پیمانکار رتبه یک تاسیسات

انواع نیروگاه ها – بررسی اجمالی انواع نیروگاه های فعال و مورد استفاده در دنیا
1397-08-15
پانل های خورشیدی- آیا امکان بازیافت پانل های خورشیدی وجود دارد؟
1397-08-20
Show all

موتور القایی – آشنایی و معرفی کامل روش های راه اندازی موتور القایی

موتورهای القایی

گردآورنده: محسن قنبرنژاد
آبان ماه 97

موتور القایی

بخش دوم

در بخش اول (مقاله موتور القایی) دو مورد از روش های راه اندازی موتور القایی بیان شد حال در این قسمت به ادامه روش های راه اندازی می پردازیم:

 راه اندازی با تجهيزات الکترونيک قدرت یا راه اندازی نرم( Soft Starter ):  

يکی ديگر از روش های مفيد راه اندازی، استفاده از تجهيزات الکترونيک قدرت موسوم به راه اندازی نرم است که در حال حاضر بسيار پر کاربرد است. اين تجهيز ساختار متفاوتی نسبت به ديگر روش های راه اندازی دارد.

در راه اندازی نرم از تجهيزات الکترونيک قدرت نظير تريستور و مدارهای کنترل استفاده شده است. وظيفه المان های الکترونيک قدرت و مدارات کنترلی، تنظيم ولتاژ مناسب جهت راه اندازی موتور است، به طوری که در زمان راه اندازی جريان راه اندازی کاهش يابد.

در اين روش ابتدا موتور با ولتاژ کم راه اندازی می شود سپس به طور هم زمان جريان موتور نيز توسط المان های الکترونيک قدرت کنترل می شود و افزايش ولتاژ به گونه ای است که جريان راه اندازی به آرامی به جريان نامی برسد. افزايش ولتاژ ورودی موتور به صورت تدريجی تا ولتاژ نامی ادامه می یابد. در نتيجه گشتاور خروجی موتور نيز به تدريج اضافه می شود. بدين ترتيب از ايجاد ضربه ( شوک ) های مکانيکی در زمان راه اندازی جلوگيری می گردد. يعنی در زمان راه اندازی مقدار گشتاور به اندازه ای است که تنها بر نيروی اصطکاک  و ايستايی موتور غلبه می کند، به همين دلیل به آن راه اندازی نرم گفته می شود.

در اين روش، جريان راه اندازی حدوداً بين ۲ تا ۵ برابر جريان نامی است.

يکی از مزايای اين روش امکان تنظيم دقيق گشتاور موردنياز در هرلحظه است که هزينه های تعمير و نگهداری تجهيزات مکانيکی را کاهش می دهد.

از آنجا که اينرسی يا لختی يک جسم متحرک پس از زمان خاموشی موتور می تواند باعث ادامه حرکت شود لذا ممکن است باعث ايجاد آسيب در تجهيزات مکانيکی متصل شده گردد. به همين خاطر بهتر است که فرمان ايستادن موتور نيز به صورت نرم صورت گيرد تا در زمان ايستادن نيز تنش های مکانيکی به حداقل ممکن برسد.

استفاده از راه انداز نرم باعث افزایش طول عمر موتور می شود، شاید تنها عیب آن گران تر بودن آن نسبت به دیگر روش های راه اندازی است. البته با افزایش تولید و فراگیر شدن تجهیزات الکترونیک قدرت به نظر می رسد در آینده نزدیک قیمت آن به طور قابل توجهی کاهش یابد. 

موتور القایی

راه اندازی روتوری

با توجه به اینکه تنها در موتور روتور سیم پیچی امکان دسترسی به مدار روتور وجود دارد، این روش راه اندازی فقط در این موتورها قابل استفاده است.

