دستگاه سه فاز ناهمزمان

ماشین سه فاز ناهمزمان ( ماشین القایی سه فاز ) یک ماشین سه فاز است که در آن روتور (یا روتور ) در هنگام کار به عنوان ژنراتور با سرعت بالاتری نسبت به میدان دوار استاتور و با سرعت پایین تر به عنوان یک ژنراتور کار می کند. یک موتور الکتریکی _ این یک روتور غیرفعال دارد که یا به طور پیوسته ( روتور قفس سنجابی ، روتور قفس سنجابی) یا گاهی اوقات اتصال کوتاه دارد ( روتور حلقه لغزشی ). هنگامی که به عنوان یک ژنراتور استفاده می شود، روتور این دستگاه ناهمزمان نیز می تواند با فرکانس متفاوت تحریک شود ( دستگاه ناهمزمان دو تغذیه). موتورهای آسنکرون که می توانند به صورت تک فاز کار کنند عبارتند از: موتور خازن ، موتور قطب سایه دار و موتور استارت . ماشین ناهمزمان سه فاز در سال 1889 توسط Mikhail Ossipowitsch Doliwo-Dobrovolski در شرکت AEG [1] توسعه یافت و به طور گسترده در فناوری درایو الکتریکی استفاده می شود .

مبانی

توسعه موتور ناهمزمان به کارهای مقدماتی گالیله فراریس (1885) و کارهای مهم میخائیل فون دولیوو-دوبروولسکی (1891) برمی گردد. دومی اولین قفس سنجاب تک و بعدها اولین قفس سنجاب دوتایی را ساخت.

موتور آسنکرون امروزه پرکاربردترین موتور الکتریکی است . ماشین های سه فاز ناهمزمان با خروجی تا چندین مگاوات تولید می شوند . مزیت آن نسبت به سایر موتورهای الکتریکی عدم وجود کموتاتور و برس است . برس ها فرسوده می شوند و جرقه ایجاد می کنند (” جرقه برس “) که شبکه سیم کشی را با ارتعاشات فرکانس بالا مختل می کند. علاوه بر این، ماشین های دارای برس به دلیل اثر احتمالی آتش سوزی برس به عنوان منبع اشتعال، نباید در مناطق ضد انفجار استفاده شوند . با این حال، موتورهای ناهمزمان – به ویژه هنگامی که بر روی مبدل فرکانس کار می کنند – نیز باعث می شوندهارمونیک هایی که به شبکه بازخورد می دهند.

موتور

تنظیم معمولی

موتور از دو بخش تشکیل شده است، استاتور یا استاتور خارجی، ثابت و رانر یا روتور که درون آن می چرخد. روش دیگر، روتور همچنین می تواند در اطراف استاتور حرکت کند، همانطور که در مورد موتور توپی چرخ است . جریان های الکتریکی اساساً در جهت محوری در دو طرف شکاف هوای باریک جریان دارند. جریان ها در سیم های سیم پیچی که توسط آهن مغناطیسی نرم احاطه شده اند متمرکز می شوند. آهن ورق عمود بر محور است .

هنگام کار با جریان سه فاز ، تعداد سیم‌پیچ‌های مسی در استاتور سه یا چند برابر آن است، تعداد جفت‌های قطب را ببینید ، با تغییر فاز جریان‌ها در سیم‌پیچ‌های مجاور 120 درجه. سیم پیچ های استاتور برای تشکیل سه رشته سیم پیچی به هم متصل می شوند که انتهای آن ها بیرون آورده می شود.

دو طرح برای روتور موتور سه فاز ناهمزمان وجود دارد:

• در روتور قفس سنجابی، میله های جامد و بسیار رسانا در یک حلقه در هر دو انتهای روتور اتصال کوتاه دارند. در تولید انبوه، هسته چند لایه روتور با شیارها یا کانال هایی ارائه می شود که سپس با آلومینیوم پر می شود. در عین حال، تیغه های فن اغلب ریخته گری می شوند که به عنوان باله های خنک کننده نیز عمل می کنند. تعداد میله‌ها اغلب با تعداد قطب‌های استاتور برای کاهش حساسیت قطب متفاوت است.

• کلیه اتصالات موتور اسلیپ رینگیا به یک جعبه ترمینال موتور بزرگ یا دو جعبه ترمینال موتور جداگانه کار کنید. ابتدا و انتهای سیم‌پیچ‌های استاتور در جعبه اتصال بزرگ با نام‌های U1 V1 W1/U2 V2 W2، انتهای سیم‌پیچ‌های روتور با نام‌گذاری KLM (با حروف بزرگ) و اتصال هادی محافظ (PE برای محافظ) قرار دارند. زمین). در نوع دیگر، سیم‌پیچ‌های استاتور و هادی محافظ در جعبه اتصال موتور اول و انتهای سیم‌پیچ روتور و همچنین هادی محافظ در دومی بیرون آورده می‌شوند. نامگذاری اتصالات یکسان است. نام های اتصال روی مقاومت های راه اندازی (km) با حروف کوچک است. سپس دوباره PE وجود دارد. از آنجایی که این موتور با مقاومت های راه اندازی کار می کند، مانند روتور قفس سنجابی از آن استفاده نمی شود.اتصال ستاره- مثلث مقاومت های راه اندازی یا مدارهای ستاره-مثلث استفاده می شود زیرا جریان راه اندازی می تواند تقریباً 10 برابر جریان اسمی باشد و فیوزهای موتور ممکن است زودتر از موعد قطع شوند. علاوه بر این، این مدارهای راه اندازی، راه اندازی “نرم” و آهسته موتور را تضمین می کنند که اغلب مورد نظر است.

