الکتروموتور و انواع آن

یک موتور الکتریکی (الکتروموتور)، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.

اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. روتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیتهایی را در مدارس استفاده می‌کنند.

انواع موتورهای الکتریکی

موتورهای DC

یکی از اولین موتورهای دوار ، اگر نگوییم اولین ، توسط مایکل فارادی در سال 1821م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه‌ور بود، می‌شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتی که جریانی از سیم عبور می‌کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می‌آمد و نشان می‌داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایره‌ای اطراف سیم می‌شود. این موتور اغلب در کلاسهای فیزیک مدارس نشان داده می‌شود، اما گاهاً بجای ماده سمی جیوه ، از آب نمک استفاده می‌شود.

موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور DC به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی ، بستگی دارد.

سرعت موتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچ) در سیم پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر ، کنترل می‌شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می‌تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لکوموتیوها استفاده می‌کنند.

اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیتها ناشی از نیاز به جاروبکهایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبکها و کموتاتور ، ایجاد اصطکاک می‌کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبکها می‌بایست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می‌شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می‌کند و به این معنی است که جاروبکها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می‌کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می‌کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می‌رسیم.

موتورهای میدان سیم پیچی شده

آهنرباهای دائم در (استاتور) بیرونی یک موتور DC را می‌توان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می‌توانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت. می‌توانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر ، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای ترکشن الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده‌آل است و کاربرد این تکنیک می‌تواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.

موتورهای یونیورسال

یکی از انواع موتورهای DC میدان سیم پیچی شده موتور ینیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده است که این موتورها را می‌توان هم با جریان DC و هم AC بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه AC کار می‌کنند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور DC میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می‌شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می‌کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان AC سازگاری داشته باشد (امپدانس/راکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند) و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل DC خالص خواهد بود.

مزیت این موتورها این است که می‌توان تغذیه AC را روی موتورهایی که دارای مشخصه‌های نوعی موتورهای DC هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند. جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد می‌شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می‌شوند، اما عمومی‌ترین موتورهای AC در دستگاههایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی که گاهاً استفاده می‌شوند، هستند.

موتورهای AC
موتورهای AC تک فاز:

معمولترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه‌های برقی ، اجاقهای ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک. نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می‌رود. عموماً این موتورها می‌توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز ، ایجاد کنند.

هنگام راه اندازی ، خازن و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک دسته از کنتاکتهای تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار ، به منبع برق متصل می‌شوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک می‌کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده ، دسته کنتاکتها فعال می‌شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می‌سازد، در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می‌کند.

موتورهای AC سه فاز:

برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می‌شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان ، استفاده می‌کنند. اغلب ، روتور شامل تعدادی هادیهای مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادیها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می‌شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.

این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به موتور ، بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها ، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچهای روتور جریان میدان جدایی اعمال می‌شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز ، به گردش در می‌آید. موتورهای سنکرون را می‌توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.

سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش ، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان استاتور ، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچها یا قطبهایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می‌کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه ، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.

موتورهای پله‌ای

نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله‌ای است، که در آن یک روتور درونی ، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می‌شوند، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالتهای موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتا کنترل شده ، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله‌ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستمهای تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.

موتورهای خطی

یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش ، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله‌ای هستند. می‌توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر ماگلیو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می‌کند.

موتور جریان متناوب یک ماشين الکتریکی است که با جریان متناوب تغذیه شده و توان الکتريکی را تبديل به توان مکانيکی چرخشی يا خطی می نمايد. موتور جريان متناوب AC از دو قسمت اصلی تشکیل شده:

*استاتور: هسته خارجی و معمولاً ثابت که با استفاده از جریان جریان متناوب میدان دوار ایجاد می‌کند.

*روتور: هسته داخلی و متحرک که به محور خروجی متصل شده و با توجه به میدان دوار تولید شده توسط استاتور، گشتاور تولید می‌کند.

از نظر نوع روتور مورد استفاده قرار گرفته در موتورها، موتورهای جریان متناوب به دو صورت طبقه‌بندی می‌شوند:

*موتور سنکرون یا هم‌زمان که در آن روتور دقیقاً با سرعت میدان دوار می‌چرخد. در این نوع موتورها میدان الکتریکی روتور به وسیله یک منبع خارجی تامین می‌شود.

*موتور اسنکرون یا القایی که در آن میدان الکتریکی روتور از القای میدان استاتور پدید می‌آید.

تاریخچه

در ۱۸۸۲ نیکولا تسلا اصول میدان مغناطیسی دوار را پایه گذاری کرد و راه را برای استفاده از میدان دوار به عنوان یک نیروی مکانیکی باز کرد. در سال ۱۸۸۳ او از این اصول برای طراحی یک موتورالقایی دو فاز استفاده کرد. در ۱۸۸۵ «گالیلئو فراریس» (Galileo Ferraris) مستقلاً تحقیقاتی را در این باره آغاز کرد و در ۱۸۸۸ نتایج تحقیقات خود را در قالب مقاله‌ای به آکادمی‌سلطنتی علوم در تورین ایتالیا ارایه داد.

حرکتی که نیکولا تسلا در ۱۸۸۸ آغاز کرد چیزی بود که امروزه برخی از آن به عنوان «انقلاب صنعتی دوم» یاد می‌کنند، چراکه این حرکت به تولید آسانتر انرژی الکتریکی و همچنین امکان انتقال انرژی الکتریکی در طول مسافت‌های طولانی انجامید. قبل از اختراع موتورهای جریان متناوب به وسیله تسلا موتورها به وسیله حرکت دائم یک هادی در میان میدان مغناطیسی ثابت به حرکت در می‌آمدند. تسلا به این نکته اشاره کرد که می‌توان کلکتورهای موتور را حذف کرد به طوریکه موتور به وسیله میدانی دوار به حرکت درآید. تسلا بعدها موفق به کسب حق امتیاز شماره ۰٫۴۱۶٫۱۹۴ ایلات متحده برای اختراع موتور خود شد. این موتور که در بسیاری از عکس‌های تسلا نیز هست نوع خاصی از موتور القایی بود.

در سال ۱۸۹۰ میخایل اسیبوویچ یک موتور سه فاز روتور قفسی اختراع کرد. این نوع موتور امروزه به طور وسیعی برای کاربردهای گوناگون استفاده می‌شود

موتور جریان متناوب سه فاز القایی

در بیشتر محل‌های که سیستم تغذیه سه فاز (یا چند فاز) در دسترس است از این گونه موتورها استفاده می‌شود به ویژه در قدرت‌های بالاتر استفاده از این موتورها بسیار رایج است. اختلاف زاویه بین هر یک از سه فاز تغذیه کننده باعث به وجود آمدن یک میدان دوار متعادل می‌شود که دارای سرعتی ثابت است.

در یک موتور القایی میدان مغناطیسی دوار موجب القای یک جریان در هادی‌های روتور می‌شود. این جریان به طور متقابل میدان مغناطیسی را به وجود می‌آورد که موجب چرخش روتور در جهت میدان مغناطیسی دوار خواهد شد. اما نکته‌ای که باید به آن توجه داشت این است که روتور همیشه باید با سرعتی کمتری از سرعت استاتور بچرخد و به عبارت دیگر در صورتی که سرعت روتور و میدان دوار یکسان باشد جریانی در روتور القا نخواهد شد.

موتورهای القایی در صنایع به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند اما قدرت‌های حدود ۵۰۰ کیلووات خیلی بیشتر رایج هستند. موتورهای القایی معمولاً با اندازه‌های استانداردی ساخته می‌شوند (البته این استانداردها در اروپا و آمریکا متفاوت است) این استانداردگذاری در ساخت موتورها تقریباً همه آنها را قابل تعویض می‌کند. توان برخی از موتورها القایی بسیار بزرگ تا ده‌ها هزار کیلو وات می‌رسد و از جمله استفاده‌های این موتورها می‌توان به کمپرسور های خطوط لوله و تونل‌های باد اشاره کرد. برای این موتورها دو نوع مختلف از روتور وجود دارد:

*روتور قفسی (قفس سنجابی)

*روتور سیم‌پیچی شده

انواع موتورهای سه فاز ولتاژ متناوب

موتور القایی روتور قفسی | موتور القایی سیم پیچی شده | موتور سنکرون قطب برجسته | موتور سنکرون قطب صاف‌ |

روتور قفسی

بیشتر موتورهای جریان متناوب از این نوع روتورها استفاده می‌کنند به طوری که می‌توان گفت همه موتورهای خانگی و موتورهای سبک صنعتی از این نوع روتورها استفاده می‌کنند. روتور قفسی یا قفس سنجابی نام خود را به خاطر شکلش گرفته؛ دو رینگ در دو انتهای روتور که به وسیله میله‌های به هم وصل شده‌اند شکلی تقریبً شبیه یک قفس تشکیل می‌دهند. این میله‌ها عموماً از جنس آلمینیوم یا مس هستند و در بین ورقه‌های لایه لایه شده فولادی ریخته شده‌است. بیشتر جریان القا شده در روتور از میان این میله‌ها عبور می‌کند چراکه ورق‌های لایه لایه فولادی به علت لاک زنی شدن دارای مقاومت الکتریکی زیادی هستند. ولتاژ ایجاد شده در بین حلقه‌ها بسیار پایین است اما جریان جاری بسیار زیاد است و این به دلیل مقاومت پایین این میله‌هاست. در موتورهایی که راندمان بالاتری دارند از مس برای تولید روتور استفاده می‌شوند چراکه مقاومت الکتریکی این فلز کمتر است.

در هنگام کار، موتور القایی شبیه یک ترانسفورماتور عمل می‌کند که استاتور اولیه و روتور ثانویه آن محسوب می‌شود. زمانیکه روتور با سرعت میدان دوار نمی‌چرخد جریان القا شده در روتور زیاد است، این جریان زیاد میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که با افزایش سرعت روتور سرعت آن را هرچه بیشتر به سرعت استاتور نزدیک می‌کند. یک موتور القایی روتور قفسی در هنگام بی باری (سرعت برابر با میدان دوار) تنها مقدار کمی‌انرژی الکتریکی برای جبران تلفات مکانیکی (اصطکاک) و تلفات مسی (تلفات ایجاد شده به دلیل مقاومت هادی‌های الکتریکی) مصرف می‌کند. اما زمانی که بار موتور افزایش می‌یابد میزان جریان جاری در روتور افزایش می‌یابد (برای جبران فشار وارده به محور موتور) و به این ترتیب موتور مانند یک ترانسفورماتور عمل می‌کند چراکه با افزایش جریان در ثانویه جریان اولیه نیز افزایش می‌یابد. این دلیل کاهش یافتن نور لامپ‌ها در هنگام روشن شدن موتورهای القایی است البته زمانی که این موتورها به هواکش‌ها متصل شده‌اند این اتفاق نمی‌افتد.

موتورهای القایی که از حرکت وامانده‌اند (به دلیل بار زیاد یا گیر کردن محور) جریانی بسیار زیاد مصرف خواهند کرد چراکه تنها عامل محدود کننده جریان در چنین حالتی مقاومت ناچیز هادی‌های استاتور و روتور خواهد بود و در صورتی که این جریان به وسیله عاملی خارجی مهار نشود موتور و تجهیزات تغذیه کننده آن آسیب خواهند دید.

روتور سیم‌پیچی

زمانی که مقاومت سر راه روتور قابل تغییر باشد، روتور را سیم‌پیچی شده می‌نامند. یکی از کاربردهای این نوع روتورها در موقعیت‌هایی است که به سرعت متغیر نیاز است. در این روتورها سم‌پیچ روتور طوری پیچیده شده که تعداد قطب‌ها در روتور و استاتور برابر هستند و خروجی هر فاز از روتور به طور جداگانه و به وسیله حلقه‌های لغزنده از موتور خارج شده‌است. این حلقه‌های لغزنده ارتباط الکتریکی خود با محور موتور را معمولاً به وسیله کربن ایجاد می‌کنند و پس از خارج شدن از موتور به یک مقاومت متغیر خارجی وصل می‌شوند.

در مقایسه با موتورها روتور قفسی، موتورهای روتور سیم‌پیچی گران‌تر هستند و به علت استهلاک حلقه‌های لغزان دارای هزینه تعمیر و نگه‌داری بالاتری نیز هستند، قبل از تولید تجهیزات کنترل سرعت الکترونیکی این موتورها بهترین راه برای کنترل سرعت بودند همچنین این موتورها می‌توانند در لحظه شروع به کار گشتاور بالاتری داشته باشند. استفاده از کنترل کننده‌های ترانزیستوری فرکانس راهی مناسب برای کنترل دور موتورهای جریان متناوب است و این از تمایل برای استفاده از موتورهای روتور سیم‌پیچی کاسته‌است.

راه‌های مختلفی برای راه‌اندازی موتورهای جریان متناوب استفاده می‌شود که اغلب این راه‌ها بر کاهش جریان هجومی‌در هنگام راه‌اندازی و همچنین افزایش گشتاور راه‌اندازی تکیه می‌کنند. این گونه موتورها تنها با وصل ترمینال‌های ورودی به برق شهری با ولتاژ استاندار شروع به کار می‌کنند و (بر خلاف برخی موتورهای جریان مستقیم) نیاز به روش راه‌اندازی ویژه‌ای ندارند. یکی دیگر از روش‌های کاهش جریان راه‌اندازی موتور، کاهش ولتاژ سیم‌پیچ‌ها در لحظه راه‌اندازی است که این کار به وسیله سری کردن سیم‌پیچ‌های بیشتر یا استفاده از اتوترانسفورماتور،تریستور و یا دیگر تجهیزات کاهش ولتاژ صورت می‌گیرد. روشی دیگر برای کاهش ولتاژ سیم‌پیچ‌ها در لحظه راه‌اندازی تغییر طرز قرار گرفتن سیم پیچ‌ها و استفاده از کلیدهای ستاره-مثلث است. در این حالت ابتدا موتور را در حالت ستاره راه اندازی کرده و پس از رسیدن به دور نامی، ترتیب قرار گرفت سیم‌پیچ‌ها را به وسیله کلید تغییر داده و به حالت مثلث می‌برند. این روش در اروپا رایج‌تر از آمریکای شمالی است.