 برای کاهش جریان راه اندازی موتور در این روش، با استفاده از یک مقاومت اهمی متغیر سه فاز و اتصال آن از طریق رینگ ها به مدار روتور مقاومت اهمی مدار روتور را افزایش می دهند. درواقع افزایش مقاومت اهمی مدار روتور باعث افزایش امپدانس مدار روتور و به دنبال آن کاهش جریان و افزایش ضریب قدرت مدار روتور می شود. از طرفی با کاهش جریان مدار روتور، میدان مغناطیسی حاصل از آن ضعیف تر می گردد. یکی از مزیت های این روش راه اندازی، افزایش گشتاور راه اندازی همراه با کاهش جریان آن است. اندازه گشتاور راه اندازی به مقدار مقاومت اضافه شده به مدار روتور وابسته است.

۵- کنترل دور موتور القایی

گاهی در صنایع لازم است، سرعت موتور قابل کنترل باشد. در گذشته یکی از ضعف های موتور القایی را دشواری تنظیم سرعت آن و تنها برتری موتورهای DC را کنترل پذیری آسان سرعت آن می دانستند. در حال حاضر با رشد صنعت الکترونیک و توسعه تجهیزات الکترونیک قدرت، کنترل سرعت موتور القایی به سهولت امکان پذیر شده است.

به طور کلی برای تغییر سرعت موتور القایی، روش های زیر به کار گرفته می شود:

  • تغییر سرعت میدان دوار با:
  • روش کنترل همزمان فرکانس و ولتاژ
  • تغییر قطب های سیم بندی
  • تغییر مقدار لغزش
  • تغییر ولتاژ
  • تغییر مقاومت مدار روتور

کنترل هم زمان فرکانس و ولتاژ:  

با توجه به رابطه زیر می توان با تغییر فرکانس، سرعت میدان دوار را تغییر داد. اما لازمه استفاده از این روش داشتن یک مبدل فرکانس است.

شکل زیر  نمای ظاهری یک نمونه از مبدل های فرکانسی را نشان می دهد. مبدل فرکانسی را VSD یاVFD  نیز می گویند که امروزه در جهت کنترل دور موتور ها کاربرد فراوانی دارند.

هر مبدل فرکانسی دارای دو بخش است؛ ابتدا ولتاژ AC 50  یا ۶۰ هرتز در این دستگاه به ولتاژ DC تبدیل می شود. سپس ولتاژ DC را به ولتاژ AC با فرکانس قابل کنترل معمولاً بین ۰ تا ۲۵ هرتز  تبدیل می کند.

نکته قابل توجه اینکه، تغییر فرکانس علاوه بر تغییر سرعت سنکرون بر روی نیروی محرکه القاء شده روتور و همچنین سایر کمیت های مغناطیسی موتور و گشتاور نیز اثر می گذارد.

مشخصه گشتاور  دور موتور القایی در فرکانس های مختلف در شکل زیر نشان داده شده است. با توجه به شکل زیر ملاحظه می شود که با افزایش فرکانس، گشتاور موتور کاهش یافته و با کاهش فرکانس، گشتاور موتور افزایش می یابد. این موضوع بسیار با اهمیت است؛ زیرا با افزایش بیش از حد فرکانس ممکن است گشتاور موتور از گشتاور بار کمتر شده و موتور زیر بار بماند. از طرفی با کاهش فرکانس موتور، هسته ماشین به ناحیه اشباع مغناطیسی وارد می شود، لذا برای جلوگیری از سوختن سیم پیچ ماشین در هر دو حالت باید به طور همزمان ولتاژ و فرکانس تغییر نماید، به طوری که نسبت آن ها ثابت بماند.

تغيير قطب های سيم بندی:  

يکی ديگر از راه های تغيير سرعت ميدان دوار تغيير تعداد قطب های سيم بندی موتور القايی است. تعداد قطب های موتور القايی اولاً به نوع سيم پيچی استاتور موتور وابسته است، ثانياً از لحاظ فيزيکی تعداد قطب ها مضرب زوج هستند.