استاتور یا استاتور از محفظه، هسته چند لایه استاتور و سیم پیچ استاتور درج شده در آن تشکیل شده است که همیشه به صورت سیم پیچی چند فاز طراحی می شود . محفظه باید از گشتاور در مقابل فونداسیون پشتیبانی کند. محفظه اغلب دارای پره های خنک کننده در خارج است که توسط فن روتور دمیده می شوند.

تابع

نحوه عملکرد دستگاه سه فاز ناهمزمان بر اساس میدان دوار است که به صورت شعاعی در شکاف هوا بین استاتور و روتور هدایت می شود.

اگر روتور به طور همزمان با میدان دوار حرکت کند، شار مغناطیسی از طریق شبکه های قفس ثابت است (به جز موارد گذرا [2] ) و هیچ ولتاژی القا نمی شود. گشتاور صفر است یا صفر می شود.

اگر روتور کندتر از میدان دوار بچرخد، شار مغناطیسی تغییر می‌کند که ولتاژی را القا می‌کند که به نوبه خود جریان تولید می‌کند. تا زمانی که لغزش کوچک است، جریان متناسب با نرخ تغییر شار، یعنی لغزش است. میدان مرتبط با جریان قفس سنجاب در مقایسه با میدان استاتور هنوز کوچک است و نسبت به آن 90 درجه تغییر فاز دارد. گشتاور حاصل متناسب با لغزش است.

اگر میدان مخالف قفس احساس شود، جریان قفس دیگر متناسب با لغزش افزایش نمی یابد و تغییر فاز کاهش می یابد. گشتاور به حداکثر می رسد. نقطه عملیاتی بین این حداکثر و سرعت سنکرون قرار دارد.

در انتهای دیگر روتور قفل شده، قفس مربوط به سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور (کوتاه شده) است . مصرف جریان توسط شار نشتی و تلفات اهمی محدود می شود. در محدوده استارت موتور بازده ضعیفی دارد و به میزان قابل توجهی گرم می شود. جریان راه اندازی بالا را می توان با یک مقاومت راه اندازی بالادست کاهش داد . علاوه بر هزینه قطعات اضافی، باید زمان راه اندازی طولانی تری را نیز بپذیرید.

صداهای بلند ممکن است در هنگام راه اندازی ایجاد شود ( اثر مغناطیسی بارخاوزن ). رکود (چسبیدن) می تواند در سرعت های کمتر از سرعت اسمی با نویز زیاد، اغلب در 1/7 سرعت سنکرون رخ دهد. شیارها در هسته های چند لایه استاتور و روتور هارمونیک در شبکه برق تولید می کنند (سوت های شیار).

دلیل اول: هنگامی که شکاف های روتور از کنار شکاف های استاتور می چرخند، ضربان های شار مغناطیسی در نواحی بدون شکاف هسته لایه لایه استاتور رخ می دهد. اگر روتور و استاتور تعداد اسلات‌های یکسانی داشته باشند، پالس‌ها با هم برخورد می‌کنند و موتور می‌تواند «چسب» کند.

دلیل دوم: اگر هارمونیک ها با ارتعاش طبیعی یک قطعه ماشین (روتور با فاصله یاتاقان) طنین انداز شوند، روتور می تواند بچسبد. روتور برای مدت کوتاهی شروع به کار می کند و با زمزمه متوقف می شود یا از این نقطه عبور می کند.

این مشکل با چیدمان شیارهای روتور در زاویه ای نسبت به محور شفت دور زده می شود. اگرچه این امر تولید را گران‌تر می‌کند، میدان‌های مغناطیسی با تغییر فاز دیگر نمی‌توانند طنین انداز شوند.

کنترل

موتورها معمولاً بسته به حالت کار مورد نظر توسط کنتاکتورها کنترل می شوند. یک مثال مدار ستاره مثلث است . سرعت موتور را می توان از طریق مبدل ها نیز اندازه گیری کرد ، به عنوان مثال. ب. مبدل فرکانسکنترل با افزایش یا کاهش فرکانس. این برای سیستم هایی که نیاز به سرعت متغیر بدون استفاده از دنده قابل تنظیم دارند منطقی است. حتی بدون نیاز به سرعت های متغیر، مبدل های فرکانس می توانند مفید باشند، به عنوان مثال برای تطبیق فرکانس های مختلف شبکه (60 هرتز – 50 هرتز)، ولتاژهای شبکه و انواع شبکه. توالی فاز در اتصال نیز بی معنی می شود. عملکردهای مختلف حفاظتی در برابر جریان اضافه، اضافه بار (Ixt) و دمای اضافی اغلب قبلاً یکپارچه شده اند، به طوری که FI می تواند تعداد زیادی از قطعات مکاترونیک مانند کنتاکتورها، سوئیچ ها و رله های محافظ موتور و همچنین مدارهای راه اندازی را جایگزین کند. با شروع از محدوده توان کوچک، این راه حل از نظر اقmiتصادی بیشتر و بیشتر معقول است.