سرعت موتور آسنکرون

سرعت در یک موتور جریان متناوب به دو عامل فرکانس و تعداد قطب‌های موتور بستگی دارد و از فرمول زیر به دست می‌آید:

که:

NS سرعت میدان دوار یا سرعت سنکرون (r. p. m)

f فرکانس منبع جریان متناوب (هرتز)

P تعداد قطب‌های سیم‌پیچی به ازای هر فاز است.

میزان سرعت واقعی روتور همیشه از سرعت میدان دوار کمتر است. این اختلاف سرعت را لغزش می‌نامند و با S (مخفف slip به معنی لغزش) نمایش می‌دهند. در حالت بی‌باری سرعت روتور به سرعت سنکرون خیلی نزدیک خواهد بود و در بار نامی‌موتور لغزشی بین ۲ تا ۳ درصد خواهد داشت که در برخی موتورها این لغزش تا ۷٪ نیز می‌رسد. میزان لغزش در یک موتور جریان متناوب از رابطه زیر به دست می‌آید:

که:

Nr سرعت روتور (r. p. m)

S میزان لغزش است که می‌تواند عددی بین ۱ و ۰ باشد..

موتور جریان متناوب سه فاز سنکرون

اگر خروجی قطب‌های روتور به وسیله کلکتورها از موتور خارج شده و به یک منبع خارجی وصل شود به طوری که روتور نیز به نوبه خود میدانی جداگانه و مداوم را ایجاد کند به موتور موتور سنکرون یا هم‌زمان گفته می‌شود. سرعت چرخش روتور در موتورهای سنکرون همواره برابر سرعت میدان دوار است و به همین دلیل این موتورها را هم‌زمان می‌نامند.

از این موتورها می‌توان به عنوان یک ژنراتور جریان متناوب نیز استفاده کرد.

امروزه موتورهای سنکرون را اغلب به وسیله کنترل کننده‌های ترانزیستوری فرکانس راه‌اندازی می‌کنند. این موتورها همچنین می‌توانند به صورت یک موتور القایی نیز راه‌اندازی شوند به این صورت که در روتور این موتورها از میله‌های هادیی شبیه روتورهای قفسی استفاده می‌شود و پس از راه اندازی، این قسمت روتور خود به خود از مدار خارج می‌شود به این صورت که پس از رسیدن موتور به دور نامی‌مقدار ناچیزی جریان در قفس رتور القا می‌شود و بدین ترتیب تقریباً از مدار خارج می‌شود.

یکی از کاربردهای موتورهای سنکرون اصلاح ضریب توان است. در مراکز صنعتی تقریباً تمامی‌بارها (به جز موتورهای سنکرون پر تحریک) از انرژی الکتریکی به صورت پس فاز استفاده می‌کنند. بارهای پس فاز موجب به وجود آمدن اختلاف فاز در مدار شده و ضریب توان مدار را کاهش می‌دهند که این می‌تواند موجب به وجود آمدن تلفات اضافی در طول خطوط شود. به دلیل خصوصیت خاص موتورهای سنکرون می‌توان از آنها برای اصلاح ضریب توان نیز استفاده کرد، چراکه در صورتی که موتور سنکرون در حالت پر تحریک کار کند تقریباً مانند یک بار خازنی عمل کرده و از انرژی الکتریکی به صورت پیش فاز استفاده می‌کند و به این ترتیب می‌توان از یک موتور سنکرون به جای خازن‌های اصلاح ضریب توان استفاده کرد. این خصوصیت موتورهای سنکرون باعث شده که با وجود مشکلات مربوط به راه‌اندازی آنها، استفاده از آنها هنوز رایج باشد.

برخی از بزرگ‌ترین موتورهای جریان متناوب در نیروگاه‌های آب تلمبه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند چراکه این موتورها به راحتی می‌توانند نقش ژنراتور را ایفا کنند و به این ترتیب در ساعات کم مصرف انرژی الکتریکی به صورت موتور عمل کرده و آب را به مخزن پر ارتفاعی پمپ کنند و سپس در ساعات پر مصرف با پایین آمدن آب به صورت ژنراتور عمل کرده و از شبکه پشتیبانی کنند. در نیروگاه آب تلمبه‌ای Bath County در ویرجینیای آمریکا از شش ژنراتور سنکرون ۳۵۰ مگاواتی استفاده شده‌است که در زمان پمپ، هرکدام می‌توانند توانی برابر ۵۶۳۴۰۰ اسب بخار (۴۲۰۱۲۷ وات) تولید کنند.

راه اندازی

موتورهای آسنکرون با توجه به قدرت و ولتاژ آن به طرق مختلف راه اندازی می‌شوند و با توجه به ‏اینکه موتور در لحظه شروع به کار جریان زیادی از منبع الکتريکی می‌کشد و این جریان زیاد علاوه بر اینکه به خود ‏موتور صدمه می‌زند به مصرف کننده‌های دیگری که از این خط مشترک تغذیه می‌شوند لطمه زده و کار آنها را ‏مختل می‌سازد‎. ‎ موتور آسنکرون معمولاً به روشهای زیر راه اندازی می‌شود در نتیجه جریان راه اندازی‌ کم می‌شود‏‎:

به طور مستقیم‎

برای‌ موتورهایی که بزرگ نیستند و‌ آمپر زیادی از شبکه نمی‌‏کشند بوسیله یک کلید سه قطبی به شبکه متصل می‌شوند‎.

توسط کليد يا مدار ستاره–مثلث

ابتدا ولتاژ اولیه را که بر هر فاز متصل می‌شود،‌ را کم مى کنیم سپس ‏وقتی که موتور به دور نرمال خود رسید ولتاژی را که به هر فاز می‌رسد زیاد می‌کنیم. بنابراین در لحظه اول کلید به حالت ستاره بوده یعنی ولتاژ دو سر هر فاز به‎ u/√3 ‎تقلیل می‌یابد ‏در نتیجه موتور با توان 3/1 توان نامی‌خود کار می‌کند‏‎. استعمال کلید روی انواع موتورها با روتور قفسه‌ای یا روتور سیم پیچی امکان پذیر است. ولی در ‏موتورهایی که با بار زیاد کار می‌کنند از کلید برای راه اندازی استفاده نمی‌شود. چون گشتاور ‏مقاوم بار زیاد است‎.

توسط کمپانساتور

این وسیله راه اندازی که اتوترانسفورماتور کاهنده است بین موتور ‏و شبکه قرار می‌گیرد. این طریق راه اندازی به دلیل اینکه جریان شروع به کار و گشتاور شروع به ‏کار هر دو به یک نسبت پایین می‌آیند خیلی خوب است. ولی چون هزینه آن گران است فقط در ‏موتورهایی که قدرت زیاد دارند استفاده می‌شوند‎.

اضافه کردن مقاومت در مدار روتور

برای جلوگیری از ‏عبور جریان زیاد در موقع راه اندازی موتور می‌توان مقاومت هایی به طور سری سر راه سیم پیچی ‏های موتور قرار دارد. و به تدریج که موتور دور می‌گیرد دسته مقاومتهای راه انداز را به طرف چپ ‏حرکت داده در این صورت کم کم مقاومتها از سر راه مدار خارج می‌شود‎. این طریق راه اندازی به دلیل تلفات انرژی در مقاومتها زیاد و نیروی کشش در لحظه شروع به کار کم ‏، استعمال کمی‌دارد‎.

اضافه کردن مقاومت در مدار استاتور

تمام ‏مقاومتهای راه انداز را سر راه سیم پیچی روتور قرار داد. بدین وسیله مقاومت مدار سیم پیچی روتور ‏را به حداکثر مقدار خود میرسانند و سپس استاتور را به شبکه برق وصل می‌کنند. مقاومت رئوستای ‏روتور به تدریج از مدار خارج می‌شود.

سروو موتورهای دو فاز جریان متناوب

یک سروو موتور جریان متناوب دارای یک روتور قفسی است و سیم‌پیچ آن شامل دو قسمت است: ۱) سیم پیچ اصلی ۲) سیم پیچ کمکی که از آن برای به وجود آوردن میدان دوار استفاده می‌شود. در این موتورها مقاومت روتور بالا است و بنابراین منحنی گشتاور-دور این موتورها تقریباً خطی است. به طور کلی این موتورها، موتورهایی پر سرعت و با گشتاور پایین هستند و معمولاً قبل از وصل به بار سرعت آنها به وسیله وصل به چرخ‌دنده‌ها کاهش می‌یابد.

موتور با قطب سایه دار

برخی موتورهای جریان متناوب، دارای قطب سایه‌دار (چاک دار) هستند. از این قطب برای ایجاد گشتاور راه‌اندازی در موتور استفاده می‌شود. نمونه این موتورها در فن‌های الکتریکی کوچک و برخی پمپ‌های کوچک و برخی دیگر از موتورهای توان پایین دیده می‌شود. در این موتورها از یک سیم پیچ کوچک و با سطح مقطع پایین با نام سیم‌پیچ سایه‌ای استفاده می‌شود به این صورت که قسمتی از هر قطب به وسیله این سیم‌پیچ پوشیده شده‌است. طرز کار این موتورها به این صورت است که با القای الکتریکی در سیم‌پیچ‌ها به علت خاصیت سلفی سیم‌پیچ‌های سایه‌ای، این سیم‌پیچ‌ها با تغییرات جریان مخالفت می‌کنند (قانون لنز) و بنابراین یک اختلاف اندک بین جریان در سیم پیچ اصلی و سیم‌پیچ سایه‌ای ایجاد می‌شود که موجب چرخش موتور شده و از قفل شدن موتور در لحظه راه‌اندازی جلوگیری می‌کند. با افزایش سرعت روتور نیاز به وجود قطب‌های کمکی از بین می‌رود چراکه به دلیل وجود اینرسی موتور به چرخش ادامه می‌دهد.

موتور القایی با انشقاق فاز

یکی دیگر از انواع موتورهای تک فاز القایی، موتور با انشقاق فاز است که نسبت به موتور با قطب سایه‌دار کاربردهای مهم‌تری دارد. از جمله کاربردهای این موتورها می‌توان به موتورهای مورد استفاده قرار گرفته در ماشین‌های لباسشویی و خشک‌کن‌ها اشاره کرد. در مقایسه با موتورهای با قطب سایه‌دار این موتورها گشتاور راه‌اندازی خیلی بیشتری دارند و این به دلیل استفاده از سیم‌پیچ راه انداز است. این سیم‌پیچ راه‌انداز معمولاً پس از راه‌اندازی کامل موتور به وسیله یک کلید گریز از مرکز از مدار خارج می‌شود.

در موتورهای انشقاق فاز، سیم‌پیچ راه انداز همیشه با مقاومت بیشتری نسبت به سیم‌پیچ اصلی ساخته می‌شود و به این ترتیب نسبت المان‌های سلفی و مقاومتی در هر سیم پیچ متفاوت است، همچنین تعداد دور سیم‌پیچ کمکی کمتر از سیم‌پیچ اصلی است که این موجب کاهش خاصیت سلفی این سیم‌پیچ می‌شود. بنابراین این سیم‌پیچ نسبت به سیم‌پیچ اصلی دارای مقاومت بیشتر و اندوکتانس کمتر است. کمتر بودن نسبت L به R موجب به وجود آمدن اختلاف فاز در دو سیم‌پیچ می‌شود که معمولاً بیشتر از ۳۰درجه نیست. این اختلاف فاز موجب چرخش موتور در لحظه راه‌اندازی می‌شود. پس از راه‌اندازی به علت وجود اینرسی موتور به چرخش خود ادامه می‌دهد و به این ترتیب نیازی به سیم‌پیچ کمکی نخواهد بود به همین دلیل سیم‌پیچ کمکی به وسیله کلید گریز از مرکز از مدار خارج می‌شود و به این ترتیب از ایجاد تلفات اضافی به وسیله سیم‌پیچ کمکی جلوگیری می‌شود.

موتورهای جریان متناوب با خازن راه‌انداز

در موتورهایی که از خازن برای راه اندازی استفاده می‌کنند از یک خازن که با سیم‌پیچ کمکی سری شده استفاده می‌شود. این خازن در واقع وظیفه ایجاد اختلاف فاز بین سیم‌پیچ‌ها را بر عهده دارد. اختلاف فاز ایجاد شده توسط خازن‌ها در لحظه راه‌اندازی خیلی بیشتر از نوع قبلی است و بنابراین میزان گشتاور راه‌اندازی این موتورها نیز بیشتر است و البته هزینه این موتورها نیز بیشتر است.

موتورهای خازنی با خازن ثابت

نوع دیگری از موتورهای جریان متناوب موتورها با خازن ثابت یا موتورهای PSC هستند. این موتورها دقیقاً مانند موتورهای خازنی که در بالا توضیح داده شد عمل می‌کنند با این تفاوت که فاقد کلید گریز از مرکز بوده و بنابراین خازن در این موتورها همواره در مدار است. موتورهای با خازن ثابت به طور گسترده‌ای در فن‌ها، دمنده‌ها و سیستم‌هایی که تغییر سرعت برای آنها مطلوب است استفاده می‌شوند. در برخی موارد که نیاز به استفاده از یک موتور سه فاز به صورت تک فاز است با اتصال یک خازن به یکی از فازها و سری کردن دوفاز دیگر می‌توان از موتور سه فاز به صورت تک فاز استفاده کرد که البته در این حالت گشتاور موتور کاهش می‌یابد.

