعث چرخش دایرهای آرماتور آهنربا می شود.

قسمت کنترل کننده حرکت از یک کابل میکرو پروسسور جهت تولید پالس های پله ای و ایجاد سیگنال های مسیر حرکت تشکیل شده است. و هر indexer بایستی قادر به انجام دستورات اجرایی باشد.

motion driver و یا همان آمپلی فایر دستورات سیگنال های رسیده از منبع را به قدرت مورد نیاز برای چرخش پره های مو تور می شود. امروزه تعداد زیادی driver با قدرت های مختلف جریان و ولتاژ در ساختار تکنولوژی یافت می شود.

هر stepper motor یک وسیله مغناطیسی است که هر پالس دیجیتال را به یک چرخش مکانیکی مانند چرخش پره تبدیل می کند. از مزیت های آن به هزینه پایین- امنیت بالا - ساده بودن و قابل استفاده بودن در هر محیط می توان اشاره کرد.

انواع stepper motor ها :

variable reluctance

permanent magnet

hybrid

چگونگی طراحی هر driver تعیین کننده نوع خروجی هر stepper motor است که دارای سه نوع full- half- microstep می باشد.

Full step:

استاندارد طراحی دارای 50 چرخندا دندانه دار و تو لید کننده 20 پالس پله ای برای چرخش مکانیکی هر عنصر است.

Half step:

به معنی آن است که مو تور می تواند دارای 400 حرکت پله ای در هر دوره باشد. در این سیستم یک چرخنده خود دارای انرژی ست که باعث چرخش تناوبی دو چرخنده دیگر می شود. half stepping یک راه حل عملی تر در صنعت است.

microstep:

یک تکنولوژی نسبتا جدید است که جریان چرخش هر چرخنده را کنترل می کند. این کنترل در سطحی انجام می شود که تقسیم کننده ای فرئی دور تری در بین قطبها قرار گیرد.

موتور استارترها

همانطوری که می دانید ، راه اندازی موتورهای القایی در صنعت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به خصوص این که امروزه استفاده از راه اندازهای الکترونیکی مانند راه اندازهای نرم - کنترلر های سرعت بسیار مرسوم شده است و لازم است علاقه مندان و کارشناسان این رشته روشهای کنترل و راه اندازی موتورها را به شیوه های کلاسیک به دیده فراموشی بسپارند و به فراگیری روشهای بروز بپردازند.

یکی از روشهای راه اندازی موتورهای القایی راه اندازهای نرم می باشد که از طریق آنها موتور ها از طریق کنترل ولتاژ-فرکانس در یک زمان مشخص بتدریج از سرعت صفر به سرعت نامی می رسند که این روش امروزه کاملا جا افتاده است.

راه اندازهای نرم تنها در هنگام راه اندازی بکار می روند و معمولا پس از راه اندازی توسط یک کنتاکتور بای پس از مدار خارج می گردند. این راه اندازها می توانند به سیستم از کار اندازی نرم نیز مجهز باشند که کاربرد های ویژه ای دارد. ضمن این که عموما این نوع راه اندازها به ترمز الکترونیکی از طریق تزریق جریان مستقیم نیز مجهز می باشند.

سازندگان این نوع راه اندازها معمولا حفاظت های مورد نیاز برای موتور را نیز در راه اندازها تعبیه می کنند که از این طریق حجم راه انداز محدود می گردد. ضمن این که با استفاده از این گونه راه اندازها نیاز به در نظر گرفتن کنتاکتور اصلی نیست . حفاظت هایی که معمولا در راه اندازهای نرم پیش بینی می گردد بشرح زیر است :

- حفاظت در مقابل اضافه بار

- حفاظت در مقابل توالی معکوس فازها و دو فاز شدن

- حفاظت در مقابل افزایش حرارت سیم پیچ های موتور که از طریق سنسورهای حرارتی انجام می گردد.

- حفاظت در مقابل کاهش ولتاژ

و موارد ديگر که بسته به سازنده راه انداز می تواند تغییر کند.

نکته مهم اینجاست که هنگام بسته شدن کنتاکتور بای پس حفاظت های تعبیه شده در راه انداز همچنان فعال می باشد چون مسیر بای پس تنها تایرستورها را بای پس می کند.