برای مثال، در فرآوری چوب، موتورها از طریق مبدل فرکانس به ماشین‌های فرز متصل می‌شوند تا مثلاً از فرکانس شبکه 50 هرتز، 200 هرتز تولید کنند، به این ترتیب می‌توان سرعت را به بیش از 10000 دور در دقیقه افزایش داد . نیروهای گریز از مرکز زیاد که بر روی روتور وارد می شوند نیاز به طراحی ماشین خاصی دارند.

مدار راه اندازی

موتورهای آسنکرون جریان هجومی بالایی دارند . اگر این مشخص نباشد، هشت برابر جریان اسمی فرض می شود. به منظور محافظت از شبکه اصلی و چرخ دنده های متصل و جلوگیری از تحریک فیوزهای بالادست، از روش های راه اندازی ویژه با موتورهای ناهمزمان استفاده می شود . متداول ترین روش مورد استفاده اتصال ستاره-مثلث است. هنگام راه اندازی در یک اتصال ستاره، قدرت و گشتاور یک سوم کاهش می یابد. پس از اتمام زمان، کنتاکتورها با معکوس کردن به حالت دلتا سوئیچ می شوند. مبدل فرکانسبا پیکربندی یا برنامه ریزی مناسب، موتورهای ناهمزمان را می توان به آرامی و مطابق با بار راه اندازی کرد. در مورد موتورهای قوی تر، روش راه اندازی مربوطه باید با اپراتور شبکه توافق شود.

در مورد موتورهای قفس سنجابی، اثر پوستی هنگام راه اندازی اثر مطلوبی دارد . هنگامی که لغزش زیاد است، جریان در لبه میله های کوتاه متمرکز می شود و مقاومت را افزایش می دهد. منحنی مشخصه قدرت و گشتاور در مقابل سرعت را می توان از طریق مشخصات میله های اتصال کوتاه تحت تأثیر قرار داد.

در گذشته از مقاومت‌های استارت (مثلاً برای سواری‌های تفریحی ) ، به‌ویژه از مقاومت‌های آب برای راه‌اندازی آن‌ها استفاده می‌شد . دومی شامل یک مخزن آب است که الکترودها به تدریج در آن غوطه ور می شوند.

راه اندازی سیم پیچ جزئی یک روش استاندارد برای کاهش جریان راه اندازی در فناوری تبرید است.

کنترل سرعت

ماشین های ناهمزمان می توانند

• روی شبکه سفت و سخت
• در مبدل فرکانس یا سیکلوکونورتر
• با تعویض قطب (داهلندر یا سیم پیچ جداگانه)
• به عنوان یک روتور حلقه لغزش به عنوان یک آبشار ساب سنکرون یا فوق سنکرون

عمل کنند.

تعداد قطب ها و فرکانس های مختلف منجر به سرعت های زیر برای میدان دوار می شود:

اینها سرعت میدان دوار استاتور هستند، یعنی سرعتی که شبکه از طریق سیم پیچ های میدان در استاتور بر روی موتور تأثیر می گذارد. به آنها سرعت سنکرون نیز می گویند.

در کارکرد موتور، بسته به طرح و بار، سرعت های مکانیکی به دلیل لغزش ذاتی کمی کمتر از این مقادیر (معمولاً 8-1%) است. این به دلیل اصل است، زیرا فقط اختلاف سرعت بین میدان دوار استاتور و روتور ولتاژی را در روتور القا می‌کند که از طریق آن جریانی در روتور جریان می‌یابد که میدان مغناطیسی آن با میدان مغناطیسی استاتور در تعامل است. گشتاور لازم را ایجاد کند. در نتیجه، لغزش، یعنی کاهش سرعت روتور، همیشه به لحظه بار بستگی دارد.

سرعت های مهم عبارتند از: سرعت بدون بار (موتور بدون بار کار می کند)، سرعت نامی (موتور قدرت نامی را به عنوان حاصل ضرب سرعت نامی و گشتاور نامی تامین می کند )، سرعت توقف (حداکثر گشتاور؛ اگر بار از این مقدار بیشتر شود، موتور توقف) و سرعت اتصال کوتاه (ایست موتور، گشتاور راه اندازی، جریان راه اندازی).

اگر ماشین سه فاز ناهمزمان با سرعتی بالاتر از سرعت سنکرون رانده شود، برق را به شبکه برمی گرداند (عملیات ژنراتور).

مدار KUSA

همیشه در مورد کاهش جریان هجومی نیست. در برخی موارد این موضوع نیز مطرح است که گشتاور راه‌اندازی بیش از حد بالا، هنگامی که به طور مستقیم روشن می‌شود، تأثیر مخربی بر روی سیستم دارد. مدار KUSA ( راه اندازی نرم روتور اتصال کوتاه ) مداری برای راه اندازی موتورهای سه فاز با روتورهای قفس سنجابی در حدود نصف گشتاور اسمی است.

با مدار KUSA یک مقاومت سری در یک هادی خارجی مدار بار موتور سه فاز قرار می گیرد که پس از یک زمان قابل تنظیم یا به صورت دستی توسط یک کنتاکت پل می شود. برای اینکه بتوان مقادیر مختلف گشتاور شروع را تنظیم کرد، ضربه زدن به مقاومت سری اغلب مفید است. این نوع راه اندازی را فقط می توان بدون بار یا با گشتاور کم استفاده کرد .

