موتورهای AC

موتور AC سه فاز

موتور AC  با توجه به قیمت پایین ، استحکام بالا نسبت به سادگی ساخت و هزینه سرویس و نگهداری پایین ، پرکاربردترین موتورهای الکتریکی جهت ساخت سامانه های حرکتی در تجهیزات صنعتی و همچنین خانگی باشند . راه اندازی این موتورها براحتی با اتصال موتور AC به منبع تغذیه AC امکان پذیر است . طراحی و ساخت موتور AC نسبت به موتور DC ساده تر می باشد ولی کنترل سرعت و گشتاور این نوع موتور مستلزم درک عمیقتر در طراحی این نوع موتور است .

 ساختار کلی موتور AC

موتور AC مانند بیشتر موتورهای الکتریکی دارای استاتور ( قسمت ثابت بیرونی ) و روتور ( قسمتی که داخل استاتور می چرخد ) می باشد که با فاصله دقیق و حساب شده ای از هم قرار داده شده اند . در حالت کلی برای چرخش موتور AC روتور داخل یک میدان مغناطیسی دوار قرار گیرد که درموتور AC  به صورت طبیعی توسط استاتور بدلیل طبیعت منبع تغذیه این میدان مغناطیسی دوار ایجاد می شود درحالیکه در موتورهای DC و همچنین موتورهای AC تک فاز  این میدان دوار باید توسط یک وسیله الکتریکی یا مکانیکی ایجاد می گردد .

AC Induction Motor

AC Induction Motor

استاتور

استاتور از چند قطعه کوچک از جنس آلمنیوم یا آهن سبک تشکیل شده است که پس از اتصال این قطعات کوچک شکل آن به صورت یک سیلندر توخالی در می آید و به آن هسته استاتور گفته می شود که با توجه به شکل زیر ( سمت چپ ) در قسمت داخلی این استوانه شیارهایی تعبیه شده شد که از درون آن ها سیم پیچ هایی از سیم روکشدار عبور داده می شود  . هر کدام از این سیم پیچ ها به همراه هسته ای که آن را احاطه نموده یک آهنربای مغناطیسی جهت کار با تغذیه AC را تشکیل می دهد . تعداد قطب های یک موتور القایی AC توسط نحوه اتصال اتصال داخلی سیم پیچ های استاتور بستگی دارد . این پیچه ها مستقیما به منبع تغذیه متصل هستند .

نمای کلی استاتور

نمای کلی استاتور

روتور

روتور از هسته ای چند تکه استوانه ای با محوری که دارای شکاف های موازی برای جادادن رساناها در درون آن تشکیل شده است. هر شکاف یک میله مسی یا آلومنیومی را شامل می شود. در این میله ها به طور دائمی بوسیله حلقه های انتهایی آن ها مدار کوتاه برقرار است. چون این نوع مونتاژ شبیه قفس سنجاب است , این نام برای آن انتخاب شده است.
 در رایج ترین نوع روتور ( روتور قفس سنجابی ) این میله ها در انتهای خود به صورت الکتریکی و مکانیکی بوسیله حلقه هایی به هم متصل شده اند. با توجه به اینکه این نوع روتور ساختمانی ساده و مستحکم دارد در اکثر موتورهای القایی از روتور قفس سنجابی استفاده شده است .
روتور قفس سنجابی

روتور قفس سنجابی

میله های روتور دقیقا با محور موازی نیستند و به دو دلیل مهم قدری اریب نصب می شوند.
دلیل اول :  موتور با کاهش صوت مغناطیسی بدون صدا کارکرده و برای آنکه از هارمونیک ها در شکاف ها کاسته شود.
دلیل دوم : گرایش روتور به هنگ کردن کمتر شود. دندانه های روتور به خاطر جذب مغناطیسی مستقیم (محض) تلاش می کنند که در مقابل دندانه های استاتور باقی بمانند. این اتفاق هنگامی می افتد که تعداد دندانه های روتور و استاتور برابر باشند.

روتور به وسیله مهار هایی در دو انتها روی محور نصب شده ، یک انتهای محور در حالت طبیعی برای انتقال نیرو بلندتر از طرف دیگر گرفته می شود. ممکن است بعضی موتورها محوری فرعی در طرف دیگر ( غیر منتقل کننده نیرو ) برای اتصال دستگاه های حسگر حالت (وضعیت) و سرعت داشته باشند. بین استاتور و روتور شکافی هوایی موجود است. بعلت القا انرژی از استاتور به روتور منتقل می شود. تورک تولید شده به روتور نیرو داده و سپس برای چرخیدن به آن نیرو وارد می کند. صرفنظر از روتور استفاده شده قواعد کلی برای دوران یکی است.

