وبلاگ شرکت آبیاران پویان آذر

تامین و تدارک ماشین آلات و تجهیزات صنعتی و کشاورزی مکانیزه.

موتور های القایی سه فاز (بخش دوم)

۱۳۹۳/۰۹/۰۴, توسط Reza Baghbani, دسته گوناگون

اساس کار موتورهای القایی

مطابق شکل (۱۰)، مدار الکتریکی موتور القایی (الکتروموتور) سه فاز رتور سیم پیچی شده مانند یک ترانسفورماتور سه فاز است. در واقع هر دو از اثر القای نیروی محرکه در سیم پیچ طرف دیگر استفاده می کنند لذا به این موتورها، موتورهای القایی گفته می شود.
البته در ساختار موتور القایی بین سیم استاتور (اولیه) و رتور(ثانویه) علاوه بر هسته مغناطیسی، فاصله هوایی نیز وجود دارد و از آنجا که در قدرت های یکسان، نیروی محرکه مغناطیسی بیشتری جهت غلبه بر تلفات مکانیکی رتور و مقاومت مغناطیسی ناشی از فاصله هوایی بین استاتور و رتور مورد نیاز است، بنابراین در قدرت یکسان جریان بی باری موتورهای القایی نسبت به ترانسفورماتورها بیشتر می باشد.

مدار الکتریکی(پایین) و جعبه ترمینال(بالا) موتور القایی با رتور سیم پیچی شده

شکل ۱۰- مدار الکتریکی(پایین) و جعبه ترمینال(بالا) موتور القایی با رتور سیم پیچی شده

پدیده میدان دوار در ماشین های القایی

در این بخش پس از معرفی ساختار ماشین القایی سه فاز، ثابت می شود که چگونه با عبور جریان سه فاز از سه سیم پیچ استاتور ماشین القایی می توان میدان دوار ایجاد کرد به طوری که این میدان پیرامون هسته استاتور گردش نموده و بدین ترتیب شرایط لازم برای چرخش رتور را فراهم کند.
البته برای اثبات موضوع فوق از معادلات ریاضی بهره می گیرند ولی از آنجا که می توان این موضوع را با دلایل فیزیکی نیز شرح داد، لذا برای اثبات میدان دوار از تشریح فیزیکی میدان استفاده می گردد. در آغاز انواع میدان های ایجاد شده توسط جریان های مستقیم و متناوب یادآوری می شود. مطابق شکل (۱۱) با عبور جریان DC از یک سیم پیچ می توان میدان ثابت ایجاد کرد. زیرا اندازه و جهت این میدان همواره ثابت است. همچنین با عبور جریان متناوب تک فاز میدانی متغیر ایجاد می شود که به صورت ضربانی جهت آن در هر نیم سیکل مرتب تغییر می کند که به آن میدان ضربانی می گویند. جهت میدان های مغناطیسی اطراف سیم پیچ در جریان متناوب تکفاز مطابق شکل (۱۲) می باشد.

میدان مغناطیسی حاصل از منبع جریان مستقیم

شکل ۱۱- میدان مغناطیسی حاصل از منبع جریان مستقیم

جهت میدان مغناطیسی سیم پیچ در جریان متناوب

شکل ۱۲- جهت میدان مغناطیسی سیم پیچ در جریان متناوب

پیکان نشان داده شده در شکل ۱۲ جهت جریان فرضی وارد و خارج شده از سیم پیچ را نشان می دهد. در ادامه نشان داده می شود که با عبور جریان های متناوب سه فاز در سه سیم پیچ مطابق شکل (۱۳) میدان های گردشی یا دوار ایجاد خواهد شد.

شکل (۱۳-الف) سیم بندی سه فازه ماشین القایی دوقطبی ساده را نشان می دهد. با توجه به شکل (۱۳-ب،ج)، سیم پیچ های سه فاز c,b,a در بدنه استاتور، با اختلاف ۱۲۰ درجه مکانی نسبت به یکدیگر جاسازی شده اند در این ماشین بازوی برگشت سیم پیچ های هر فاز استاتور، ماشین را به دو نیم تبدیل نموده است یعنی بازوی رفت سیم پیچ مثلا a با بازوی برگشت آن یعنی ׳a، ۱۸۰ درجه اختلاف مکانی دارد بنابراین در این ماشین القایی میدان دو قطبی ایجاد می شود.
برای شروع انتهای سیم پیچ های سه فاز استاتور یعنی (׳c׳,b,׳a) را با اتصال ستاره به هم متصل کرده و ابتدای آنها یعنی (a,b,c) را به منبع برق سه فاز با ولتاژ مناسب، وصل می کنند. بلافاصله پس از اتصال برق سه فاز به سیم پیچ های استاتور، جریان الکتریکی در آن جاری می شود و سپس در هادی های هر سیم پیچ متناسب با جهت جریان عبوری از آن میدان مغناطیسی ایجاد می شود. برای تحلیل آسان تر میدان دوار، اندازه و جهت جریان های سه فازه شکل (۱۴) در زمان های t1 تا t6 در نظر گرفته می شود. در نتیجه فاصله هر یک از نمونه های زمانی ۶۰ درجه از یکدیگر می باشد. بنابراین با تحلیل این ۶ نقطه می توان گردش کامل میدان دوار را در مسیر دایره ای (یعنی ۳۶۰ درجه) بررسی نمود.