موتورهای تعویض قطب

موتورهای سه فاز ناهمزمان را می توان به عنوان موتورهای تغییر دهنده قطب برای کنترل سرعت پله نیز تولید کرد. اینها را می توان به 2 گروه تقسیم کرد، یک بار به عنوان موتور داهلندر و به عنوان یک موتور با سیم پیچ جداگانه [3] . موتورهای تغییر قطب را می توان با این واقعیت تشخیص داد که دو (یا بیشتر) سرعت (یا جفت قطب) روی صفحه نوع موتور و در نمودار مدار مشخص شده است. همچنین روی علامت روی برد ترمینال موتور، جایی که عدد قبل از حرف (1U، 1V، 1W، 2U، 2V و 2W) قرار دارد. این با موتورهای معمولی سه فاز متفاوت است که قبل از آن حرف وجود دارد. همچنین باید نشان داده شود که سیم‌پیچ‌های U/V/W هر کدام 2 اتصال دارند و دارای یک موتور تعویض قطب هستند.2× (یا بیشتر) سیم پیچ U/V/W [4] وجود دارد . مانند تمام موتورهای سه فاز، جهت چرخش با مدار کنتاکتور معکوس معمولی که با مدار کنتاکتور لازم برای نوع موتور ترکیب می شود، معکوس می شود.

موتور داهلندر

با مدار داهلندر می توان تعداد قطب های ماشین ناهمزمان (موتورهای تغییر قطب) را به نسبت ثابت 1:2 افزایش داد و بدین ترتیب سرعت آن را به نسبت 2:1 تغییر داد.

کاربردهای معمولی عبارتند از:

• ماشین های تراش با دو سرعت اصلی: سرعت کم یا پرسرعت.
• درایو فن دو مرحله ای برای تهویه مسکن.

موتورهای داهلندر اصطلاحاً “سیم پیچی” دارند (سیم پیچ ها هر کدام سه اتصال دارند: ابتدا، انتهای و یک شیر در وسط سیم پیچ). از آنجایی که ابتدا و انتهای آن در کارخانه به یکدیگر متصل هستند ( اتصال مثلث )، موتور داهلندر تنها دارای 6 اتصال بر روی برد ترمینال موتور است.

مدار داهلندر امکان معکوس شدن قطب و در نتیجه معکوس شدن سرعت را در ماشین های ناهمزمان قفس سنجابی ارائه می دهد. مدار کنتاکتور مورد نیاز در قسمت برق همانند مدار راه اندازی ستاره مثلث است ، با این تفاوت که در اینجا فقط کنتاکتور مثلث به تنهایی (سرعت کم) یا کنتاکتور اصلی با کنتاکتور ستاره (سرعت بالا) روشن می شود. کنتاکتور مثلث هرگز نباید با کنتاکتور اصلی (و/یا کنتاکتور ستاره ) روشن شود. این باید در مدار کنترل با قفل متقابل تضمین شود .

موتور با سیم پیچی مجزا [ ویرایش | ویرایش منبع ]

می توان تصور کرد که دو موتور کاملاً مجزا روی یک شفت چیده شود. زمانی که این موتورها در یک محفظه قرار می گیرند بسیار زیبا است . سپس هر دو موتور می توانند یک روتور (قفس) مشترک داشته باشند. با این حال، سیم پیچ استاتور دو برابر می شود. استاتور یک برای سرعت کم طراحی شده است. استاتور دو برای سرعت بالاتر طراحی شده است. نسبت سرعت خاصی مشخص نشده است. نسبت های معمولی عبارتند از 3:4، 2:3، 1:2، 1:3، 1:4 و بسیاری دیگر [3] [4] . نسبت سرعت یک به دو معمولاً با مدار داهلندر که در بالا توضیح داده شد به دست می آید.

یک موتور سیم پیچ اسپلیت (همانطور که از نامش پیداست) مجهز به سیم پیچ اسپلیت است . این بدان معناست که شما حداقل شش سیم پیچ در هسته استاتور دارید که سه سیم پیچ اول به سه سیم دوم متصل نیستند. بیشتر اوقات آنها به صورت داخلی در یک ستاره یا مثلث (Y/Δ) سیم کشی می شوند به طوری که شما فقط 6 اتصال در اینجا دارید. مدار کنتاکتور مورد نیاز مشابه مدار کنتاکتور معکوس است ، فقط بدون تعویض 2 هادی خارجی [4] .

اگر سه سرعت می خواهید، موتورهایی هستند که یک سیم پیچ داهلندر و یک سیم پیچ معمولی جداگانه دارند. در صورت نیاز به 4 سرعت مختلف، تعدادی با 2 سیم پیچ داهلندر مجزا نیز وجود دارد [4] . بردهای ترمینال موتور به جای 6 اتصال معمولی با 9 یا 12 پین (به عنوان دو پایه 6 پین جداگانه) طراحی شده اند. اما به عنوان یک قاعده، امروزه به جای این موتورهای خاص، از موتورهای ناهمزمان ساده با مبدل های فرکانس استفاده می شود.