نحوه محاسبه سرعت یک موتور القایی

در روتور میدان مغناطیسی تولید می شود زیرا به طور طبیعی ولتاژ متناوب است و میدان مغناطیسی ای که در استاتور تولید می شود با سرعت سنکرون می چرخد.(Ns)

 

سرعت موتور القایی

سرعت موتور القایی

برای کاهش سرعت نسبی نسبت به (شار) استاتور , روتور چرخش را در همان جهتی که شار استاتور دارد آغاز می کند و تلاش می کند تا به سرعت چرخش فلاکس نایل شود. با این حال روتور هرگز موفق نمی شود که به سرعت میدان استاتور برسد. روتور از سرعت میدان استاتور کندتر می گردد. این سرعت Base speed نام دارد و به صورت Nb نمایش داده می شود .

تفاوت میان Ns و Nb   ، Slip نام دارد. مقدار اسلیپ به مقدار نیروی مکانیکی وارد شده به موتور یا باری که بر روی موتور قرار دارد وابسته است به این صورت که هرچقدر بار وارد شده به موتور افزایش یابد در نتیجه سرعت روتور و یا Nb کاهش می یابد درنتیجه مقدار اسلیپ افزایش پیدا می کند و حالت برعکس هم صادق است .

مقدار Slip ( اسلیپ ) با درصد مشخص می شود و از طریق معادله زیر می توان مقدار آن را برحسب درصد بدست آورد .

فرمول محاسبه اسلیپ برحسب درصد

 انواع موتورهای AC

          موتور القایی سه فاز

                    موتور سه فاز سنکرون

برای آشنایی بیشتر با موتور های AC سه فاز مقالات زیر را مطالعه نمایید .

          موتور القایی تک فاز

                    موتور تک فاز با خازن راه انداز

                    موتور تک فاز با خازن دائم

                    موتور تک فاز دو خازنی

                    موتور تک فاز فاز شکسته

                    موتور تک فاز یونیورسال ( اونیورسال )

                    موتور سه فاز تبدیل شده


 نحوه پلاک خوانی موتورهای AC

معمولا بر روی بدنه موتورهای القایی AC برچسبی مانند تصویر زیر نصب می باشد که برای آشنایی با معانی پارامترهای آن می توانید از جدولی که در ادامه آورده شده کمک بگیرید .

پلاک نصب شده بر روی موتور

یک نمونه از پلاک نصب شده بر روی موتورهای القایی AC

 

شرح

اصطلاح

ولتاژ اسمی پایانه
Volts
جریان تغذیه ظرفیت تکمیل اسمی
Amps
توان موتور برحسب اسب بخار .
H.P.
سرعت اسمی در حالت ظرفیت تکمیل موتور
R.P.M
فرکانس تغذیه مجاز
Hretz
ابعاد فیزیکی خارجی موتور طیق استاندارهای NEMA
Frame
حالت بار موتور, کوتاه مدت, دوره ای, مداوم …
Duty
تاریخ ساخت.
Date
کلاس ایزولاسیونی که برای ساختمان موتور به کار رفته است. این مورد بیشینه حد دمای پیچه موتور را مشخص می کند.
Class Insulation
این مورد مشخص می کند که موتور به کدام کلاس طراحیNEMA  متعلق است.
NEMA Design
فاکتوری است که مشخص می کند موتور می تواند چقدر بیشتر از ظرفیت تکمیل اضافه بار داشته باشد.
Service Factor
بازده کاربری موتور در ظرفیت کامل.
NEMA Nom
Efficiency
تعداد فازهای استاتور موتور را مشخص می کند.
PH
تعداد قطب های موتور را مشخص می کند.
Pole
 استاندارد ایمنی موتور را نشان میدهد.
مشخص می کندکه پیچه های موتور بصورت Y ( ستاره ) متصل شده اند یا مثلث ( دلتا ).
Y
توان موتور بر حسب وات یا کیلو وات .
W
 
 برای مطالعه بیشتر در زمینه منحوه پلاک خوانی موتورهای سه فاز و دانلود یک مقاله در این زمینه پیشنهاد می شود مقاله زیر را مطالعه فرمایید .