موتور پولزیون

موتور پولزیون یا موتور دفع کننده نوعی موتور تک فاز جریان متناوب است. روتور این موتورها سیم‌پیچی شده و تا حدودی شبیه موتورهای یونیورسال هستند. در گذشته تعدادی از این موتورها ساخته می‌شد اما استفاده از موتورهای RS-IR (راه‌انداز دفع کننده-حرکت القایی) به نسبت رایج تر بود. موتورهای RS-IR دارای یک کلید گریز از مرکز هستند که پس از رسیدن به سرعت نامی‌تمام کلکتورها را به هم وصل کرده و روتور را به صورت یک روتور قفسی در می‌آورد بنابر این موتور در هنگام کار مانند یک موتور روتور قفسی عمل می‌کند. از موتورهای RS-IR در مواردی استفاده می‌شده که نیاز به وجود گشتاور راه‌اندازی بالا در دمای پایین و تنظیم ولتاژ اندک بوده. امروزه این نوع موتورها ساخته نمی‌شوند.

موتور سنکرون جریان متناوب تک فاز

موتورهای سنکرون تک فاز کوچک به جای ایجاد میدان مغناطیسی به وسیله یک منبع خارجی از آهنرباهای کوچک برای ایجاد میدان استفاده می‌کنند. بنابراین روتور این موتورها نیازی به جریان القا کننده نخواهد داشت. خصوصیت اصلی این موتورها سرعت ثابت آنهاست به طوریکه اغلب در وسایلی از آنها استفاده می‌شود که نیاز به سرعتی ثابت دارند. این موتورها در ساعت‌ها، دیسک گردان‌ها، ضبط صوت‌ها و برخی دیگر از تجهیزات دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مشخصات الکتروموتور ها

مشخصاتي كه روي پلاك الكتروموتور ها مينويسند براي استفاده بهينه در طراحي و راه اندازي صحيح بكار ميرود و شامل نكاتي ميشود كه گاهي بي توجهي به آن باعث بهره بري كمتر و خسارت به تجهيزات الكتريكی ميگردد .

لذا پلاك خواني الكترو موتورها كمك زيادي به طراح و راه انداز براي طراحی مدار مربوطه و انتخاب صحيح كنتاكتور و بي متال و … مينمايد .

مشخصاتی که روی پلاک ها نوشته می شوند به طور معمول عبارتند از :

No: شماره ساخته شده توسط كارخانه

Type:شامل كليه مشخصات فني الكترو موتور كه در كاتالوگ كارخانه موجود بوده و يا در مكاتبه با كارخانه بايد به آن اشاره شود:

A=حداكثر جريان مجاز الكترو موتور را نشان ميدهد كه ميزان جريان نبايد بيشتر از مقدار فوق و بلكه

هميشه الكترو موتور طوري انتخاب شود كه زير مقدار فوق كار كند.

V = ولتاژ كاري الكترو موتور ميباشد كه نبايد ولتاژ بيشتر و يا كمتر به سيم پيچهاي الكترو موتور اعمال گردد

50 HZالكترو موتور بايد در فركانس 50 هرتز كار كند (برق ايران)

60 HZ الكترو موتور بايد در فركانس 60 هرتز كار كند (فركانس برق برخي كشورها)

نكته: دور الكترو موتور ها با فركانس ارتباط دارد لذا الكتروموتوری كه در فركانس 50 هرتز مثلا 1500 دور ميباشد همين الكترو موتور در فركانس 60 دورش ديگر 1500 نيست .

R.P. M= نشان دهنده دور الكترو موتور در يك دقيقه در روي شقت خروجي ميباشد.

KW=مقدار توان الكترو موتور را نشان ميدهد.

نكته : اگر روي پلاك الكترو موتوری نوشته شده بود 380/220 V= معني ان اين است كه اين الكترو موتور در شبكه برق 110 ولت كه برخي از كشورها استفاده ميشود بايد بصورت مثلث و در كشورهاي كه ولتاژ 220ولت ( ولتاژ بين يك فاز و نول) دارند مثل ايران بايد بصورت ستاره بسته شود .

IP= ميزان حفاظت الكترو موتور در مقابل گرد و غبار و .. و طبق جدول زير ميباشد.

انواع حفاظتها طبق استاندارد دين 40050

P00= باز بدون حفاظت در مقابل تماس با اجسام خارجي و أب

P10= محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجي

P11= محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجي – محفوظ در مقابل اب

P20= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط بدون حفاظ در مقابل اب

P21= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط – ضد اب

P22= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط –محفوظ در مقابل ترشح اب بطور عمودي يا

مايل با زاويه بيشتر از 30 درجه نسبت به افق

P30= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غيره و اجسام خارجي سبك وزن – بدون محافظت در مقابل اب

P31= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غيره و اجسام خارجي سبك وزن – ضد اب

P32= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غيره و اجسام خارجي سبك وزن – محفوظ در مقابل ترشح اب بطور عمودي يا مايل با زاويه بيشتر از 30 درجه نسبت به افق

P40= محفوظ در مقابل كليه موارد فوق

مکانیزاسیون نگهداری و تعمیرات الکتروموتور ها با معرفی نرم افزار ” دستیار ”

1- آنالیز جریان

2- آنالیز ارتعاشات

3- ترموگرافی

4- آنالیز مدار موتور

5- آنالیز آلتراسونیک

6- تستهای الکتریکی

7- آنالیز روغن

در روش نت براساس شرایط ( CBM ) بصورت مراحل زیر همانطوریکه ملاحظه می شود نیاز به جمع آوری و سپس تجزیه و تحلیل داده های آماری می باشد .

1- آماده سازی

2- طراحی

3- استقرار و اجرا

4- بهبود سیستم

باتوجه به حجم اطلاعات ، نیاز به تجزیه و تحلیل آنها و ارائه گزارشات متنوع و بهنگام نیاز به مکانیزه نمودن نگهداری و تعمیرات الکتروموتورها بیش از پیش احساس می شود .

خوشبختانه اخیرا” یک شرکت ایرانی موفق به طراحی نرم افزار خاص الکتروموتورهای صنعتی شده است که علاوه بر تامین نیازهای فوق کاربرد بسیاری در کارگاههای سیم پیچی کارخانجات دارد . این نرم افزار که نام آن ” دستیار ” می باشد با توجه به نیاز کارخانجات در 5 سطح تهیه شده است تا همه صنایع کشور با توجه به تعدد و تنوع الکتروموتورهای خود بتوانند با حداقل هزینه از آن استفاده نمایند .

این نرم افزار با آموزش یکروزه برنامه ریزی نگهداری و تعمیرات الکتروموتورها و نرم افزار مربوطه جهت 10 نفر و خدمات پشتیبانی ارائه می گردد .

کلاس عایق بندی در الکتروموتور ها

انجمن بین المللی تولیدکنندگان تجهیزات الکتریکی ( NEMA ) عایق بندی موتورها را باتوجه به درجه حرارت موتور در محیطهای مختلف کاری در چهار کلاس A , B , F , H طبقه بندی نموده است :

موتورها عموما” در کلاس F و بندرت در کلاس A کار می کنند . قبل از شروع بکار موتور ، آنها تحت تاثیر دمای محیط اطراف خود قرار دارند که ما اصطلاحا” آن را دمای محیط ” Temperature Ambient ” می گوئیم .

در NEMA برای تمام کلاسهای عایق بندی دمای ابتدایی 40 درجه سانتیگراد با یک رنج حرارتی بصورت زیر استاندارد شده است :

وقتی موتور استارت می خورد ، دما افزایش می یابد . هر کلاسی یک دمای مجاز مشخصی دارد . ترکیبی از دمای محیط و دمای مجاز معادل ماکزیمم دمای سیم پیچها خواهدبود . بعنوان مثال در کلاس F ، با فاکتور سرویس 1 ، دما به اندازه 105 درجه می تواند افزایش یابد . بنابراین داریم که :

145= 40 + 105

Hot Spot : با یک بازه مجاز حرارتی ( مثلا” 10 درجه ) گرمترین نقطه در مرکز سیم پیچ را با این نام می شناسیم .

در کلاس F این بازه 10 درجه است . بنابراین مرکز سیم پیچ دارای بیشترین دمای مجاز 155 درجه خواهد بود . دمای کاری موتور در کارآیی و طول عمر کاری موتور بسیار مهم است . تا جائیکه 10 افزایش دما از بالاترین حد مجاز باعث کاهش عمرعایق بندی موتور به اندازه 50% می شود .

کارآیی موتور ( Effeciency ) : درحقیقت همان بازده موتور است و نشان دهنده این است که چه مقدار از انرژی داده شده به موتور به انرژی مکانیکی تبدیل می شود . هرچه این عدد به یک نزدیکتر باشد کارآیی موتور بیشتر و البته قیمت موتور بالاتر است . یک موتور 30 اسب بخار با کارآیی 93.6% در مقایسه با موتور مشابهی با کارآیی 83% ، انرژی کمتری مصرف می کند . در نتیجه حرارت کاری پائین تر ، طول عمر بیشتر ، و سطح نویز کمتری خواهد داست .

ارتباط بین تعداد قطب و دور موتورهای الکتریکی

معمولا” بعد از اعداد مربوط به سایز فریم موتور اعداد مربوط به تعداد قطب موتور می آید که در موتورها ( بخصوص زیمنس ) بصورت 4AA نشان داده می شود هد که منظور عدد 4 می باشد . لازم به یادآوری است که سرعت سنکرون موتور همان سرعت میدان مغناطیسی ( استاتور ) است که با Ns نمایش می دهند . بنابراین اگر فرکانس میدان مغناطیسی را با F و تعداد قطبهای موتور را با P دهیم خواهیم داشت :

Ns – 120 F / P

Ns = ( 120 x 50 / 2 ) = 3000 RPM

با افزایش تعداد قطب ، سرعت سنکرون و درنتیجه دور موتور کاهش می یابد .

درموتور زیمنس 1LA02864SE41 تعداد قطب 4 و در نتیجه سرعت سنکرون موتور 1500 خواهد بود .فاکتورهای مهم در کارآیی و عملکرد الکتروموتورها

فاکتورهای موثر در کارآیی و عملکرد موتور :

1- ولتاژ : افزیش یا کاهش ولتاژ از یک حد مجاز تاثیرات مخربی بر روی موتورها می گذارد . با توجه به جدول زیر داریم که :

الف – کاهش 10% ولتاژ از مقدار نامی ، موجب 20% کاهش گشتاور شده و آن سبب می شود که موتور استارت بشود و یا اینکه به دور نامی برسد .

ب- افزایش 10% ولتاژ از مقدار نامی ، باعث افزایش 20% گشتاور استارت را و این می تواند سبب آسیب دیدگی موتور بدلایل ( افزایش جریان در بار نامی و حرارت ) شود .

2- فرکانس : تغییرات در فرکانس می تواند بر روی مشخصات موتور همچون گشتاور و سرعت تاثیر گذار باشد . اگر به جدول زیر توجه فرمائید ، بعنوان مثال ملاحظه خواهید نمود که افزایش 5% در فرکانس باعث افزایش 5% در سرعت در بار نامی و کاهش 10% در گشتاور استارت باشد .

3- ارتفاع : عامل موثر دیگر ارتفاع است . موتورها معمولا” برای ارتفاع تا 1100 متر( 3300 feet ) از سطح تراز دریا درنظر گرفته می شوند . در ارتفاع بالاتر از این مقدار هوا رقیقتر بوده و حرارت براحتی انتقال نمی یابد .بنابراین فاکتور ارتفاع بر روی توان موتور تاثیر می گدارد. مثلا” در استاندارد NEMA یک موتور 50HP در ارتفاع 6600 فیت دارای توان 47HPخواهد بود . ( فاکتور ارتفاع 0.94 است . ) جدول زیر تاثیرات این فاکتور را در دمای محیط 40 درجه سانتیگراد نشان می دهد :

تشخیص مشخصات موتور ها از روی پلاک آنها

توضیحات

شماره

علامت کارخانه ، شرکت سازنده

1. تیپ موتور ، مدل

2. نوع جریان ( مستقیم = G ) ، ( تکفاز = E ) ، ( سه فاز = D )

3. نوع جریان مانند GEN ( ژنراتور ) ، MOT ( موتور )

4. شماره سریال

5. نوع اتصال استاتور مانند : ستاره – مثلث

6. ولتاژ نامی 220 / 380 ولت

7. جریان نامی بر حسب آمپر

8. قدرت نامی معمولا” برحسب( KW )

9. نوع مورد استفاده ( S )

10. ضریب توان : کسینوس فی

11. جهت گردش : R ,L

12. دور نامی : RPM

13. فرکانس نامی : 50Hz یا 60 Hz

14. در ماشینهای مستقیم ( تحریک ) LFR – ERR ( روتور ) در ماشینهای آسنکرون

15. نوع اتصال سیم پیچ روتور

16. تحریک نامی و نیز ولتاژ روتور در حالت سکون

17. جریان تحریک نامی – جریان روتور

18. کلاس عایق مانند : Y , A , B , C , …

19. نوع حفاظت IP

20. وزن به تن در ماشینهای بیشتر از 1 تن و یا به کیلوگرم

21. توضیحات دیگر مانند وسیله خنک کننده : IC

22. انواع اتصال در موتورهای سه فاز

موتورهای سه فاز در شبکه سه فاز به دو روش به سه فاز شبکه وصل می شود : ستاره یا مثلث . البته تمام موتورهایی که قرار است به روش مثلث به سه فاز وصل شود از روش 2 ضربی ( ستاره – مثلث ) استفاده می کنند.