جوانب مثبت و منفی [ ویرایش | ویرایش منبع ]

طراحی گسترده به عنوان یک موتور سه فاز با روتور قفس سنجابی ( موتور القایی قفس سنجابی انگلیسی ) “اسب کار” فناوری درایو الکتریکی در نظر گرفته می شود. همراه با یک مبدل فرکانس مناسب کنترل شده ، همچنین قادر است در برابر گشتاورهای متضاد بزرگ از ماشین های کار راه اندازی شود. ماژول های مبدل فرکانس در حال حاضر نیز به طور فزاینده ای وظیفه حفاظت از موتور را بر عهده می گیرند. موتورهایی با مبدل فرکانس داخلی نیز موجود هستند. این کار سیم کشی و تلاش برای سرکوب تداخل را کاهش می دهد.

مزایای

• قوی، استاندارد، مقرون به صرفه به عنوان تجهیزات استاندارد
• عمر طولانی، تعمیر و نگهداری کم، بدون سایش برس روی روتور قفس سنجاب
• مشخصه ترمز موتور (عملکرد ژنراتور) اگر سرعت (مکانیکی) بیشتر از فرکانس میدان الکتریکی دوار باشد.
• می تواند برای مدت کوتاهی به شدت اضافه بار شود (تا بیش از 2× گشتاور نامی ، تا بیش از 1.5× توان نامی بسته به خنک کننده موتور و مدت زمان اضافه بار)
• راه اندازی در برابر گشتاورهای بالا بدون ابزار (همچنین به طراحی روتور بستگی دارد)
• سرعت تقریبا ثابت، بدون “فرار” در بیکار
• می تواند در مناطق بالقوه انفجاری استفاده شود، زیرا برس یا حلقه های لغزنده وجود ندارد (بدون آتش برس، بدون جرقه)
• هزینه های تولید نسبتا پایین
• نسخه IE3 و IE4 به عنوان درایو با کارایی بالا/بالا (بازده η > 95٪) در دسترس است
• روتور بدون انرژی است و همچنین می تواند در مایعات، گازها یا در خلاء کار کند
• مناسب بودن سرعت بالا، راندمان دائمی بالا هنگام کار با مبدل فرکانس

معایب

• جریان راه اندازی بالا با توجه به گشتاور راه اندازی
• همیشه با لغزش کار می کند، یعنی سرعت (مکانیکی) شفت موتور به عنوان درایو (عملکرد موتور) همیشه کمتر از n برابر فرکانس (ولتاژ الکتریکی) (فرکانس میدان دوار) است. سرعت ثابت نیست، اما با تغییرات ولتاژ/جریان نمی‌توان آن را به دلخواه تغییر داد ( ماشین سنکرون ، موتور رلوکتانس را ببینید )
• تغییر سرعت فقط با طراحی های خاص با تعویض قطب یا با مبدل فرکانس اضافی امکان پذیر است
• تقریباً 20 تا 30 درصد حجم بیشتر با گشتاور مشابه در مقایسه با موتورهای سنکرون دائمی مغناطیسی مخصوصاً برای نسخه های کوچک
• سه هادی بیرونی برای تغذیه کاملا ضروری است (می توان از جریان متناوب تک فاز با مبدل فرکانس الکترونیکی، موتور چاپر (” چاپر (مهندسی برق) “) یا خازن عامل ( موتور خازن ) تولید کرد.
• اگر یکی از سه هادی بیرونی وجود نداشته باشد، موتور ناهمزمان نمی تواند راه اندازی شود، هنگامی که ثابت است زمزمه می کند.
• روش های نظری پیچیده برای محاسبه (در مقایسه با سایر ماشین های الکتریکی)
• موتورهای پله ای یا سروو برای وظایف موقعیت یابی مزایایی دارند و در مقایسه با آن سبک تر هستند
• بدون گشتاور نگهدارنده در حالت سکون
• اگر ولتاژ تغذیه از موتور در حین کار قطع شود، گشتاور ترمز (الکتریکی/الکترومغناطیسی) وجود ندارد.

هنجارها و مقوله ها [ ویرایش | ویرایش منبع ]

در اتحادیه اروپا، EN 60034 “ماشین های الکتریکی چرخشی” باید رعایت شود.

موتورهای استاندارد

ابعاد نصب استاندارد شده برای آلمان با استانداردهای DIN 42673، 42676 و 42677 مشخص شده است. محدوده توان تا حدود 200 کیلووات متعلق به موتورهای استاندارد ولتاژ پایین است .

موتورهای استاندارد که سازندگان بزرگ لیستی را با اطلاعات فنی منتشر می کنند، بر اساس کلاس های گشتاور طبقه بندی می شوند. این موتورها معمولاً می توانند در برابر گشتاور نامی دو برابر راه اندازی شوند. ارتفاع محور یک معیار برای ساخت و ساز است. محدوده موتور استاندارد از AH 56 شروع می شود و تا AH 315 (تقریباً 200 کیلو وات) می رسد. بالاتر از AH 315، محدوده موتور غیر استاندارد با AH 355 شروع می شود.

طرح های خاص

• دونده های مقاومتی با شروع نرم تر اما راندمان ضعیف
• موتور حلقه لغزنده با سیم پیچی روتور که از طریق حلقه های لغزنده به منظور اتصال یک مقاومت (فقط هنگام راه اندازی) خارج می شود.
• Outrunner با استاتور در داخل و روتور خارج
• استاتور در دو طرف شکاف هوا، که در آن روتور به صورت یک سیلندر آلومینیومی ( موتور کنسرو شده ) یا دیسک ( موتور فراری ) است.
• موتور خطی با هندسه “unrolled”.
• موتور خطی با استاتور لوله ای برای انتقال فلزات مایع

ژنراتور ناهمزمان [ ویرایش | ویرایش منبع ]

در حالت ژنراتور ، روتور سریعتر از میدان مغناطیسی می چرخد ​​و بنابراین انرژی را به شبکه تغذیه می کند.