جهت بستن کنتاکتور بای پس بعد از راه اندازی موتور عموما از یک کنتاکت راه انداز استفاده می گردد که بعد از رمپ راه اندازی به صورت خودکار فعال می گردد. لازم به ذکر است که برخی از راه اندازهای نرم دارای سیستم بای پس داخلی هستند که دیگر نیاز به در نظر گرفتن کنتاکتور بای پس نیست.

با توجه به این که تایرستورهای بکار رفته در راه اندازهای نرم حرارت تولید می کنند اینطور استنباط می گردد که در تابلوهای دارای راه اندازهای نرم لازم است از فن استفاده گردد. ولی با توجه به کار راه انداز تنها در مرحله استارت ، حرارت تولید شده تنها به مرحله راه اندازی محدود می گردد و بنابر این در راه اندازهای دارای سیستم بای پس تنها تعبیه شکاف های عبور هوا متناسب با درجه حفاظتی تابلو توصیه می گردد. ضمن این که این گونه راه اندازها عموما مجهز به هیت سینک و فن هستند.

اکثر راه اندازهای نرم مجهز به پورت های اطلاعاتی مانند مودباس- پروفی باس و .... جهت تبادل اطلاعات می باشند که از این طریق می توان از کلیه اطلاعات داخل راه انداز مطلع گردید به این طریق کنترل این راه انداز ها توسط سیستم هایی مانند DCS بسیار ساده می باشد.

موتور های خطی

يك موتور خطي در واقع يك موتور الكتريكي است كه استاتورش غير استوانه شده است تا به جاي اينكه يك گشتاور چرخشي توليد كند، يك نيروي خطي در راستاي طول استاتور ايجاد كند.

طرح‌هاي بسياري براي موتورهاي خطي ارائه شده است كه مي‌توان آنها را به دو دسته تقسيم كرد: موتورهاي خطي شتاب بالا و شتاب پايين. موتورهاي شتاب پايين براي قطارهاي مگليو و ديگر كاربردهاي حمل و نقلي روي زمين مناسب هستند. موتورهاي شتاب بالا معمولاً خيلي كوتاه هستند و براي شتاب دادن به جسمي تا سرعت بسيار زياد و سپس رها كردن آن به كار مي‌روند. اين موتورها معمولاً براي مطالعات برخورد سرعت بالا به عنوان تسليحات نظامي يا به عنوان راه‌اندازنده جرمي براي پيشرانه فضاپيما به كار مي‌رود. موتور خطي‌اي كه براي شتاب دادن به يون ها يا ذره‌هاي زير اتمي به كار مي‌رود، يك شتاب دهنده ذره ناميده مي‌شود. با نزديك شدن ذره‌ها به سرعت نور، طراحي موتورها معمولاً متفاوت مي‌شود و اين ذره‌ها نيز عموماً داري بار الكتريكي هستند.

شتاب پايين

ايده موتور خطي اولين بار توسط پرفسور اريك ليتويت از كالج امپريال در لندن مطرح شد. در طرح وي و در اكثر طرح‌هاي شتاب پايين، نيرو توسط يك ميدان مغناطيسي خطي سيار كه بر روي هادي‌ها موجود در ميدان عمل مي‌كند، ايجاد خواهد شد. در هر هادي‌ چه يك حلقه، چه يك سيم‌پيچ يا يك تكه از فلز تخت كه در اين ميدان قرار گيرد جريان‌هاي گردابي القا شده وجود خواهد داشت و بنابراين يك ميدان مغناطيسي مخالف را ايجاد خواهد كرد. دو ميدان مغناطيسي همديگر را دفع خواهند كرد و بنابراين جسم هادي را از استاتور دور خواهند كرد و آن را در طول جهت ميدان مغناطيسي سيار حمل خواهند كرد.

به علت اين ويژگي‌ها، موتور خطي اغلب در پيشرانه قطار مگليو به كار مي‌رود هر چند كه مي‌توان صرف نظر از پرواز مغناطيسي از آنها استفاده كرد، مانند استفاده در فن‌آوري انتقال پيشرفته و سريع نور كه در سيستم ترن آسماني ونكوور ، Scarborough RT تورنتو، ترن هوايي فرودگاه JGK نيويورك و Putra RTL كووالالامپور به كار مي‌رود. از اين فن‌آوري با تغييراتي در برخي از قطار‌هاي بازي نيز استفاده مي‌شود.

موتورهاي خطي عمودي نيز براي مكانيسم‌هاي بالابر در معدن هاي عميق پيشنهاد شده است.