اگر بر روی تخته کلم دقیق شویم آرایش سر و ته سیم پیچی هر فاز را درست مقابل هم نمی بینیم.مثلا در فاز R سیم پیچی با ابتدای u و انتهای x مشخص شده است ولی بر روی تخته کلم درست مقابل هم قرار ندارند به آرایش تخته کلم در شکل زیر دقیق شوید:

علت جابجا قراردادن نام سر وته سیم پیچهای هر فاز در تخته برای راحتی در ایجاد نوع اتصال ستاره یا مثلث برای وصل به شبکه است.

موتوری که پیچیده شد چگونه باید به سه فاز مدار وصل شود؟؟

اگر تمام ته های هر سیم پیچی در هر فاز را به هم بسته و سر های هر یک را بطور مجزا به سه فاز RST وصل کنیم این اتصال از نوع ستاره است .در شکل زیر نمونه اتصال ستاره را برایتان رسم کرده ام.

توصیه می کنم تمام موتورهایی که در کارگاه برای کار تمرینی انجام می دهید حتما با این اتصال به شبکه وصل کنید . علت این کاررا در ادامه توضیح خواهم داد.

ناگفته نماند نامگذاری فازها امری قراردادی است و فرقی نمی کند که شما سر هایuvw را به هر یک از فازهای RST به شکل متفاوت وصل نمایید.

اما اگر از شش سیمی که بعد از سیم پیچی از موتور بیرون می آید را به شکل زیر به هم بسته و از سه اتصال بوجود آمده هر یک را به سه فاز شبکه وصل کنیم این اتصال از نوع مثلث است. یعنی u ورودی یا سر سیم پیچی در فاز R را با z انتهای سیم پیچ در فاز T به هم وصل کرده در ادامه v به عنوان ورودی فاز S را با x انتهای سیم پیچ در فاز اول به هم اتصال داده و نهایتا w به عنوان ورودی برای فاز T را با y همان انتهای سیم پیچی در فاز S را به هم می بندیم . قطعا سه اتصال خواهیم داشت که اگر این سه بطور مجزا به سه فاز شبکه وصل شود این اتصال از نوع مثلث است.

در شکل زیر نمونه ای از اتصال مثلث را رسم کرده ام که ملاحظه می کنید:

فرق بین اتصال ستاره و مثلث چیست ؟

ابتدا سعی می کنيم آنچه که در مورد هر یک از اتصالها اتفاق می افتد را به صورت تشریحی و کالبد شکافانه برایتان نشان دهيم. در اتصال ستاره آنچه که اتفاق می افتد به قرار زیر است:

انتهای تمام سیم پیچی که به هم وصل شده اند را در وسط قرار داده ام xyz , و آن را با علامت پیکان مشخص نموده ام.هر یک از سیم پیچ ها که با اختلاف 120 درجه نسبت به هم در استاتور قرار گرفته اند نیز به همان اختلاف بصورت شمایی رسم شده اند. آنچه ازاین شکل برداشت می شود این است که این مجموعه از روابط برداری تبعیت کرده و ما به حقایق جالبی خواهیم رسید قبل از این که محاسبات برداری را انجام دهم لازم است به آگاهی شما برسانم که در موتورهای سه فاز ما یک جریان و ولتاز خطی داریم که مربوط به شدت جریان و ولتاز ورودی(بین دو فاز) در مسیر کابل به داخل موتور است ویک ولتاژ و شدت جریان فازی هم داریم که مربوط به شدت جریان داخل سیم پیچ و ولتاژی است که در دوسر سیم پیچها وجود دارد.

در اتصال ستاره می توان طبق شکل vp1 و vp2 را به عنوان دو برداری در نظر گرفت که اگر برآیند آنها را حساب کنیم برابر با برداری شودکه با نام VL از فاز R در حال ورود به موتور می باشد.برای محاسبه برآیند این دو بردارکافی است به موازات هر یک از بردارهای VP1 و VP2 خطی رسم کنیم تا در نقطه ای یکدیگر را قطع کنند. برآیند این دو بردار از نقطه تقاطع اول شروع شده تا به محل تقاطع اخیر ختم می شود . و طبق قانون بردار خواهیم داشت:

VL2 = VP12 + VP22 +2 VP1VP2 . COS 120

چون مقدار VP1 و VP2 با هم برابر است می توان نوشت :

VL2 = 3VP2 . 2. COS 120

کسینوس 120 درجه 2/1 است بنابراین رابطه به شکل زیر در می اید.

VL2 = 3VP2 . 2. 1/2 VL2 = 3VP2 VL = VP

ولتاز خطی در اتصال ستاره برابر ولتاژ فازی است و جریان خطی وفازی در این نوع اتصال باهم برابرند.به بیان ساده تر :

vL = vp

IL = Ip

اما در مورد اتصال مثلث شکل به صورتی در می آید که می بینید.

در اتصال مثلث ولتاز خط با ولتاژ فازی با هم برابر ولی جریان خطی رادیکال سه برابر جریان فازی است.

VL = VP IL = √3 . IP

همانطور که می بینید جریان خطی یا همان جریانی که از مسیر کابلها وارد موتور می شود در اتصال مثلث رادیکال سه برابر جریان فازی ( مقدار جریانی که داخل سیم پیچ در حال عبور است) می باشد . یعنی اگر درموتوری در داخل سیم پیچ مقدار IP برابر با 3 آمپر باشد و اتصال از نوع مثلث باشد جریان خطی آن برابر با :

IL = √3 . IP IL = √3 . 3 IL = 5.19 A

خواهد داشت که این مقدار آمپر در لحظه راه اندازی برای موتور در نقاط حساس مثل اتصالها – کنتاکتها – ترمینالها خطرناک بوده باعث خرابی و سوختن قطعات می گردد بنابراین در راه اندازی موتورهایی که می توانند به شکل مثلث کار کنند راه اندازی به شکل دو ضرب انجام می شود. یعنی از کلید های ستاره مثلث استفاده شده ابتدا در لحظه راه اندازی کلید برروی اتصال ستاره است و بعد از را ه افتادن موتور کلید را به محل اتصال مثلث می چرخانیم.

با توجه به موارد ذکر شده در بالا چند نکته را همیشه به خاطر داشته باشید:

1- اگر موتور شما تمرینی است و آن را در کارگاه پیچیده اید حتما با اتصال ستاره راه اندازی کنید و مطلقا از مثلث استفاده نکنید.

2- اگر موتوری سیم پیچی آن برای کارکرد در حالت مثلث است ابتدا با ستاره بعد به حالت مثلث در آورید.

3- موتوری که برروی پلاکش در بخش ولت نوشته شده باشدV220 /380 این موتور در شبکه برق ایران فقط با ستاره کار می کند . ولی اگر برروی پلاک موتوری در بخش ولت عدد V380 /660 قید شده باشد این موتور برای اینکه توان واقعی خود را داشته باشد باید بااتصال مثلث کار کند اما گفتم که ابتدا با ستاره راه اندازی شده بعد به حالت مثلث درمی آید. هر چند که می توان از این نوع موتورها به شکل ستاره هم استفاده نمود.

4- اگر بخواهیم از یک سوم قدرت موتوری که سیم پیچی آن براساس اتصال مثلث است استفاده کنیم می توانیم از اتصال ستاره استفاده نماییم.

5- همانطور که جریان و ولتاز خطی و فازی داریم قطعا توان فازی و خطی هم خواهیم داشت معمولا توان اولیه یا دریافتی موتورها از رابطه ای استفاده می شود که در آن از ولتاز و جریان خطی استفاده می شود.که در حالت ستاره به شکل زیر است:

P = √3 . VL . IL . COS φ

این توان رابا نام توان اکتیو می شناسیم واگر بخواهیم همین توان را براساس ولتاز و جریان فازی بیان کنیم رابطه به شکل زیر در می آید.ِ

P = 3Vp . IP . COS φ

سیم پیچی

معمولا در الکتروموتور ها تعداد شيارها را با علامت z نشان می دهند.به خوبی می دانيم که فضايی که کلافهای سيم پيچی در آن قرار دارد را استاتور گويند.وبخش گردنده را روتور می نامند. الکتروموتوری که در بخش استاتور دارای ۲۴ شيار باشد آنرا به شکل 24=z نشان می دهند.

نکته مهم بعدی اين است که موتور های ۳ فاز که برق تغذيه کننده موتور از سه فاز R-S- T می باشدبرای هر يک از فاز ها به صورت مساوی تعداد شيارهايی اختصاص می يابد که هريک از فازها به اندازه ۱۲۰ درجه الکتريکی با هم فاصله دارند.

٬٬٬ همانطور که قبلا مشاهده کرديد بين فازهای ورودی در موتورهای ۳فاز ۱۲۰ درجه الکتريکی فاصله وجود دارد .برای درک موضوع توضيح زير لازم است.در موتورهای القايی سه فاز بين روتور واستاتور هيچگونه ارتباط الکتريکی وجود ندارد و آنچه که باعث گردش روتور می شود اگر بخواهيم بطور کاملا خلاصه بگوييم بايد عرض کنيم اثر شار مغناطيسی که توسط سيم پيچها به کمک جريان ورودی در استاتور ايجاد می شود عامل گردش خواهد بود. جريان ورودی در کلافهای استاتور ايجاد فضای مغناطيسی ميکند .

در واقع هر يک از شيار ها به يک قطب آهنربايی تبديل می شود. حال اگر محيط دوار استاتور را ۳۶۰ درجه منظور کنيم اگر اين مقدار بر تعداد شيارهای استاتور مثلا ۲۴ تايی تقسيم کنيم و آن را به تعداد جفت قطبهای فضای داخلی استاتور ضرب کنيم زاويه الکتريکی هر شيار قابل محاسبه خواهد بود. αez .

تعداد قطبهای آهنربايی که در داخل استاتور ايجاد می شود با نوع سيم پيچی ونوع کلاف زنی قابل تغيير وکنترل خواهد بود. مثلا طوری کلافها را جا بزنيم که موتور به شکل ۴ يا ۲ يا ۶ يا ۸ قطب (N يا S ) کار کند. تعداد زوج قطبها را با P نمايش می دهند. α ez=360/24*P

برای سیم پیچی موتورهای سه فاز یا تک فاز همان طور که قبلا گفته شد باید یک سری اطلاعات فنی را درباره موتوری که در دسترس داریم بدست آوریم.این اطلاعات معمولا از روی پلاک موتور بدست می آید .

(البته هر چند که می توان از راهکارهای دیگری به این مهم رسید. مثلا اگر موتوری خالی بدون سیم و نیز بدون پلاک برای ما بیاورند محاسبه نوع سیم پیچی این موتورها نیز امکان پذیر است. در این موتور ها با در نظر گرفتن و نیز یادداشت اطلا عات فیزیکی موتور مثل قطر داخلی استاتور Ds و ارتفاع یوغ Hc و طول هسته Ls ونیز محاسبه مقدار شار مغناطیسی Bmو مقدار اندکسیون یوغ Bc و لحاظ ضریب K می توان مقدا رتوان ثانویه را بدست آورد.)

اندازه گیری یوغ استاتورو نقش ان

یکی از عوامل مهم در سیم پیچی موتور ها اندازه گیری مقدار یوغ استاتور است . اگراز محیط بیرونی استاتور را که به پوسته یا همان بدنه مماس شده تا ابتدای لبه قاعده شیارها رابصورت شعاعی اندازه بزنیم این مقدار برابر با اندازه یوغ خواهد بود. یادمان باشد که مقدار بر اساس میلی متر می باشد. این مقدار را با Hs نشان می دهیم.نمایی از یوغ در بریده ای ازاستاتورکه با پیکان دو سر مشخص شده را می بینید.

در ادامه باید اندازه قطر داخلی استاتور را نیز برداریم. اگر استاتور را دایره فرض کنیم اندازه گیری قطر آن بطور عملی کاری بسیار ساده خواهد بود. این مقدار هم براساس میلی متر و به شکل Ds نمایش داده می شود.

حال به این نکته توجه کنیدکه اندازه یوغ فضایی است که شار مغناطیسی در ان جریان یافته و در فضای استاتور مدار مغناطیسی کامل می شود.کمی به این رابطه توجه کنید.

Hc = Bm . Ds / Bc .P

در این رابطه Hc همان ارتفاع یوغ است که شما اندازه زده اید. D هم مقدار قطر داخلی است که این کمیت راهم پیدا کرده اید. Bm مقدار شاری است که توسط استاتور به هنگام کار در فضای داخلی آن ایجاد می شود البته مقدار ماکزیمم آن بر اساس مقدار D در نموداری رسم شده است . در این نمودار مقدار ماکزیمم شار برای قطبهای مختلف 2 – 4 و 6 قطب را نشان می دهد. Bc مقدار شار داخل یوغ است که معمولا برابر با 5/1در نظر می گیرند. p تعداد جفت قطبهای موتور است.مثلا موتوری که 4 قطب است مقدار p برابر با 2 خواهد شد.

نکته بسیار مهم در این رابطه این است که تعداد قطبهای موتور با ارتفاع یوغ رابطه عکس دارد. یعنی هرچه ارتفاع بزرگتر باشدP کوچکتر و موتور دارای سرعت بیشتری است.

نمودار مربوط به شار مغناطیسی Bm را می توانید در ادامه ملاحظه کنید.

در این نمودار منحنی قرمز رنگ برای موتورهای 2 قطب یعنی 2p=2 منحنی مشکی رنگ برای موتورهای 6 قطب و منحنی آبی رنگ هم برای موتورهای 4 قطب در نظر گرفته شده است.

