موتور هیسترزیسی

 موتور هیسترزیس

در یک موتور خاص دیگر از پدیده هیستریزیس برای تولید گشتاور مکانیکی استفاده می‌شود. روتور موتور هیستریزیس یک استوانه صاف از یک ماده مغناطیسی است که هیچ گونه دندانه، پیش آمدگی، یا سیم پیچی ندارد. استاتور موتور می‌تواند تکفاز یا سه فاز باشد، باید یک خازن دائمی همراه با یک سیم پیچی کمکی به کار برده شود تا حتی المقدور میدان مغناطیسی همواری تولید کند، این کار تلفات موتور را به شدت کم می‌کند.

موتور هیسترزیس

موتور هیسترزیس

اساس کار موتور هیسترزیس:

وقتی یک جریان سه فاز (یا تکفاز با سیم پیچی کمکی) به استاتور موتور اعمال می‌شود، یک میدان مغناطیسی دوار در داخل ماشین ایجاد می‌شود. این میدان دوار فلز روتور را مغناطیس کرده، قطب‌هایی در آن ایجاد می‌کند.

وقتی موتور با سرعتی کمتر از سرعت سنکرون کار می‌کند، درون آن دو منبع گشتاور وجود دارد. بیشتر گشتاور در اثر هیستریزیس تولید می‌شود. وقتی که میدان مغناطیسی استاتور سطح روتور را جارو می‌کند، شار روتور نمی‌تواند دقیقا آن را تعقیب کند، چون فلز روتور تلف هیستریزیس زیادی دارد. هر چه تلف هیستریزیس ذاتی ماده‌ی روتور بیشتر باشد، زاویه تاخیر میدان مغناطیسی روتور نسبت میدان مغناطیسی استاتور بیشتر می‌شود. چون میدان مغناطیسی روتور و استاتور در زوایای متفاوتی قرار دارند، در موتور یک گشتاور غیر صفر تولید می‌شود. علاوه بر آن میدان مغناطیسی استاتور در روتور جریان گردابی تولید می‌کند، واین جریان‌های گردابی نیز میدان مغناطیسی خودشان را ایجاد می‌کنند، و گشتاور روتور بیشتر می‌شود. هر چه حرکت نسبی بین روتور و میدان مغناطیسی استاتور بیشتر باشد، جریان‌های گردابی و گشتاور ناشی از آن بزرگترند.

وقتی موتور به سرعت سنکرون می‌رسد، شار استاتور و روتور دیگر نسبت به هم حرکت نمی‌کنند و روتور مثل یک مغناطیس دائم عمل می‌کند. در این هنگام گشتاور تولید شده در موتور با زاویه بین میدان‌های روتور و استاتور متناسب است، به شرطی که این زاویه از یک زاویه ماکزیمم تعیین شده توسط پس ماند روتور کوجکتر باشد. چون مقدار پس ماند در یک روتور خاص، تنها تابعی از چگالی شار استاتور و ماده‌ی تشکیل دهنده‌ی روتور است، گشتاور پس ماند موتور در تمام سرعت‌های از صفر تا nsync تقریبا ثابت است. گشتاور جریان گردابی کم و بیش با لغزش موتور متناسب است. این واقعیت در رسم شکل مشخصه‌ی گشتاور – سرعت موتور به حساب آورده شده اند.
چون گشتاور موتور هیستریزیس در تمام سرعت‌های کمتر از سنکرون، از ماکزیمم گشتاور سنکرون اش بیشتر است، این موتور می‌تواند هر باری را که در کار عادی قادر به گرداندن آن است، راه اندازی کند.
موتور هیسترزیس

استاتور موتور هیسترزیس که شامل سه قسمت می باشد: ۱- نگهدارنده ۲- حلقه هیسترزیس ۳-استاتور به همراه پیچه

در موتور هیستریزیس می‌توان از ساختمان استاتور قطب – سایه دار استفاده کرد تا یک موتور سنکرون کوچک کم توان خود – راه انداز به دست آید. این موتور معولا به عنوان مکانیزم گرداننده‌ی ساعت‌های الکتریکی به کار می‌رود. در نتیجه ساعت الکتریکی با فرکانس سیستم قدرت همزمان شده، درست همان دقت (یا عدم دقت) فرکانس سیستم قدرتی را که به آن متصل است پیدا می‌کند.

خصوصیات موتور هیسترزیس:

این موتور در محدوده چند میلی وات ساخته می‌شود یا ۱/۷ اسب بخار. دارای گشتاور راه اندازی است. برای تغییر جهت چرخش باید از طریق تغییر قطب‌های استاتور عمل کرد. جریان راه اندازی آن کم است.

 تخمین سرعت موتور هیسترزیس سنکرون در حالت کارکرد آسنکرون

موتورهای هیسترزیس در گروه موتورهای سنکرون قرار می‌گیرند که معمولاً در سرعت‌های بسیار بالا کار می‌کنند و کاربردهای مختلفی در صنعت دارند؛ از جمله توربین گازهای کوچک، سانتریفیوژهای سرعت بالا و … این موتورها اگرچه سنکرون هستند، اما در حالت آسنکرون نیز کار می کنند. در برخی کاربردهای خاص ممکن است موتور در حالت آسنکرون کار کند، بنابراین اطلاع از میزان سرعت آن ضروری خواهد بود. علاوه بر این، در این حالت استفاده از حسگرهای سرعت به دلیل نوع خاص بار و سختی نصب آن، غیر ممکن بوده و همچنین حضور حسگرهای سرعت اغلب هزینه و پیچیدگی سیستم درایو را افزایش می‌دهد.

مناسب‌ترین روش برای تخمین سرعت، روش سیستم تطبیقی مدل مرجع (MRAS) می‌باشد که دقت مطلوب و بار محاسباتی کمتری دارد. برای اجرای کنترل برداری نیز، از روش کنترل برداری غیرمستقیم با اینورتر منبع ولتاژ کنترل‌شده با جریان استفاده می‌شود. این روش که پیچیدگی محاسباتی کمتری دارد و استفاده از حسگر موقعیت اثر هال نیز حذف شده است، نسبت به سایر روش‌ها ارجح است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌هد درایو بدون حسگر ارائه شده، کنترل موتور هیسترزیس را در شرایط مختلف، تحت بارها و سرعت‌های مختلف با دقت مناسب و خطایی کمتر از یک درصد انجام می‌دهد.