شتاب بالا

موتورهاي خطي شتاب بالا براي كاربرهاي متعددي پيشنهاد شده‌اند. به علت اينكه مهمات ضد زرهي كنوني بايستي گلوله‌هاي كوچكي با انرژي جنبشي بسيار بالا باشند يعني دقيقاً آنچه كه اين موتورها فراهم مي‌كنند، از آنها به عنوان تسليحات استفاده شده‌ است. اين موتورها همچنين براي استفاده در پيشرانه فضا پيماها به كار گرفته مي‌شود. در چنين شرايطي به اين موتورها راه‌اندازهاي جرمي گفته مي‌شود. ساده‌ترين روش استفاده از راه‌انداز جرمي براي پيشرانه فضا پيما، ساخت يك راه‌انداز جرمي بزرگ است كه بتواند محموله را تا سرعت گريز شتاب دهد.

طراحي موتورهاي شتاب بالا به دلايل متعددي مشكل است. آنها مقادير بزرگ انرژي را در مدت زمان كوتاه نياز دارند. كه براي هر پرتاب در فضا نياز به 300GJ در مدت زمان كمتر از يك ثانيه دارد. ژنراتورهاي الكتريكي معمولي براي چنين نوع از باري طراحي نشده‌اند اما روش‌هاي ذخيره انرژي الكتريكي كوتاه مدت را مي‌توان مورد استفاده قرار داد. خازن ‌ها پر حجم و گران هستند اما مي‌توانند به سرعت مقادير بزرگ انرژي را فراهم كنند. ژنراتورهاي هم قطب را مي‌توان براي تبديل سريع انرژي جنبشي يك چرخ طيار به انرژي الكتريكي به كار برد. موتورهاي خطي شتاب بالا نيازمند ميدان‌هاي مغناطيسي بسيار قوي‌اي نيز هستند، در واقع ميدان‌هاي مغناطيسي اغلب آنقدر قوي اند كه اجازه استفاده از ابر رساناها را نمي‌دهند. اما با طراحي دقيق مي‌توان اين مشكل را حل كرد.

دو طرح متفاوت پايه‌اي از موتور‌هاي خطي شتاب بالا ابداع شده است: تفنگ‌هاي ريلي و تفنگ هاي كويلي.

موتورهاي فرمان يار DC بدون جاروبك

یک سرو موتور، یا یک موتورDC یا AC یا یک موتور DC بدون جاروبک می‌باشد که ترکیب شده با یک دستگاه تعیین محل موقعیت (کدبردار دیجیتالی). سروو موتورها در ربات‌ها کاربرد خیلی زیادی دارند. این موتورها کوچک ولی نسبت به اندازه‌شان بسیار پرقدرت می‌باشند. موتور DC بدون جاروبک یک موتورDC معمولی نیست، اما یک ماشین سنکرون آهنربای دائم است. این نام بردن واقعی است زیرا مشخصات عملیاتی آن همانند همان موتورهای DC شنت با جریان میدان ثابت است.

موتورهاي پله‌اي

نوع خاصی از موتور سنکرون که برای چرخیدن محور به اندازه یک زاویه خاص برای همه پالس‌های الکتریکی که از واحد کنترل کننده خودش دریافت می‌کند، در نظر گرفته شده است. نوعی از پله‌ها 5/7 یا 15 درجه در هر پالس محور را می‌چرخانند. این است یک موتور که می‌تواند با دو دستورالعمل بچرخد، حرکت کند در زاویه‌‌هایی با فواصل کوچک و دقیق،گشتاور موجود در سرعت صفر را تحمل می‌کند و با مدار دیجیتالی کنترل می‌شود. حرکت می‌کند در زاویه‌های دقیق با فواصل کوچک معلوم به عنوان گام، در پاسخ به استفاده از پالس‌های دیجیتالی به مدار راه‌انداز الکتریکی. به طور کلی، این قبیل موتورها با گام‌هایی در هر دور ساخته می‌شوند. گام‌های موتورها دو قطبی هستند که نیاز به دو منبع قدرت دارند با تک قطبی هستند که تنها نیاز به یک منبع قدرت دارند.

موتورهاي يونيورسال

موتورهای یونیورسال موتورهای چرخشی هستند شبیه به موتورهای DC اما طراحی شده‌اند برای ولتاژ DC با AC تکفاز. سیم‌پیچی‌های استاتور و رتور این موتورها به صورت سری بین کموتاتور رتور متصل شده‌اند. بنابراین موتورهای یونیورسال همچنین معروف هستند به موتورهای AC سری یا یک موتور با کموتاتور AC. موتورهای یونیورسال می‌توانند کنترل شوند با راه‌انداز زاویه فاز و یا راه‌اندازهای برشگر.