بنابراين تغيير تعداد قطب ها، باعث تغيير پيوسته سرعت نمی شود؛ بلکه سرعت به طور ناپيوسته و پله ای تغيير می کند. تغيير تعداد قطب های موتور القايی به روش های زير امکان پذير است :

– استفاده از سیم پیچی دالاندر

 – قراردادن دو سیم بندی مجزا در داخل استاتور

موتور دالاندر:

در موتورهای القایی روشی برای سیم پیچی وجود دارد که به اتصال دالاندر معروف است. در اتصال دالاندر می توان تعداد قطب ها را با تغییر اتصال کلاف های موتور نصف و یا دو برابر نمود. بنابراین سرعت موتورهای دالاندر به نسبت ۱ به ۲ است. انتخاب نوع اتصالات داخلی موتور دالاندر باعث تغییر توان و گشتاور موتور در سرعت تند و یا کند می شود. به همین خاطر توان و گشتاور موتورهای دالاندر در اتصالات مختلف در برگه مشخصات فنی موتور توسط سازنده ارائه می گردد. شکل زیر چگونگی اتصال دو نوع از متداول ترین موتورهای دالاندر را به شبکه برق سه فاز نشان می دهد.

موتور القایی

قراردادن دو سیم بندی مجزا در داخل استاتور:

اگر در استاتور موتور القایی دو گروه سیم پیچ کاملاً مستقل از هم قرار گیرند، به طوری که هیچ ارتباط الکتریکی بین آنها وجود نداشته باشد، در این صورت آن را موتور القایی با سیم پیچ جداگانه یا مستقل می نامند.

در این موتور هر یک از سیم پیچ ها می توانند با تعداد قطب مشخصی طراحی و در استاتور موتور قرار داده شوند که البته در یک زمان فقط یکی از آنها باید در مدار باشد. مثلاً با داشتن  موتوری که دارای دو سیم پیچ ۴ و ۶ قطبی در فرکانس ۵۰ هرتز است، می توان به هر دو سرعت ۱۵۰۰ و ۱۰۰۰ دسترسی داشت.

از اين نمونه موتور در قدرت های کمتر از ۲۰KW در صنعت استفاده می شود. البته مدل تک فاز اين نوع موتور در کولرهای آبی استفاده می شود.

  در صورتی که در نظر باشد با تغيير مقدار لغزش، بدون تغيير سرعت ميدان دوار، سرعت چرخشی بار مکانيکی تغيير کند، بايد مطابق شکل زیر از تغيير ولتاژ و یا تغییر مقاومت مدار رتور استفاده شود.

منحنی سمت چپ مربوط به تغییرات ولتاژ و منحنی سمت راست مربوط به تغییرات مقاومت مدار روتور است. در هر دو نمودار ملاحظه می شود تغيير مقادير ولتاژ و يا مقاومت روتور باعث تغيير دور و جابه جايی نقطه کار می گردد؛ يعنی نسبت به حالت اول سرعت لغزش تغيير می کند.

تغيير سرعت به کمک تغيير ولتاژ :

مطابق شکل بالا می توان با تغيير ولتاژ موتور القايی، نقطه کار را جا به جا نمود و در نتيجه سرعت گردش رتور را تغيير داد. البته بايد توجه داشت که اولاً نمی توان ولتاژ را بيش از حد ولتاژ نامی افزايش داد. زيرا باعث اشباع مغناطيسی هسته موتور می شود و در ضمن ممکن است عايق سيم پيچ ها تحمل اين ولتاژ را نداشته باشند؛ ثانياً کاهش ولتاژ علاوه بر کم کردن سرعت، باعث کم شدن گشتاور و توان موتور نيز می شود در اين حالت امکان کم شدن گشتاور و موتور از گشتاور بار و زير بار ماندن آن وجود دارد.

 تغيير سرعت به کمک تغيير مقاومت مدار روتور:

پيش از اين گفته شد که افزايش در مقاومت مدار روتور باعث کاهش جريان راه اندازی می شود. ضمن اينکه منحنی گشتاور موتور به صورت شکل بالا تغيير می کند. با توجه به شکل این شکل، تغيير مقاومت مدار روتور، باعث جابه جايی نقطه کار موتور می شود. از معايب اين روش کنترل سرعت، این است که افزايش مقاومت مدار رتور برای کاهش سرعت، باعث افزايش تلفات و کاهش راندمان در موتور می شود.

 

منبع:

WWW.Electricaleasy.com

 

یک دیدگاه