حال شما با کمیتهای که در دست دارید Hs ( مقدار ارتفاع یوغ) Ds ( مقدار قطر داخلی استاتور ) و Bc ( ماکزیمم شار داخل یوغ که حدود 5/1 است) و نیز مقدار شار واقعی یعنی Bm( از نمودار مربوطه) می توانید تعداد قطبهای موتوررا محاسبه نمایید.

مثال:استاتور موتوری داریم که دارای یوغ 30 میلی متری واندازه قطر 110 میلی متر می باشد.اگر مقدار اندکسیون داخل یوغ را 1.5 فرض کنیم تعداد قطبهای این موتور را طبق جدول و رابطه یوغ حساب کنید؟

Ds=110 Hc=30 Bc=1.5

با توجه به داده هابه جدول داده شده نگاه می کنیم منحنی که بیشترین شار را برای این قطر نشان می دهد را انتخاب می کنیم.منحنی آبی رنک بیشترین مقدار را نشان میدهد. از روی عدد 110 برروی محور افقی خط عمودی رسم می کنیم .قطعا در جایی منحنی افقی را قطع خواهد کرد.از نقطه بدست آمده عمودی به سمت محور عمودی منحنی رسم مینماییم.عددی که بدست می اید حدود88/. می باشد.حال طبق رابطهHc = Bm . Ds / Bc .P مقدار p بدست می اید.

p=Bm . Ds / Hc . Bc p=0.88 . 110 / 1.5 . 30 p=2 2p = 4

موتور چهار قطبی است

اما ما مبنا را بر این قرار داده ایم که موتور حال حاضر ما دارای پلاک بوده وقرار است مشخصات آنرا بدست آوریم. گزینه های روی پلاک را (مواردی که کاربردی تر هستند ) را توضیح می دهیم.

بحث پلاک خوانی

1- MARK : در این بخش نشانه یا آرم کارخانه تولید کننده البته در بالای پلاک وبا اندازه ای بزرگتر از سایر گزینه ها درج می شود. اهمیت این گزینه زمانی مهم جلوه می کند که لازم است درباره اعتبار کارخانه تولید کننده بدانیم . برخی تولید کننده ها ی الکتروموتور از اعتبار فوق العاده ای در زمینه تولید موتور های مرغوب برخوردارند . معمولا در این بخش نام کارخانه هم درج می شود.

2- TYPE : در این بخش بطور معمول موتور را از جهت کارکرد در برق AC یا برق DC معرفی می کند.هر چند که در برخی موتور ها این گزینه شامل کدها و اعدادی می شود که نماینگرمشخصات فیزیکی موتورخواهد بود.

3- FRAM : در این قسمت اعدادی قید می شود که آنها توسط انجمهای ملی تولید کننده قابل شناسایی است که بیشتر شامل قالبهای اندازه 42 -46 و56 می باشد.

4- Hp : در مفابل آن عددی قید می شود که نماینگر مقدار توان خروجی موتور می باشد. این توان بر اساس اسب بخار است و هر اسب بخار هم حدود 736 وات می باشد.

5- Ph : چند فاز بودن موتور را عنوان می کند برای موتور های سه فاز عدد 3 و برای موتور های تک فاز عدد 1 قید می گردد. ( البته ناگفته نماند که می توان با راهکارهایی بسیار ساده از موتور سه فاز به جای موتور تک فاز هم استفاده نمود . )

6- RPM : مخفف ROUNT PER MINUTE ( یعنی دور در دقیقه) می باشد. این عدد مقدا رسرعت روتور را به ما می دهد. قطعا مقدار سرعت روتور از مقدار سرعت سنکرون در فضای استاتور کمتر است .البته این کاهش هم چندان زیاد نیست . من معمولا با دیدن این عدد به مقدار سرعت استاتور می رسم و براحتی تعداد قطبهای موتور را حساب می کنم .کافیست شما مقادیر سرعت سنکرون را در فرکانس برق 50 هرتز بدانید

سرعت سنکرون اگر به مقدار 3000 دور در دقیقه باشد این موتور در فضای استاتور خود ایجاد 2قطب متفاوت N و S نموده است بنابر این اگر تعداد قطبها را با P2 نشان دهیم برای این سرعت در این موتور 2P=2 خواهد بود. خوب اگر موتور به شما دادند که برروی پلاکش عدد 2850 دور بوده این سرعت روتور است که به دلیل لغزش از مقدار دور سنکرون کاهش یافته است.

از مقدار لغزش صرف نظر کرده و از رابطه Ns=60 * f/p تعداد قطبهای موتور را حساب می کنیم. در این رابطه Ns همان سرعت سنکرون است که الان مقدار آنرا داریم (3000) و f مقدار فرکانس برق شهری است که در ایران 50 هرتز است.( لازم به یاد آوری است در این رابطه علامت * نشانه ضربدر و علامت / نشانه تقسیم می باشد.) با جایگزینی اعدادی که داریم مقدارP بدست خواهد آمد.P=1 و 2Pبرابر با 2 خواهد شد. پس وجود RPM بر روی پلاک خیلی از مسایل بربوط به سیم پیجی را برای ما حل خواهد کرد.

7- HZ یا SYCLES : در این بخش مقدار فرکانس برق شهری که موتور بر اساس آن طراحی شده است را نشان می دهد. برای موتورهای شبکه ایران این عدد 50 است.

8- HOUSING : در این بخش به ما گفته می شود که موتور باید در محیط بسته یا رو باز کار کند .

9- Volt : از جمله مهمترین بخش در امر پلاک خوانی توجه به این گزینه می باشد . در واقع اگر کسی از اعداد روی پلاک در این بخش اطلاعاتی نداشته باشد باید با اطمینان گفت که چیزی از موتور نمی داند

معمولا در موتور های سه فاز در بخش ولت دو عدد قید می شود که به وسیله خط کسری یا ممیز از هم جدا می شوند مثلV220/380 و یا V115/230 . این اعداد بیانگر این موضوع هستند که این موتور در چه شبکه با چه ولتازی کار می کند . برق شبکه معمولا در ولتاز های 115 – 230- 440 و 660 می باشد.

از دو عددی که بر روی پلاک ارائه شده عدد کمتر همان ولتازی است که باید از شبکه به سر هر فاز از سیم پیچی موتور داده شود. اگر ولتاز شبکه از مقدار راهنمایی شده بیشتر بود الزاما این موتور باید بصورت اتصال ستاره کار کند . و اگر موضوع بر عکس بود یعنی ولتاز شبکه از عدد اول ارائه شده کمتر بود می توان موتور را هم مثلث و هم ستاره به شبکه وصل نمود. ( به خاطر داشته باشید که اتصال های ستاره و مثلث بحث های بسیار ساده و راحتی هستند.

در شبکه برق ایران که ولتاز400/230 داریم موتوری که بر روی پلاکش اعداد 660/380 قید شده باشد این موتور برای این که بتواند توان واقعی خود را داشته باشد باید بااتصال مثلث به شبکه وصل شود و اگر بخواهیم از 3/1 قدرت آن استفاده نماییم باید از اتصال ستاره استفاده کنیم.

10- Amps : مقدار جریانی که موتور زیر باردر ولتازوجریان اسمی خواهد کشید دراین بخش قید میگردد.

الکتروموتور وعيب يابي آن

موتور هاي الکتريکي (آسنکرون-يونيورسال-قطب چاکدار ) عيب يابي ورفع عيب موتور هاي مذکور .
موتور ها مهمترين اجزايي هستند که در لوازم برقي گردنده بکار مي روند.موتور ها انرژي الکتريکي را به انرژي مکانيکي تبديل مي کنند. الکتروموتور ها را مي توان به سه دسته کلي تقسيم کرد:
1- موتور هاي آسنکرون
2 – موتور هاي يونيورسال
3- موتور با قطب چاکدار
1- موتور هاي آسنکرون:
که با برق متناوب کار مي کنند از دو قسمت روتور واستاتور ساخته شده اند.با روشن شدن موتور سيم پيچ هاي درون شيار هاي استاتور يک ميدان مغناطيسي دوار بوجود مي آورند که اين ميدان برروتور که قسمت گردنده موتور وداراي محور انتقال حرکت مي باشد نيز اثر گذاشته ودر آن خاصيت مغناطيسي بوجود مي آيد .به هر حال با بوجود آمدن قطب هاي مغناطيسي هم نام وغيرهم نام عمل جذب ودفع انجام شده که باعث حرکت چرخشي روتور مي گردد.براي راه اندازي موتور ها از حالت سکون روش هاي مختلفي بکار مي برند که مهمترين آن ها عبارتند از:
الف- آسنکرون با راه انداز غير خازني (کلاجي ) در اين موتور به غير از سيم پيچي هاي اصلي يک سري سيم پيچ کمکي نيز قرار دارد که ميدان مغناطيسي ديگري با فاصله زماني با ميدان مغناطيسي اصلي بوجود مي آورد.که باعث چرخش پرقدرت تر موتور مي گردد. پس از اين که سرعت موتور به 75 درصد سرعت اسمي رسيد کلاج که تحت تاثير نيروي گريز از مرکز کار مي کند به عنوان يک کليد عمل کرده وسيم پيچ کمکي را از مدار خارج مي کند.
ب – آسنکرون با راه انداز خازن موقت – اين موتور ها داراي علامت اختصاري CSMمي باشند وداراي يک خازن الکتروليتي با ظرفيت حدود 200 الي 500 ميکرو فاراد است که باسيم پيچ کمکي بطور سري بسته شده وهر دوي آنها باسيم پيچ اصلي موازي بسته مي شوند. خازن وسيم پيچ کمکي يک اختلاف فاز ودو ميدان مغناطيسي بوجود مي آورد که باعث چرخش موتور مي گردد. در اين موتور نيز کليد گريز از مرکز سيم پيچ کمکي را از مدار خارج مي کند.
ج – آسنکرون با راه انداز خازن موقت وخازن دايم.(با علامت اختصاري TCM) – يکي از خازن ها پس از راه اندازي از مدار خارج شده وخازن ديگر در حالتي که با سيم پيچ کمکي سري مي باشد در مدار باقي مي ماند.
د – آسنکرون با راه انداز خازن دايمي ( PSCM) در اين موتور ها که داراي قدرت کم تري نسبت به موتور هاي قبلي هستند از يک خازن که با سيم پيچ کمکي سري بسته شده است استفاده شده و کليد گريز از مرکز ندارند بنابر اين خازن به همراه سيم پيچ کمکي هميشه در مدار باقي است.

شناسايي سيم پيچ هاي اصلي وکمکي :

1- سيم پيچ هاي اصلي در زير شيار ها و سيم پيچ کمکي در رو قرار دارند.
2- سطح مقطع سيم هاي کمکي هميشه از سيم هاي اصلي کمتر است.
3- سيم پيچ کمکي داراي مقاومت بيشتري (اهم بيشتر ) نسبت به سيم پيچ اصلي است وضمنا” خازن با سيم پيچ کمکي سري شده است.
عيب يابي موتور هاي آسنکرون – معيوب شدن موتور ها يا مربوط به قطعات برقي مثل سيم پيچ ها وخازن است يا مربوط به قطعات مکانيکي مثل بلبرينگ و بوشن ها .

عيب يابي قطعات برقي :