موتورهای یونیورسال یک مشخصه گشتاور- سرعت با افت زیاد از یک موتور DC را دارد.

نمونه کاربرد در جاروبرقی، دریل و وسایل آشپزخانه

موتور القايي تك فاز

چندین نوع موتور القایی تک فازکه امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد، وجود دارد. به طور اساسی آنها یکسان هستند مگر برای وسایل راه‌اندازی. آنها طبقه‌بندی می‌شوند به : موتور‌های القایی با انشقاق فاز، موتور با استارت خازنی.

معيارهاي انتخاب موتور

1-دردست بودن منبع تغذیه

2- شرط یا عوامل راه اندازی

3-مشخصه‌های راه اندازی (گشتاور – سرعت) مناسب

4-سرعت عملکرد کار مطلوب

5- قابلیت کارکردن به جلو و عقب

6- مشخصه‌هی شتاب (وابسته به بار)

7- بازده مناسب در بار اسمی

8-توانایی تحمل اضافه بار

9-اطمینان الکتریکی و حرارتی

10-قابلیت نگهداری و عمر مفید

11-ظاهر مکانیکی مناسب (اندازه، وزن،‌ میزان صدا، محیط اطراف)

12- پیچیدگی کنترل و هزینه

چند نوع موتور القایی

موتور القايي AC فاز شكسته

1. موتور القايي با استارت خازني

2. موتورهاي AC القايي با خازن دائمي اسپليت

3. موتورهاي AC القايي استارت با خازن/ كاركرد با خازن

موتور القايي AC فاز شكسته

موتور فاز شكسته همچنين به عنوان Induction start/Induction run (استارت القايي/كاركرد القايي)هم شناخته مي شود كه دو پيچه دارد.پيچه استارت از سيم نازكتر و تعداد دور كمتر نسبت به پيچه اصلي براي بوجود آوردن مقاومت بيشتر ساخته شده است.همچنين ميدان پيچه استارت در زاويه اي غير از آنچه كه پيچه اصلي دارد قرار مي گيرد كه سبب آغاز چرخش موتور مي شود.پيچه اصلي كه از سيم ضخيم تري ساخته شده است موتور را هميشه درحالت چرخش باقي نگه مي دارد.

تورك آغازين كم است مثلا 100 تا 175 درصد تورك ارزيابي شده.موتور براي استارت جرياني زياد طلب مي كند.تقريبا 700 تا 1000 درصد جريان ارزيابي شده.تورك بيشينه توليد شده نيز در محدوده 250 تا 350 درصد از تورك براوردشده مي باشد.

كاربريهاي خوب براي موتورهاي فاز شكسته شامل سمباده (آسياب) هاي كوچك , دمنده ها و فنهاي كوچك و ديگر دستگاههايي با نياز به تورك آغازين كم با و نياز به قدرت 1/20 تا 1/3 اسب بخار مي باشد.از استفاده از اين موتورها در كاربريهايي كه به دوره هاي خاموش و روشن و گشتاور زياد نيازدارند خود داري نماييد.

موتور القايي با استارت خازني

اين نوع , موتور اصلاح شده فاز شكسته با خازني سري با آن براي بهبود استارت است.همانند موتور معمولي فاز شكسته اين نوع موتور يك سوئيچ گريز از مركز داشته كه هنگامي كه موتور به 75 درصد سرعت ارزيابي شده مي رسد , پيچه استارت را از مدار خارج مي نمايد.از آنجا كه خازن با مدار استارت موازي است , گشتاور استارت بيشتري توليد مي كند , معمولا در حدود 200 تا 400 درصد گشتاور ارزيابي شده.و جريان استارت معمولا بين 450 تا 575 درصد جريان ارزيابي شده است.كه بسيار كمتر از موتور فاز شكسته و بعلت سيم ضخيمتر در مدار استارت است.

نوع اصلاح شده اي از موتو با استارت خازني ، موتور با استارت مقاومتي است.در اين نوع موتور خازن استارت با يك مقاومت جايگزين شده است.موتور استارت مقاومتي در كاربريهايي مورد استفاده قرار مي گيرد كه ميزان گشتاور استارتينگي كمتر از مقداري كه موتور استارت خازني توليد مي كند لازم است.صرف نظر از هزينه اين موتور امتيازات عمده اي نسبت به موتور استارت خازني ندارد.