سه ماشین ناهمزمان مختلف وجود دارد که به عنوان ژنراتور استفاده می شود.

• دستگاه آسنکرون با روتور قفس سنجاب: ژنراتور ناهمزمان
• دستگاه آسنکرون با روتور حلقه لغزنده: دستگاه ناهمزمان دو تغذیه
• ماشین آسنکرون با دو استاتور: ماشین آبشاری

هر سه نوع ژنراتور در نیروگاه های غیرمتمرکز استفاده می شود.

در نظر گرفتن ایده آل / نمودار مدار معادل

برای درک فرآیندهای مربوط به کنترل سرعت ، لازم است به نمودار مدار معادل ماشین ناهمزمان نگاه کنید. نمودار مدار معادل مداری را نشان می دهد که از نظر الکتریکی معادل دستگاه است، همانطور که توسط مبدل فرکانس مشاهده می شود.

سیم پیچ استاتور در سمت چپ نشان داده شده است که شامل Rs (مقاومت مس و مقاومت سری معادل تلفات هسته ) و راکتانس القایی آن Xs برای عملکرد ناهمزمان است . رانر یا روتور در سمت راست نشان داده شده است: اندوکتانس X r نشان دهنده اندوکتانسی است که وقتی موتور در حالت سکون است ظاهر می شود، از خطوط میدان مغناطیسی که از کنار قفس ثابت سنجاب عبور می کنند ناشی می شود. مقاومت موثر Rr شامل

• مقدار معادل توان اکتیو تحویل شده توسط دستگاه؛ این مقدار با تغییر گشتاور یا بار روی ماشین تغییر می کند. وقتی موتور در حالت دور آرام است، بسیار بزرگ است.
• مقاومت اهمی قفس سنجاب بر اساس مجذور تعداد سیم‌پیچ‌های استاتور تبدیل می‌شود . این شامل سیم پیچ های جداگانه ای است که در آهن جاسازی شده اند که معمولاً از آلومینیوم ساخته شده اند.

هنگام دور آرام، نمودار مدار معادل موتور ناهمزمان اساساً از Rs و Xs تشکیل شده است ، به همین دلیل است که چنین ماشینی تقریباً فقط توان راکتیو مصرف می کند . جریان مصرفی در حالت بدون بار اغلب شبیه جریان نامی است. در زمان بیکاری، دستگاه اغلب بیش از نیمی از تلفات توان را در بار اسمی به دلیل تلفات مس و هسته دارد. با افزایش بار، جریان فعال از طریق Rr و در نتیجه در قفس سنجاب افزایش می یابد . زاویه فازبین جریان و ولتاژ از تقریبا 90 درجه به مقادیر کوچکتر کاهش می یابد. در مورد موتورهای ناهمزمان بسیار مغناطیسی، جریان کل اغلب در ابتدا با افزایش گشتاور کاهش می یابد و تنها پس از آن با افزایش گشتاور دوباره به جریان نامی افزایش می یابد.

بنابراین یک جریان راکتیو توسط ماشین ناهمزمان با Xs کشیده می شود که مغناطیس شدن دستگاه را تضمین می کند. بر خلاف ماشین سنکرون سه فاز ، شار مغناطیسی در ماشین ناهمزمان باید ابتدا توسط جریان راکتیو در سیم پیچ استاتور ایجاد شود.

جریان فعال وابسته به بار افت ولتاژی را در قسمت قفس Rr ایجاد می کند ، اما فقط یک افت ولتاژ کمی بالاتر در Rs ایجاد می کند . در نتیجه، تلفات در روتور سریعتر از استاتور افزایش می یابد که بار افزایش می یابد. مقاومت مس Rs و مقاومت “مس” از جزء قفس سنجابی Rr باعث تلفات فزاینده با مجذور مصرف جریان می شود، به همین دلیل است که با افزایش بار راندمان دستگاه کاهش می یابد. به این موضوع وابستگی به دمای آنها اضافه شده است، به همین دلیل است که راندمان دستگاه گرم تا حدودی کاهش می یابد.

در عملکرد مبدل، راکتانس Xs نیز با کاهش فرکانس کاهش می یابد. اگر جریان نامی مشاهده شود، ولتاژ ارائه شده توسط مبدل فرکانس باید کاهش یابد. بنابراین ، نسبت تقسیم کننده ولتاژ Rs به Xs به طور فزاینده ای نامطلوب می شود و Rs منجر به افزایش تلفات نسبت به توان موتور موجود می شود . در عملیات پیوسته، گشتاور نامی را فقط می توان تقریباً تولید کرد زیرا روتور و استاتور به اندازه کافی خنک نشده اند. از طرف دیگر، اگر سرعت و فرکانس بالاتر از نامی باشد، یک موتور ناهمزمان می تواند در ولتاژهای بالاتر – با در نظر گرفتن عایق – کار کند و موثرتر است.