عيب1- موتور اصلا”روشن نشده و جرياني از مدار عبور نمي کند.
علت1 -جايي از مدار قطع است.
رفع عيب1- با آوامتر تمام مدار شامل پريز،دوشاخه ،سيم هاي رابط،کليدها واتصالات در تخته کلم موتور را بر رسي وعيب مربوطه را بر طرف مي نماييم.
عيب2- موتور اصلا”روشن نشده وجرياني از مدار عبور نمي کند.
علت2 -سوختن فيوز.
رفع عيب2-ابتدا علت سوختن فيوز که مربوط به اتصالي مي باشد را بررسي نموده پس از آن به تعويض فيوز مي پر دازيم.
عيب3-موتور پس از روشن شدن خيلي زود داغ مي شود.
علت3-موتور نيم سوز است.
رفع عيب3- در هر کدام از سيم پيچ هاي کمکي واصلي ميتواند اتصال حلقه ويا اتصال کلاف به کلاف بوجود آمده باشد.بنابر اين مسير جريان الکتريکي کوتاه شده در نتيجه ميدان مغناطيسي مناسب براي گردش بوجود نمي آيد وباعث داغي موتور ميشود.موتور هاي نيم سوز جريان بيشتري نسبت به موتور هاي سالم مشابه خود دريافت مي کنند. براي رفع عيب در صورتي که محل اتصالي مشخص باشد وبتوان به نحوي آن را عايق نمود اقدام کرده ودر غير اين صورت موتور بايد دو باره سيم پيچي شود.
عيب4- موتور پس از روشن شدن خيلي زود داغ مي شود.
علت4- زياد بودن بار موتور.
رفع عيب 4- هر موتوری داراي توان مکانيکي مشخص است در صورتي که بيش از توان مربوطه از موتور نيرويي خواسته شود جريان بيشتري از سيم ها عبور مي کند که با سطح مقطع وتعداد دور آن ها همخواني ندارد وباعث گرما در موتور و آسيب ديدن آن خواهد شد .براي رفع عيب بايد بار موتور را کم نموده واز کار مداوم آن خود داري کرد.
عيب5- موتور پس از روشن شدن خيلي زود داغ مي شود وزير بار مي خوابد.
علت 5- عمل نکردن کليد گريز از مرکز .
رفع عيب 5 – علاوه بر جريان در يافتي توسط سيم پيچ اصلي ،سيم پيچ کمکي نيزچون از مدار خارج نمي شود جريان دريافت مي کند .براي اطمينان از صحت عمل کرد کليد گريز از مرکز بايد به صداي کنتاکت آن در حالت دور گرفتن موتور وهمچنين از دور افتادن آن گوش کرد .براي رفع عيب بايد کليد سرويس ويا تعويض شود.
عيب 6- با روشن کردن موتور صداي زيادي شنيده مي شود ولي به گردش در نمي آيد.
علت 6- خرابي کليد گريز از مرکز .
رفع عيب 6- درصورتي که کنتاکت هاي کليد در حالتي که موتور خاموش بوده وصل نشده باشد.درزمان شروع بکار ،سيم پيچ راه انداز در مدار قرار نگرفته وطبيعتا”موتور بگردش نمي افتد.براي رفع عيب کليد را با آوامتر امتحان ودر صورت معيوب بودن تعويض مي نماييم.
عيب 7- با روشن شدن موتور صداي زيادي شنيده مي شود ولي به گردش در نمي آيد.
علت 7 – قطعي سيم پيچ اصلي يا کمکي .
رفع عيب 7 – به کمک آوامتر هر دو مدار را امتحان ودر صورت مشخص بودن محل پارگي ،آن را تعمير مي نماييم.
عيب 8 – با روشن شدن موتور صداي زيادي شنيده مي شود ولي به گردش در نمي آيد.
علت 8 – نيم سوز بودن يا سوختگي موتور .
رفع عيب 8 – موتور سريعا”داغ شده وجريان زيادي مي کشد همچنين بوي سوختگي ويا دود از مشخصه هاي آن است.رفع عيب سيم پيچي مجدد است.
عيب 9 – با روشن کردن موتور صداي زيادي شنيده مي شود ولي به گردش در نمي آيد.
علت 9 – خرابي خازن.
رفع عيب 9 – خازن ها به منظور راه اندازي موتور بکار رفته اند خازن را مطابق با مطالبي که در مورد عيب يابي خازن ها گفتيم آزمايش نموده در صورت نياز آن را تعويض مي کنيم.
عيب 10 – با روشن کردن موتور فيوز عمل کرده مدار قطع مي شود.
علت 10 – اتصال کوتاه در مدار اصلي موتور .
رفع عيب 10 – دوشاخه ،سيم هاي رابط وجعبه اتصالات موتور را بررسي کرده در صورت پيدا کردن محل اتصالي آن را مرتفع مي نماييم.
عيب 11 – با روشن کردن موتور فيوز عمل کرده مدار قطع مي شود.
علت 11 – سوختگي کامل موتور
رفع عيب 11 – با مشاهده استاتور وسيم پيچ هاي مربوطه عيب حاصل تاييد گرديده وبراي رفع آن بايد موتور سيم پيچي گردد.
عيب 12 – با روشن کردن موتور فيوز عمل کرده مدار قطع مي شود.
علت 12 – اتصال کوتاه در خازن
رفع عيب 12 – اگر با جدا کردن خازن از مدار و به برق زدن موتور فيوز ديگر عمل نکرد عيب از خازن است وبايد آن را تعويض نمود.

عيب يابي قطعات مکانيکي.

عيب 1 – محور موتور چه در حالت روشن وچه در حالت خاموشي به سختي حرکت مي کند.
علت 1 -بطور کلي خرابي بلبرينگ ها وياطاقان هاي دو سر محور موتور .
رفع عيب 1 – خرابي بلبرينگ ها شامل الف – ترک برداشتن حلقه هاي بلبرينگ،ترک بر داشتن ساچمه ها و غلطک ها .ب – بوجود آمدن حفره وشيار در سطح داخلي حلقه ها که علت آن وجود ذرات سخت بين ساچمه وحلقه مي باشد.ج – گريپاژ (عدم چرخش ساچمه ها ) که ناشي از کثيفي و سخت شدن گريس بلبرينگ مي باشد. د – فرسودگي وپوسيدگي – که به علت جازدن نادرست بلبرينگ ونفوذ رطوبت وعدم گريس کاري مناسب بوجود مي آيد. براي تشخيس عيوب گفته شده بلبرينگ را از نظر ظاهري مشاهده ولقي بين حلقه وساچمه را امتحان مي کنيم . همچنين با چرخش بلبرينگ اگر صداي غير عادي شنيده شود دليل برخرابي آن مي باشد که بايد تعويض گردد.
عيب 2 – گاهي اوقات محور موتور با صداي زيادي مي چرخد.
علت 2 – چرخش حلقه بيروني بلبرينگ در جاي خود.
رفع عيب 2 – جازدن نادرست بلبرينگ وعدم گريس کاري مي تواند باعث لقي بلبرينگ در جاي خود شود . رفع عيب-تعويض بلبرينگ در صورت معيوب بودن بوش زدن وتراش کاري جاي آن يا تعويض دري موتور.
2-موتور هاي يونيورسال
اين موتور ها که هم با جريان متناوب وهم با جريان مستقيم کار مي کنند از دو قسمت اصلي تشکيل شده اند:
الف:قطب ها (بالشتک ها )
ب – آرميچر
در اين موتور ها ميدان مغناطيسي قطب ها بر خلاف موتور هاي آسنکرون دوار نيست وسيم پيچ آرميچر که قسمت گردنده موتور است با سيم پيچ قطب ها سري بسته شده است . پس از عبور جريان از مدار فوق خطوط قواي مغناطيسي قطب ها با خطوط قواي آرميچر عکس العمل نشان داده وباعث گردش موتور مي شود .سرعت اين موتور ها بالا بوده وخيلي سريع به سرعت نهايي مي رسند. از اين موتور ها در اکثر لوازم برقي خانگي مثل چرخ گوشت ،آب ميوه گيري ،هم زن ،آسياب و… استفاده مي شود. براي برقراري ارتباط قطب ها با آرميچر که گردان مي باشد از قطعه اي بنام کلکتور استفاده مي شود . کلکتور از تيغه هاي مسي کنار هم تشکيل شده است که به شکل استوانه روي محور قرار دارد . تيغه ازهمديگر واز محور آرميچر بوسيله ميکا عايق شده اند وسيم پيچ هاي داخل شيار آرميچر به وسيله پيچک ها به يکديگر وصل مي شوند. دو قطعه ذغال به همراه فنر پشت آن ها ارتباط قطب ها با کلکتور را ميسر مي سازد.

عيب يابي موتور هاي يونيور سال :

عيب 1 – موتور روشن نمي شود.
علت 1 – نبودن برق.
رفع عيب 1 – پريز ،دوشاخه وسيم رابط را با آوامتر آزمايش نموده ورفع عيب مي کنيم.
عيب 2 – موتور روشن نمي شود.
علت 2 – کوتاه شدن ذغال ها.
رفع عيب 2 – چون ذغال ها جزيي از مدار سري موتور مي باشد.با کوتاه شدن آن ها ممکن است مدار قطع گردد وموتور روشن نشود با تعويض ذغال رفع عيب مي شود در صورت نبودن ذغال در اندازه مورد نظر مي توان از ذغال بزرگ تر استفاده کرده وبا سوهان آن را به اندازه دلخواه در آورد.
عيب 3 – موتور روشن نمي شود.
علت 3 – خرابي فنر ذغال ها
رفع عيب 3 – به منظور درگير بودن هميشگي ذغال با کلکتور از قطعه اي فنر در پشت ذغال استفاده مي شود گاهي در اثر رطوبت ويا کار زياد خاصيت خود را از دست داده ومدار قطع مي گردد. باتعويض فنر رفع عيب مي شود

روشهای مختلف راه اندازی موتورهای آسنكرون

موتورهای آسنكرون با توجه به قدرت و ولتاژ آن به طرق مختلف راه اندازی ميشوند و با توجه به اينكه موتور در لحظه شروع به كار جريان زيادی ميكشد و اين جريان زياد علاوه بر اينكه به خود موتور صدمه ميزند به مصرف كننده های ديگری كه از اين خط تغذيه می كنند لطمه زده و كار آنها را مختل می سازد.
بنابراين برای كم كردن جريان شروع به كار موتور بايد چاره ای انديشيد؟؟
معمولاً به روشهای زير راه اندازی ميشود در نتيجه جريان راه اندازی‌ كم ميشود :
1. به طور مستقيم
2. توسط كليد يا مدار ستاره – مثلث
3. توسط كمپانساتور
4. راه اندازی بوسيله اضافه كردن مقاومت در مدار روتور
5. راه اندازی بوسيله داخل كردن مقاومت در مدار استاتور
1- راه اندازی موتور به طور مستقيم : برای‌ موتورهايی كه بزرگ نيستند و‌ آمپر زيادی از شبكه نمی كشند بوسيله يك كليد سه قطبی به شبكه متصل ميشوند .
2-راه اندازی ستاره – مثلث : ابتدا ولتاژ اوليه را كه بر هر فاز متصل ميشود ،‌ را كم مى كنيم سپس وقتي كه موتور به دور نرمال خود رسيد ولتاژی كه به هر فاز می رسد را زياد می كنيم .
بنابراين در لحظه اول كليد به حالت ستاره بوده يعنی ولتاژ دو سر هر فاز به u/√3 تقليل می يابد در نتيجه موتور با توان 3/1 توان نامی خود كار می كند .
استعمال كليد روی انواع موتورها با روتور قفسه ای يا روتور سيم پيچی امكان پذير است . ولی در موتورهايی كه با بار زياد كار می كنند از كليد برای راه اندازی استفاده نمی شود . چون گشتاور مقاوم بار زياد است .
3-راه اندازی توسط كمپانساتور : اين وسيله راه اندازی كه اتوترانسفورماتور كاهنده است بين موتور و شبكه قرار می گيرد . اين طريق راه اندازی به دليل اينكه جريان شروع به كار و گشتاور شروع به كار هر دو به يك نسبت پايين می آيند خيلی خوب است . ولی چون هزينه آن گراناست فقط در موتورهايی كه قدرت زياد دارند استفاده می شوند.
4-راه اندازی موتورهای قفسه ای بوسيله قرار دادن مقاومت سر راه استاتور : برای جلوگيری از عبور جريان زياد در موقع راه اندازی موتور ميتوان مقاومت هايی به طور سری سر راه سيم پيچی هایموتور قرار دارد . و به تدريج كه موتور دور می گيرد دسته مقاومتهای راه انداز را به طرف چپ حركت داده در اين صورت كم كم مقاومتها از سر راه مدار خارج ميشود.
اين طريق راه اندازی به دليل تلفات انرژی در مقاومتها زياد و نيروی كشش در لحظه شروع به كار كم ، استعمال كمی دارد.
5-راه اندازی موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچی با قرار دادن مقاومت سر راه روتور : تمام مقاومتهای راه انداز را سر راه سيم پيچی روتور قرار داد . بدين وسيله مقاومت مدار سيم پيچی روتور را به حداكثر مقدار خود ميرسانند و سپس استاتور را به شبكه برق وصل می كنند . مقاومت روئستای روتور به تدريج از مدار خارج ميشود .

پيدا كردن سرسيم های موتور آسنكرون UVW-XYZ

آيا می دانيد اگر موتور آسنكرونی سه فازی داشته باشيم و 6 سر سيم ، كه سر سيم های آن مشخص نيست ، چه بايد كرد ؟؟
اگر اين سر سيم ها اشتباه وصل شود در عملكرد موتور چه تغييری حاصل می شود ؟

تعيين آرايش كلافها در شيار :

موتورهای سه فاز از سه سيم پيچ تشكيل شده كه هر كدام از اين سيم پيچها 3/1 شيارهای استاتور را اشغال می كند. اين سيم پيچها به فاز اول (R) ، فاز دوم (S) ، فاز سوم (T) شناسايی می شوند.
§ سيم پيچی كه از فاز Rتغذيه می كند شروع سيم پيچی را (U ) و انتهای آنرا با ( X )
§ سيم پيچی كه از فاز S تغذيه می كند شروع سيم پيچی را (V ) و انتهای آنرا با ( Y )
§ سيم پيچی كه از فاز T تغذيه می كند شروع سيم پيچی را (W ) و انتهای آنرا با ( Z )

برای يافتن سر سيم ها‌ :

ابتدا بايد دو سر هر كلاف را پيدا كنيد از مولتی متر يا هر روش ديگری كه می شناسيد .( يك سر مولتی متر را به يك سر سيم گرفته ، سر ديگر مولتی متر را با 5 سر سيم باقی مانده امتحان می كنيد . هر كدام كه راه داد ، آن يك كلاف سيم پيچ است . )

اشتباه در سرسيم ها :

همانطور كه می دانيم موتور سه فاز از سه سيم پيچ تشكيل شده است.كه هر كدام از سيم پيچها 3/1 شيارهای استاتور را اشغال كرده وباعث تشكيل قطب در موتور می شود و قطب ها حركت دورانی به روتورمی دهد . حال اگر سر سيمی تغيير كند در موتور ايجاد قطب نمی شود و موتور حركت نمی كند و می تواند باعث سوختن موتور شود .
قبل از انجام كار اگر بار روی موتور قرار دارد بار را از روی موتور برداريد. ( تسمه يا ….)