شمای واقعی با ماشین القایی با سیم پیچ متمرکز  نمایش کلاف ها بر اساس موقعیت مکانی شمای تک حلقه سیم بندی ماشین القایی با سیم پیچ گسترده بر اساس موقعیت مکانی
 الف) شمای واقعی با ماشین القایی با سیم پیچ متمرکز  ب) نمایش کلاف ها بر اساس موقعیت مکانی  ج) شمای تک حلقه سیم بندی ماشین القایی با سیم پیچ گسترده بر اساس موقعیت مکانی
شکل واقعی سیم پیچ متمرکز مدل آزمایشگاهی
شکل واقعی سیم پیچ متمرکز مدل آزمایشگاهی

شکل ۱۳ – ماشین القایی سه فاز

shape 14

شکل ۱۴- میدان دوار استاتور در یک دوره تناوب

میدان مغناطیسی اطراف سیم حامل جریان و دو سیم مجاور یا جریان هم جهت

شکل ۱۵- میدان مغناطیسی اطراف سیم حامل جریان و دو سیم مجاور یا جریان هم جهت

جدول (۱) تحلیل جهت جریان هر یک از سیم پیچ ها را در یک دوره تناوب شکل موج سه فاز نشان می دهد. جهت جریان هادی های هر شیار و وضعیت میدان های مغناطیسی استاتور در هر یک از زمان های t1 تا t6 به کمک جدول (۱) به دست می آید. از آنجا که شیارهای استاتور، هادی های هر فاز را در خود جای داده اند و جهت جریان هادی های هر شیار در هر لحظه با توجه به فرض فوق قابل علامت گذاری هستند. لذا می توان جدول(۱) را کامل نمود. بنابراین با توجه به میدان مغناطیسی اطراف هادی های هم جوار، جهت میدان مغناطیسی ایجاد شده در هر لحظه به دست می آید.

جهت جریان سیم پیچهای استاتور

جدول ۱ – جهت جریان سیم پیچهای استاتور

به عنوان نمونه با توجه به شکل موج جریان های سینوسی سه فاز، در لحظه t1 ، فاز a مثبت، فاز b منفی و فاز c مثبت است. پس علامت جهت جریان در ابتدای سیم پیچ a، icon 1 و در انتهای آن یعنی ׳ a، icon 2 درج می شود. این علامت ها برای فازهای دیگر نیز به همین ترتیب در سطر مربوط به هر زمان قرار داده می شود. با در نظر گرفتن جهت میدان مغناطیسی ایجاد شده از زمان t1 تا t6 می توان نتیجه گرفت که میدان مغناطیسی در هسته استاتور می چرخد. این میدان در حال گردش را میدان دوار می گویند.

تغییر جهت چرخشی میدان دوار

در صورتی که جای دو فاز از سه فاز متصل شده به ماشین القایی به اختیار عوض شود، میدان دوار ماشین القایی سه فاز تغییر جهت می دهد. این تغییر در جدول (۲) بر اساس شکل (۱۶) انجام شده است. شکل (۱۶) جهت چرخش میدان مغناطیسی دوار را با تعویض جای فاز a و b نمایش می دهد. از این روش برای تغییر جهت گردش موتور القایی  (الکتروموتور) استفاده می شود.

اثر تغییر جای دو فاز بر جهت میدان دوار

جدول ۲ – اثر تغییر جای دو فاز بر جهت میدان دوار

جهت جریان سیم پیچ های استاتور و تغییر جهت میدان دوار در یک دوره تناوب

شکل ۱۶ – جهت جریان سیم پیچ های استاتور و تغییر جهت
میدان دوار در یک دوره تناوب

خب، شما چی فکر می‌کنید؟