کنترل‌های مبدل فرکانس مدرن می‌توانند خودشان Rs / R r را اندازه‌گیری کنند و بنابراین می‌توانند به طور خودکار خود را برای هر موتور متصل پیکربندی کنند و در نتیجه از آن در برابر بار اضافی محافظت کنند . گشتاور یا سرعت های نزدیک به صفر را می توان با کنترل برداری بدست آورد . خنک کننده نیز در اینجا وجود ندارد، زیرا چرخ فن روی روتور دیگر خود روتور، سیم پیچ های بیرون زده استاتور و شکاف هوا را خنک نمی کند.

مدل نشانگر پیچیده موتور ناهمزمان با روتور قفس سنجابی [ ویرایش | ویرایش منبع ]

مدل مشروط به پیش نیاز ساختار متقارن چرخشی ماشین و عدم وجود بی میلی میدان سرگردان است . مدل را می توان با اینها گسترش داد. با این حال، در اینجا (در ابتدا) به منظور ساده و قابل فهم بودن مدل در نظر گرفته نشده است. همین امر در مورد تعداد دور سیم پیچ استاتور نیز صدق می کند.

ورودی های یک بردار (x,y) در صفحه چرخش به صورت یک عدد مختلط x+iy نشان داده می شود. میدانΦو ولتاژ تغذیهتو1و جریان استاتورمن1اندازه نشانگر چرخان پایه است،من2بردار جریان روتور است . اشاره گر را می توان به سه فاز شبکه برق وصل کردتو1مانندتو1=(1،5⋅3)230VOلتی⋅سابق⁡(��تی)در حال نمایندگی (اتصال مثلث)

با در نظر گرفتن قانون القاء، معادله مش مدار استاتور به شرح زیر است :

آر1من1+یعنیΦیعنیتی=تو1.

همانطور که روتور به جلو می چرخد، میدان مغناطیسی را می بیند که به سمت عقب می چرخد.

ΦآرOتیOدرست=Φ سابق⁡(-��).

این منجر به معادله مش دایره روتور در مختصات هم چرخش می شود:

آر2من2″+یعنیΦروتوریعنیتی=0

آر2من2″+(یعنیΦیعنیتی-(��˙)Φ)سابق⁡(-��)=0.

میدان مغناطیسی حاصل ضرب جریان روتور و استاتور در رلوکتانس میدان اصلی استایکس:

Φ=ایکس(من1+من2″سابق⁡(��)).

یکی را جایگزین می کندمن2″از طریقمن2=من2″سابق⁡(من�)سیستم معادلات با مجهولات به دست می آیدΦ،من1ومن2.

آر1من1+یعنیΦیعنیتی=تو1

آر2من2+یعنیΦیعنیتی-(��˙)Φ=0

Φ=ایکس(من1+من2).

اگر بی میلی میدان های سرگردان را در قالب اندوکتانس ها در نظر بگیریم�1و�2و تعداد نوبت ها�از پایه معادلات بسیار مشابه به دست می آید:

�1من˙1+آر1من1+�یعنیΦیعنیتی=تو1

�2(من˙2-��˙من2)+آر2من2+یعنیΦیعنیتی-(��˙)Φ=0

Φ=ایکس(�من1+من2).

گشتاور تولید شده محصول متقاطع استΦو جریان روتور این در اینجا در قیاس با مدل اشاره گر در محاسبه اعداد مختلط نشان داده شده است.

ممOتیOدرست=در⁡(Φمن2∗)(* برای مقادیر مختلط مزدوج ازمن2)

آرایش سیم پیچی [ ویرایش | ویرایش منبع ]

گروه کویل [ ویرایش | ویرایش منبع ]

برای هموارسازی میدان تحریک، همه سیم پیچ های یک سیم پیچ معمولاً در یک شکاف متمرکز نمی شوند، بلکه در چندین شکاف مجاور توزیع می شوند.

این توزیع دامنه ولتاژ موج بنیادی را کاهش می دهد که توسط ضریب زون در نظر گرفته می شود.

کیعنی=گناه⁡�2⋅متر�⋅گناه⁡�2⋅�⋅متر

با تعداد سوراخ�(تعداد شکاف در هر قطب در هر رشته) و تعداد رشته هامتر.

عامل حسرت

در سیم پیچی چند لایه، جابجایی لایه های سیم پیچی به عنوان وتر گفته می شود. این جابجایی منحنی تحریک را هموار می کند و در نتیجه هارمونیک های ولتاژ القایی را کاهش می دهد.

آکورد دامنه تنش القایی را کاهش می دهد که توسط فاکتور وتر در نظر گرفته می شود. خودش را محاسبه می کند

کپ=گناه⁡(�⋅�⋅پ�ن)

با تعداد جفت قطبپ، تعداد شیارهانو مرحله سیم پیچ�. مرحله سیم پیچ را شرح می دهد�نسبت عرض سیم پیچ به گام شیار.

ضریب سیم پیچ

محصول حسرت و عامل زونک=کپ⋅کیعنیعامل سیم پیچی نامیده می شود.

ویژگی ها/ویژگی ها

عبارت‌های قدرت اسمی، سرعت اسمی و گشتاور اسمی از اطلاعات مربوط به اطلاعات فنی موتور و پلاک امتیاز مربوطه ناشی می‌شوند . در این زمینه، ارزش های طراحی نیز ذکر شده است.