اين موتورها در انواع مختلف كاربريهاي پولي و تسمه اي مانند تسمه نقاله هاي كوچك , پمپها و دمنده هاي بزرگ به خوبي بسياري از خود گردانها و كاربريهاي چرخ دنده اي استفاده مي شوند.

موتورهاي AC القايي با خازن دائمي اسپليت

اين موتور (PSC) نوعي خازن دائما متصل به صورت سري به پيچه استارت دارد.اين كار سبب آن ميشود كه پيچه استارت تازماني كه موتور به سرعت چرخش خود برسد بصورت پيچه اي كمكي عمل كند.از آنجا كه خازن عملكرد اصلي , بايد براي استفاده مداوم طراحي شده باشد , نميتواند توان استارتي معادل يك موتور استارت خازني ايجاد نمايد.گشتاور استارت يك موتور (PSC) معمولا كم و در حدود 30 تا 150 درصد گشتاور ارزيابي شده است.موتورهاي (PSC) جريان استارتي پايين , معمولا در كمتر از 200 درصد جريان برآورد شده دارند كه آنها را براي كاربريهايي با سرعتهاي داراي چرخه هاي خاموش روشن بالا بسيار مناسب مي سازد.

موتورهاي PSC امتيازات فراواني دارند.طراحي موتور براحتي براي استفاده با كنترل كننده هاي سرعت ميتواند اصلاح شود.همچنين مي توانند براي بازدهي بهينه و ضريب توان بالا در فشار برآورد شده طراحي شوند.آنها به عنوان قابل اطمينان ترين موتور تك فاز مطرح ميشوند.مخصوصا به اين خاطر كه به سوئيچ گريز از مركز نيازي ندارند.

موتورهاي PSC بسته به طراحيشان كاربري بسيار متنوعي دارند كه شامل فنها , دمنده ها با نياز به گشتاور استارت كم و چرخه هاي كاري غير دائمي مانند تنظيم دستگاهها (طرز كارها) , عملگر درگاهها و بازكننده هاي درب گاراژها ميشود.

موتورهاي AC القايي استارت با خازن/ كاركرد با خازن

اين موتور , همانند موتور با استارت خازن , خازني از نوع استارتي در حالت سري با پيچه كمكي براي گشتاور زياد استارت دارد.همچنين مانند يك موتور PSC خازني از نوع كاركرد كه دركنار خازن استارت در حالت سري با پيچه كمكي است كه بعد از شروع به كار موتور از مدار خارج مي شود.اين حالت سبب بوجود آمدن گشتاوري در حد اضافي مي شود.

اين نوع موتور مي تواند ... و بازده بيشتر طراحي شود.اين موتور بخاطر خازنهاي كاركرد و استارت و سوئيچ گريز از مركز آن پرهزينه است.

اين موتور مي تواند در بسياري از كاربريهايي كه از هرموتور تك فاز ديگري انتظار ميرود استفاده شود.اين كاربريها شامل ماشينهاي مرتبط با چوب , كمپرسورهاي هوا , پمپهاي آب فشار قوي , پمپهاي تخليه و ديگر كاربردهاي نيازمند گشتاورهاي بالا در حد 1 تا 10 اسب بخار مي شوند.

منابع:
milad0milad0pop.blogfa.com
bselectron.mihanblog.com
www.abbas3stars.blogfa.com
sanat-bargh.blogfa.com
www.ess.blogfa.com
coil.blogfa.com
mohammadhaydari20.blogfa.com
spd.persianblog.com
محاسبه و طراحی موتورهای القايی سه فاز تاليف :مهندسان عراقی و رحيميان پرور و حيدری و معيری ناشر : شركت سيم لاكی فارس
تكنولوژی برق جلد 4تاليف : بی . ال . تراژا ترجمه : سعيد شعاری نژاد
ماشينهای الكتريكی ( تئوری ، عملكرد و كاربرد ) تاليف : پرفسور بيم بهارا ترجمه : دكتر سلطانی و دكتر لسانی
اصول ماشينهای الكتريكی ( با كاربردهائی از الكترونيك قدرت ) تاليف : دكتر محمد ال هاواری
منبع : راسخون
تهيه كنندگان : عبدالامير كربلايي و ضحي كربلايي