تنظيم دور موتورهای آسنكرون

با دانستن رابطهNr=[60f/p](1-S) دور موتور آسنكرون را ميتوان به طريقه های زير تنظيم نمود :
1. تغيير فركانس ولتاژ شبكه
2. تغيير قطبها
3. داخل كردن مقاومت در مدار روتور
4. تغيير ولتاژ موتور
1-تغيير دور بوسيله تغيير فركانس : با تغيير فركانس سرعت سنكرون تغيير ميكند و دور موتور تغيير ميكند . ميتوان برای تغيير فركانس از يك مولد يا مبدل فركانس استفاده نمود . و يك يا چند موتور القايی كه در شرايط مشابهی كار می كنند بوسيله آنها تغذيه شوند . مانند موتور ماشينهای كارخانه فولاد سازی و موتورهای محرك ماشين نساجی
2-تغيير دور بوسيله تغيير عده جفت قطبها : اين تغيير را در موتورهای آسنكرونی است كه بتوان با سيم پيچهای‌ آن تغيير قطب داد كه اين حالت در موتورهای دو سرعته ( دالاندر ) ديده می شود كه ميتوان با كليد ( دالاندر ) دور موتور را تغيير داد .
3-تغيير دور با داخل كردن مقاومت در مدار روتور : در موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچر شده با تغيير مقاوت مدار روتور ميتوان سرعت گردش روتور را تنظيم كرد ولی چون راندمان موتور بر اثر تغيير دور تغيير ميكند در نتيجه كاربرد اين روش خيلی كم است
4-تغيير دور با تغيير ولتاژ : از اين روش در موتورهای كوچك مانند پنكه و … استفاده ميشود .

موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی شده (روتور رينگی)

روتور سيم پيچی شده : به جای ميله ، استاتور را می توان سيم پيچی سه فاز كرد و اينسيم پيچها را به صورت ستاره وصل می كنيم . درروی محور اين موتور سه حلقه كه نسبت به هم و نسبت به محور عايق هستند (رينگ) قرار دارد . سه سر سيم پيچی روتور به اين سه حلقه متصل می شود و به وسيله جاروبكهائی كه روی حلقه ها تكيه دارند به يك مقاومت سه فاز ستاره متصل ميشود.

مزايای موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی شده :

در موقع شروع به كار گشتاور قوی دارد .
بر خلاف موتور آسنكرون با روتور قفسه ای كه جريان شروع به كار آنها كم است جريان شروع به كار كمی‌ دارد .
سرعت آن در مقابل بارهای مختلف تقريباً ثابت است .
تعداد دور آن تا حدی قابل تنظيم است .( با كم و زياد كردن رئوستا راه انداز )
ميتوان تا حدی بار آن را زياد كرد .

معايب موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچی شده :

در مقابل تغيير ولتاژ حساسيت دارد .
ضريب قدرت آن در موقعيكه بار به حد نرمال نيست كم می باشد .
ضريب قدرت آنها نسبت به ضريب قدرت موتور آسنكرون با روتور قفسه ای كمتر است.

موارد استفاده و كاربرد موتورهای آسنكرونبا روتور سيم پيچی شده :

از موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی شده :برای قدرت های خيلی زياد مخصوصاً اگر با فشار قوی باشد استفاده می شود و يا اينكه در موقع شروع به كار ، موتور احتياج به گشتاور زياد داشته باشد مانند به راه انداختن ترن يا جرثقيلها و غيره

راه اندازي موتورهاي سنكرون در حالت بارداري

ساختمان : استاتور موتورهاي سنكرون از نظر ساختمان دقيقاً مشابه استاتور موتورهاي القايي است سيم پيچهاي سه فاز آن در داخل شيارهاي هسته آهني استاتور تعبيه شده كه وظيفه آنها ايجاد ميدان دوار در هسته استاتور است.
روتور اين موتور به صورت يكپارچه يا از ورقهاي مغناطيسي ساخته مي شود و بر روي آن يك سيم پيچي جريان مستقيم به نام سيم پيچ تحريك نصب مي شود.
جريان تغذيه سيم پيچي تحريك روتور، از طريق دو حلقه كه بر روي محور روتور نصب شده به وسيله جاروبكها تأمين مي شود و روتور اين موتورها عملا بصورت يك مغناطيس الكتريكي (چرخ قطب) رفتار مي كند كه تعداد قطبهاي روتور به اندازه قطبهاي سيم پيچي استاتور خواهد بود.
طرز كار: هنگام وصل استاتور به شبكه سه فاز ، يك ميدان دوار كه سرعت آن متناسب با فركانس شبكه و تعداد قطبهاي استاتور است در آن بوجود مي آيد و سطح روتور را جاروب مي كند.قطبهاي روتور از طريق قطبهاي غير همنام استاتور جذب و لحظه اي بعد مجدداً اين قطبها به وسيله قطبهاي همنام استاتور دفع خواهند شد. پس ميانگين گشتاور صفر و روتور حركت نمي كند قطبهاي روتور به دليل سنگيني و اينرسي موجود در آن نمي توانند به سرعت همراه ميدان دوار استاتور بچرخند. پس بايد با يك وسيله كمكي (راه انداز) ابتدا سرعت روتور را به نزديكي سرعت ميدان دوار استاتور رساند تا روتور بتواند همراه ميدان دوار چرخش كند.
سؤال: گشتاور راه اندازي اين موتورها چقدر است؟

روشهاي راه اندازي موتورهاي سنكرون:

براي راه اندازي موتورهاي سنكرون سه روش اساسي مي توان به كار برد.
1-كاهش سرعت ميدان مغناطيسي استاتور: تا حدي كه روتور بتواند طي نيم سيكل چرخش ميدان مغناطيسي شتاب بگيرد و با آن قفل شود . اين كار را مي توان با كاهش فركانس منبع تغذيه انجام داد.
2-استفاده از يك گرداننده اوليه: كه سرعت موتور را تا حد سرعت سنكرون بالا ميبرد و با طي مراحل موازي كردن ماشين مثل ژنراتور روي خط آورده شود. پس از اين مراحل خاموش كردن با جدا كردن گرداننده اوليه ماشين سنكرون را تبديل به موتور خواهد كرد.
3- استفاده از سيم پيچ هاي ميرا كننده كه در انتهاي قطبين روتور نصب مي شود.
در موتورهاي سنكرون سرعت حركت روتور در هر حال برابر با سرعت ميدان دوار استاتور خواهد بود و افزايش بار فقط عقب ماندگي روتور نسبت به ميدان را موجب مي شود.
اختلاف فاز اين دو ميدان Bs وBR همان زاويه گشتاور است كه از0 تا90 تغيير مي كند. البته اگر افزايش بار بيش حد باشد. موتور از حالت سنكرونيزم خارج خواهد شد كه اصطلاحا آن را ناپايدار مي ناميم ضمنا هنگام كار با سرعت سنكرون با تغييرات جريان تحريك امتداد جريان آرميچر و ضريب قدرت ماشين از حالت پس فازي به اهمي و پيش فازي قابل كنترل خواهد بود كه از اين خاصيت جهت اصلاح ضريب قدرت شبكه استفاده مي شود كه به موتورهاي سنكرون پر تحرك (كاردر حالت پيش فازي) خازنهاي سنكرون نيز گفته مي شود . (موتورهاي سنكرون در حالت كار پيش فازي كم تحريك هستند.) مدار معادل تكفاز موتور سنكرون بصورت زير مي باشد.

تكنولوژي ساخت موتور هاي پله

آیا تا کنون به واژه motion (حرکت) فکر کرده اید. امروزه اهمیت جابه جایی در کلیه زمینه ها احساس می شود. حرکت و سرعت تعریف جدیدی را از جهان امروز ارائه می دهد.
کنترل حرکتی در حوزه الکترونیک به معنی کنترل صحیح حرکت یک شی بر اساس فاکتور هایی مانند سرعت – مسافت- بارگیری و یا ترکیبی از کلیه موارد می باشد. امروزه سیستم های کنترل حرکتی بسیار زیادی مو جود است که می توان از stteper motors- linear stepper motors- Dc brush-… نام برد. در اینجا به توضیحات مختصری از تکنولوژی step motor ها اکتفا می کنیم.
در تئوری از stepper motor به عنوان یک شگفتی در ساده سازی یاد می شود. اساسا هر stepper یک مو تور با یک میدان مغناطیسی می باشد که خود به صورت الکتریکی رو شن شده و باعث چرخش دایرهای آرماتور آهنربا می شود.
قسمت کنترل کننده حرکت از یک کابل میکرو پروسسور جهت تولید پالس های پله ای و ایجاد سیگنال های مسیر حرکت تشکیل شده است. و هر indexer بایستی قادر به انجام دستورات اجرایی باشد.
motion driver و یا همان آمپلی فایر دستورات سیگنال های رسیده از منبع را به قدرت مورد نیاز برای چرخش پره های مو تور می شود. امروزه تعداد زیادی driver با قدرت های مختلف جریان و ولتاژ در ساختار تکنولوژی یافت می شود.
هر stepper motor یک وسیله مغناطیسی است که هر پالس دیجیتال را به یک چرخش مکانیکی مانند چرخش پره تبدیل می کند. از مزیت های آن به هزینه پایین- امنیت بالا – ساده بودن و قابل استفاده بودن در هر محیط می توان اشاره کرد.

انواع stepper motor ها :

variable reluctance
permanent magnet
hybrid
چگونگی طراحی هر driver تعیین کننده نوع خروجی هر stepper motor است که دارای سه نوع full- half- microstep می باشد.
Full step:
استاندارد طراحی دارای 50 چرخندا دندانه دار و تو لید کننده 20 پالس پله ای برای چرخش مکانیکی هر عنصر است.
Half step:
به معنی آن است که مو تور می تواند دارای 400 حرکت پله ای در هر دوره باشد. در این سیستم یک چرخنده خود دارای انرژی ست که باعث چرخش تناوبی دو چرخنده دیگر می شود. half stepping یک راه حل عملی تر در صنعت است.
microstep:
یک تکنولوژی نسبتا جدید است که جریان چرخش هر چرخنده را کنترل می کند. این کنترل در سطحی انجام می شود که تقسیم کننده ای فرئی دور تری در بین قطبها قرار گیرد.

موتور استارترها

همانطوری که می دانید ، راه اندازی موتورهای القایی در صنعت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به خصوص این که امروزه استفاده از راه اندازهای الکترونیکی مانند راه اندازهای نرم – کنترلر های سرعت بسیار مرسوم شده است و لازم است علاقه مندان و کارشناسان این رشته روشهای کنترل و راه اندازی موتورها را به شیوه های کلاسیک به دیده فراموشی بسپارند و به فراگیری روشهای بروز بپردازند.
یکی از روشهای راه اندازی موتورهای القایی راه اندازهای نرم می باشد که از طریق آنها موتور ها از طریق کنترل ولتاژ-فرکانس در یک زمان مشخص بتدریج از سرعت صفر به سرعت نامی می رسند که این روش امروزه کاملا جا افتاده است.
راه اندازهای نرم تنها در هنگام راه اندازی بکار می روند و معمولا پس از راه اندازی توسط یک کنتاکتور بای پس از مدار خارج می گردند. این راه اندازها می توانند به سیستم از کار اندازی نرم نیز مجهز باشند که کاربرد های ویژه ای دارد. ضمن این که عموما این نوع راه اندازها به ترمز الکترونیکی از طریق تزریق جریان مستقیم نیز مجهز می باشند.
سازندگان این نوع راه اندازها معمولا حفاظت های مورد نیاز برای موتور را نیز در راه اندازها تعبیه می کنند که از این طریق حجم راه انداز محدود می گردد. ضمن این که با استفاده از این گونه راه اندازها نیاز به در نظر گرفتن کنتاکتور اصلی نیست . حفاظت هایی که معمولا در راه اندازهای نرم پیش بینی می گردد بشرح زیر است :
– حفاظت در مقابل اضافه بار
– حفاظت در مقابل توالی معکوس فازها و دو فاز شدن
– حفاظت در مقابل افزایش حرارت سیم پیچ های موتور که از طریق سنسورهای حرارتی انجام می گردد.
– حفاظت در مقابل کاهش ولتاژ
و موارد ديگر که بسته به سازنده راه انداز می تواند تغییر کند.
نکته مهم اینجاست که هنگام بسته شدن کنتاکتور بای پس حفاظت های تعبیه شده در راه انداز همچنان فعال می باشد چون مسیر بای پس تنها تایرستورها را بای پس می کند.
جهت بستن کنتاکتور بای پس بعد از راه اندازی موتور عموما از یک کنتاکت راه انداز استفاده می گردد که بعد از رمپ راه اندازی به صورت خودکار فعال می گردد. لازم به ذکر است که برخی از راه اندازهای نرم دارای سیستم بای پس داخلی هستند که دیگر نیاز به در نظر گرفتن کنتاکتور بای پس نیست.
با توجه به این که تایرستورهای بکار رفته در راه اندازهای نرم حرارت تولید می کنند اینطور استنباط می گردد که در تابلو برق های دارای راه اندازهای نرم لازم است از فن استفاده گردد. ولی با توجه به کار راه انداز تنها در مرحله استارت ، حرارت تولید شده تنها به مرحله راه اندازی محدود می گردد و بنابر این در راه اندازهای دارای سیستم بای پس تنها تعبیه شکاف های عبور هوا متناسب با درجه حفاظتی تابلو توصیه می گردد. ضمن این که این گونه راه اندازها عموما مجهز به هیت سینک و فن هستند.
اکثر راه اندازهای نرم مجهز به پورت های اطلاعاتی مانند مودباس- پروفی باس و …. جهت تبادل اطلاعات می باشند که از این طریق می توان از کلیه اطلاعات داخل راه انداز مطلع گردید به این طریق کنترل این راه انداز ها توسط سیستم هایی مانند DCS بسیار ساده می باشد.