معمولاً گشتاور اسمی روی صفحه نوع مشخص نمی شود. از فرمول زیر قابل محاسبه است. همچنین به عملکرد در برنامه های مهندسی مراجعه کنید .

م=1000⋅پ2⋅�⋅�60≈9549⋅پ�

• گشتاور M بر حسب نیوتن متر (Nm)
• توان P بر حسب کیلووات (کیلووات)
• سرعت n برحسب دور در دقیقه (دقیقه -1 )
• 9549 یک عدد گرد است

سرعت همزمان مرتبط (یا سرعت میدان دوار) همیشه درست بالاتر از سرعت اسمی است که از آن حاصل می‌شود

�=60�پ

نتایج.

• سرعت n برحسب دور در دقیقه (دقیقه -1 )
• فرکانس شبکه f بر حسب هرتز (s −1 ، داده شده در پلاک مشخصات)
• تعداد جفت قطب p (همیشه یک عدد صحیح)

در 50 هرتز، این به مقادیر 3000، 1500 یا 750 دور در دقیقه با تعداد جفت قطب های 1، 2 یا 4 منجر می شود.

مثال نشان داده شده برای یک پلاک به موتوری اشاره دارد که فقط برای عملکرد ستاره برنامه ریزی شده است. با فرکانس شبکه 50 هرتز و خروجی نامی 5000 کیلووات و سرعت نامی 1480 دور در دقیقه، این نتایج به دست می آید:

• تعداد جفت قطب = 2
• سرعت سنکرون = 1500 دور در دقیقه
• گشتاور نامی تقریباً 32.3 کیلونیوتن متر

چرخه Ossanna روش دیگری برای تجسم قدرت، گشتاور و تلفات یک ماشین ناهمزمان در عملکرد ژنراتور و موتور به عنوان تابعی از لغزش است .

مثال منحنی مشخصه

تصویر سمت راست منحنی گشتاور معمولی را به عنوان تابعی از سرعت نشان می دهد. در عملکرد مثلث، موتور حدود سه برابر گشتاور راه اندازی نسبت به عملکرد ستاره دارد. نقاط عملیاتی B 1 یا B 2 فراتر از ممان کج شدن K 1 یا K 2 هستند .

منحنی گشتاور مورد نیاز یک پمپ گریز از مرکز به عنوان مثال با P (مثل پمپ) ترسیم شده است.

مهم است که محدوده سرعت از صفر تا نقطه اوج در سریع ترین زمان ممکن عبور داده شود، زیرا در این محدوده موتور بازده ضعیفی دارد و بر همین اساس گرم می شود. زمان راه اندازی (بحرانی) به اینرسی ماشین کار و نسبت گشتاورهای راه اندازی بستگی دارد.

مثال نشان می دهد که ظاهراً پمپ در اتصال ستاره نیز بدون مشکل کار می کند، زیرا نقاط عملیاتی B1 و B2 به هم نزدیک هستند. با این حال، این امکان وجود دارد که موتور تحت بار ثابت در یک اتصال ستاره ای جریان بسیار بالایی را به منظور تولید گشتاور مورد نیاز ماشین محرکه بکشد. در نتیجه، موتور به طور قابل توجهی گرم می شود، زیرا در محاسبه تلفات حرارتیجریان مصرف شده درجه دوم است. گرمایش بالاتر از دمای مجاز تعیین شده توسط سازنده، عمر مفید موتور را تا حد زیادی کاهش می دهد. با این حال، گشتاور نامی مورد نیاز برای کار در یک اتصال مثلث اغلب آنقدر زیاد است که موتور نمی تواند آن را در یک اتصال ستاره ای ایجاد کند. بنابراین راه‌اندازی و جابه‌جایی به یک اتصال مثلث باید بدون بار یا حداکثر گشتاورهای بار انجام شود که موتور همچنان می‌تواند در یک اتصال ستاره‌ای بدون گرم شدن بیش از حد تا حد غیرمجاز آن را تحمل کند.

در مثال، گشتاور محرک (ستاره) در محدوده شروع حدود دو تا چهار برابر بیشتر از گشتاور مورد نیاز پمپ است. تفاوت در قسمت شتاب دهنده است. بنابراین پمپ می تواند با یک اسلاید باز راه اندازی شود. استاندارد فنی پمپی را با شیر کشویی بسته راه اندازی می کند. گشتاور مورد نیاز به طور قابل توجهی کمتر می شود و محدوده راه اندازی بحرانی در سریع ترین زمان ممکن از بین می رود.

فن هایی با پره های بلند (مثلاً در برج خنک کننده) ممان اینرسی زیادی دارند. علاوه بر این، راه اندازی فقط تحت بار امکان پذیر است. این منجر به زمان راه اندازی بالقوه بسیار طولانی می شود، به طوری که ترکیب موتور و فن باید با دقت طراحی شود.

مقررات قانونی و سایر مقررات

• EN 60 034 قسمت 1 مقررات عمومی برای ماشین های الکتریکی دوار
• EN 60 034 قسمت 8 تعیین‌های اتصال و جهت چرخش برای ماشین‌های الکتریکی
• DIN IEC 34 قسمت 7 طرح های ماشین های الکتریکی دوار
• EN 60034-5 درجه حفاظت برای ماشین های الکتریکی دوار
• EN 60034-6 انواع ماشین های الکتریکی خنک کننده، دوار