موتور های خطی

يك موتور خطي در واقع يك موتور الكتريكي است كه استاتورش غير استوانه شده است تا به جاي اينكه يك گشتاور چرخشي توليد كند، يك نيروي خطي در راستاي طول استاتور ايجاد كند.
طرح‌هاي بسياري براي موتورهاي خطي ارائه شده است كه مي‌توان آنها را به دو دسته تقسيم كرد: موتورهاي خطي شتاب بالا و شتاب پايين. موتورهاي شتاب پايين براي قطارهاي مگليو و ديگر كاربردهاي حمل و نقلي روي زمين مناسب هستند. موتورهاي شتاب بالا معمولاً خيلي كوتاه هستند و براي شتاب دادن به جسمي تا سرعت بسيار زياد و سپس رها كردن آن به كار مي‌روند. اين موتورها معمولاً براي مطالعات برخورد سرعت بالا به عنوان تسليحات نظامي يا به عنوان راه‌اندازنده جرمي براي پيشرانه فضاپيما به كار مي‌رود. موتور خطي‌اي كه براي شتاب دادن به يون ها يا ذره‌هاي زير اتمي به كار مي‌رود، يك شتاب دهنده ذره ناميده مي‌شود. با نزديك شدن ذره‌ها به سرعت نور، طراحي موتورها معمولاً متفاوت مي‌شود و اين ذره‌ها نيز عموماً داري بار الكتريكي هستند.

شتاب پايين

ايده موتور خطي اولين بار توسط پرفسور اريك ليتويت از كالج امپريال در لندن مطرح شد. در طرح وي و در اكثر طرح‌هاي شتاب پايين، نيرو توسط يك ميدان مغناطيسي خطي سيار كه بر روي هادي‌ها موجود در ميدان عمل مي‌كند، ايجاد خواهد شد. در هر هادي‌ چه يك حلقه، چه يك سيم‌پيچ يا يك تكه از فلز تخت كه در اين ميدان قرار گيرد جريان‌هاي گردابي القا شده وجود خواهد داشت و بنابراين يك ميدان مغناطيسي مخالف را ايجاد خواهد كرد. دو ميدان مغناطيسي همديگر را دفع خواهند كرد و بنابراين جسم هادي را از استاتور دور خواهند كرد و آن را در طول جهت ميدان مغناطيسي سيار حمل خواهند كرد.
به علت اين ويژگي‌ها، موتور خطي اغلب در پيشرانه قطار مگليو به كار مي‌رود هر چند كه مي‌توان صرف نظر از پرواز مغناطيسي از آنها استفاده كرد، مانند استفاده در فن‌آوري انتقال پيشرفته و سريع نور كه در سيستم ترن آسماني ونكوور ، Scarborough RT تورنتو، ترن هوايي فرودگاه JGK نيويورك و Putra RTL كووالالامپور به كار مي‌رود. از اين فن‌آوري با تغييراتي در برخي از قطار‌هاي بازي نيز استفاده مي‌شود.
موتورهاي خطي عمودي نيز براي مكانيسم‌هاي بالابر در معدن هاي عميق پيشنهاد شده است.

شتاب بالا

موتورهاي خطي شتاب بالا براي كاربرهاي متعددي پيشنهاد شده‌اند. به علت اينكه مهمات ضد زرهي كنوني بايستي گلوله‌هاي كوچكي با انرژي جنبشي بسيار بالا باشند يعني دقيقاً آنچه كه اين موتورها فراهم مي‌كنند، از آنها به عنوان تسليحات استفاده شده‌ است. اين موتورها همچنين براي استفاده در پيشرانه فضا پيماها به كار گرفته مي‌شود. در چنين شرايطي به اين موتورها راه‌اندازهاي جرمي گفته مي‌شود. ساده‌ترين روش استفاده از راه‌انداز جرمي براي پيشرانه فضا پيما، ساخت يك راه‌انداز جرمي بزرگ است كه بتواند محموله را تا سرعت گريز شتاب دهد.
طراحي موتورهاي شتاب بالا به دلايل متعددي مشكل است. آنها مقادير بزرگ انرژي را در مدت زمان كوتاه نياز دارند. كه براي هر پرتاب در فضا نياز به 300GJ در مدت زمان كمتر از يك ثانيه دارد. ژنراتور ها ي الكتريكي معمولي براي چنين نوع از باري طراحي نشده‌اند اما روش‌هاي ذخيره انرژي الكتريكي كوتاه مدت را مي‌توان مورد استفاده قرار داد. خازن ‌ها پر حجم و گران هستند اما مي‌توانند به سرعت مقادير بزرگ انرژي را فراهم كنند. ژنراتور ها ي هم قطب را مي‌توان براي تبديل سريع انرژي جنبشي يك چرخ طيار به انرژي الكتريكي به كار برد. موتورهاي خطي شتاب بالا نيازمند ميدان‌هاي مغناطيسي بسيار قوي‌اي نيز هستند، در واقع ميدان‌هاي مغناطيسي اغلب آنقدر قوي اند كه اجازه استفاده از ابر رساناها را نمي‌دهند. اما با طراحي دقيق مي‌توان اين مشكل را حل كرد.
دو طرح متفاوت پايه‌اي از موتور‌هاي خطي شتاب بالا ابداع شده است: تفنگ‌هاي ريلي و تفنگ هاي كويلي.

موتورهاي فرمان يار DC بدون جاروبك

یک سرو موتور، یا یک موتورDC یا AC یا یک موتور DC بدون جاروبک می‌باشد که ترکیب شده با یک دستگاه تعیین محل موقعیت (کدبردار دیجیتالی). سروو موتورها در ربات‌ها کاربرد خیلی زیادی دارند. این موتورها کوچک ولی نسبت به اندازه‌شان بسیار پرقدرت می‌باشند. موتور DC بدون جاروبک یک موتورDC معمولی نیست، اما یک ماشین سنکرون آهنربای دائم است. این نام بردن واقعی است زیرا مشخصات عملیاتی آن همانند همان موتورهای DC شنت با جریان میدان ثابت است.

موتورهاي پله‌اي

نوع خاصی از موتور سنکرون که برای چرخیدن محور به اندازه یک زاویه خاص برای همه پالس‌های الکتریکی که از واحد کنترل کننده خودش دریافت می‌کند، در نظر گرفته شده است. نوعی از پله‌ها 5/7 یا 15 درجه در هر پالس محور را می‌چرخانند. این است یک موتور که می‌تواند با دو دستورالعمل بچرخد، حرکت کند در زاویه‌‌هایی با فواصل کوچک و دقیق،گشتاور موجود در سرعت صفر را تحمل می‌کند و با مدار دیجیتالی کنترل می‌شود. حرکت می‌کند در زاویه‌های دقیق با فواصل کوچک معلوم به عنوان گام، در پاسخ به استفاده از پالس‌های دیجیتالی به مدار راه‌انداز الکتریکی. به طور کلی، این قبیل موتورها با گام‌هایی در هر دور ساخته می‌شوند. گام‌های موتورها دو قطبی هستند که نیاز به دو منبع قدرت دارند با تک قطبی هستند که تنها نیاز به یک منبع قدرت دارند.

موتورهاي يونيورسال

موتورهای یونیورسال موتورهای چرخشی هستند شبیه به موتورهای DC اما طراحی شده‌اند برای ولتاژ DC با AC تکفاز. سیم‌پیچی‌های استاتور و رتور این موتورها به صورت سری بین کموتاتور رتور متصل شده‌اند. بنابراین موتورهای یونیورسال همچنین معروف هستند به موتورهای AC سری یا یک موتور با کموتاتور AC. موتورهای یونیورسال می‌توانند کنترل شوند با راه‌انداز زاویه فاز و یا راه‌اندازهای برشگر.
موتورهای یونیورسال یک مشخصه گشتاور- سرعت با افت زیاد از یک موتور DC را دارد.

نمونه کاربرد در جاروبرقی، دریل و وسایل آشپزخانه
موتور القايي تك فاز

چندین نوع موتور القایی تک فازکه امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد، وجود دارد. به طور اساسی آنها یکسان هستند مگر برای وسایل راه‌اندازی. آنها طبقه‌بندی می‌شوند به : موتور‌های القایی با انشقاق فاز، موتور با استارت خازنی.

معيارهاي انتخاب موتور

1-دردست بودن منبع تغذیه
2- شرط یا عوامل راه اندازی
3-مشخصه‌های راه اندازی (گشتاور – سرعت) مناسب
4-سرعت عملکرد کار مطلوب
5- قابلیت کارکردن به جلو و عقب
6- مشخصه‌هی شتاب (وابسته به بار)
7- بازده مناسب در بار اسمی
8-توانایی تحمل اضافه بار
9-اطمینان الکتریکی و حرارتی
10-قابلیت نگهداری و عمر مفید
11-ظاهر مکانیکی مناسب (اندازه، وزن،‌ میزان صدا، محیط اطراف)
12- پیچیدگی کنترل و هزینه

چند نوع موتور القایی
موتور القايي AC فاز شكسته

1. موتور القايي با استارت خازني
2. موتورهاي AC القايي با خازن دائمي اسپليت
3. موتورهاي AC القايي استارت با خازن/ كاركرد با خازن

موتور القايي AC فاز شكسته

موتور فاز شكسته همچنين به عنوان Induction start/Induction run (استارت القايي/كاركرد القايي)هم شناخته مي شود كه دو پيچه دارد.پيچه استارت از سيم نازكتر و تعداد دور كمتر نسبت به پيچه اصلي براي بوجود آوردن مقاومت بيشتر ساخته شده است.همچنين ميدان پيچه استارت در زاويه اي غير از آنچه كه پيچه اصلي دارد قرار مي گيرد كه سبب آغاز چرخش موتور مي شود.پيچه اصلي كه از سيم ضخيم تري ساخته شده است موتور را هميشه درحالت چرخش باقي نگه مي دارد.
تورك آغازين كم است مثلا 100 تا 175 درصد تورك ارزيابي شده.موتور براي استارت جرياني زياد طلب مي كند.تقريبا 700 تا 1000 درصد جريان ارزيابي شده.تورك بيشينه توليد شده نيز در محدوده 250 تا 350 درصد از تورك براوردشده مي باشد.
كاربريهاي خوب براي موتورهاي فاز شكسته شامل سمباده (آسياب) هاي كوچك , دمنده ها و فنهاي كوچك و ديگر دستگاههايي با نياز به تورك آغازين كم با و نياز به قدرت 1/20 تا 1/3 اسب بخار مي باشد.از استفاده از اين موتورها در كاربريهايي كه به دوره هاي خاموش و روشن و گشتاور زياد نيازدارند خود داري نماييد.

موتور القايي با استارت خازني

اين نوع , موتور اصلاح شده فاز شكسته با خازني سري با آن براي بهبود استارت است.همانند موتور معمولي فاز شكسته اين نوع موتور يك سوئيچ گريز از مركز داشته كه هنگامي كه موتور به 75 درصد سرعت ارزيابي شده مي رسد , پيچه استارت را از مدار خارج مي نمايد.از آنجا كه خازن با مدار استارت موازي است , گشتاور استارت بيشتري توليد مي كند , معمولا در حدود 200 تا 400 درصد گشتاور ارزيابي شده.و جريان استارت معمولا بين 450 تا 575 درصد جريان ارزيابي شده است.كه بسيار كمتر از موتور فاز شكسته و بعلت سيم ضخيمتر در مدار استارت است.
نوع اصلاح شده اي از موتو با استارت خازني ، موتور با استارت مقاومتي است.در اين نوع موتور خازن استارت با يك مقاومت جايگزين شده است.موتور استارت مقاومتي در كاربريهايي مورد استفاده قرار مي گيرد كه ميزان گشتاور استارتينگي كمتر از مقداري كه موتور استارت خازني توليد مي كند لازم است.صرف نظر از هزينه اين موتور امتيازات عمده اي نسبت به موتور استارت خازني ندارد.
اين موتورها در انواع مختلف كاربريهاي پولي و تسمه اي مانند تسمه نقاله هاي كوچك , پمپها و دمنده هاي بزرگ به خوبي بسياري از خود گردانها و كاربريهاي چرخ دنده اي استفاده مي شوند.

موتورهاي AC القايي با خازن دائمي اسپليت

اين موتور (PSC) نوعي خازن دائما متصل به صورت سري به پيچه استارت دارد.اين كار سبب آن ميشود كه پيچه استارت تازماني كه موتور به سرعت چرخش خود برسد بصورت پيچه اي كمكي عمل كند.از آنجا كه خازن عملكرد اصلي , بايد براي استفاده مداوم طراحي شده باشد , نميتواند توان استارتي معادل يك موتور استارت خازني ايجاد نمايد.گشتاور استارت يك موتور (PSC) معمولا كم و در حدود 30 تا 150 درصد گشتاور ارزيابي شده است.موتورهاي (PSC) جريان استارتي پايين , معمولا در كمتر از 200 درصد جريان برآورد شده دارند كه آنها را براي كاربريهايي با سرعتهاي داراي چرخه هاي خاموش روشن بالا بسيار مناسب مي سازد.
موتورهاي PSC امتيازات فراواني دارند.طراحي موتور براحتي براي استفاده با كنترل كننده هاي سرعت ميتواند اصلاح شود.همچنين مي توانند براي بازدهي بهينه و ضريب توان بالا در فشار برآورد شده طراحي شوند.آنها به عنوان قابل اطمينان ترين موتور تك فاز مطرح ميشوند.مخصوصا به اين خاطر كه به سوئيچ گريز از مركز نيازي ندارند.
موتورهاي PSC بسته به طراحيشان كاربري بسيار متنوعي دارند كه شامل فنها , دمنده ها با نياز به گشتاور استارت كم و چرخه هاي كاري غير دائمي مانند تنظيم دستگاهها (طرز كارها) , عملگر درگاهها و بازكننده هاي درب گاراژها ميشود.

موتورهاي AC القايي استارت با خازن/ كاركرد با خازن

اين موتور , همانند موتور با استارت خازن , خازني از نوع استارتي در حالت سري با پيچه كمكي براي گشتاور زياد استارت دارد.همچنين مانند يك موتور PSC خازني از نوع كاركرد كه دركنار خازن استارت در حالت سري با پيچه كمكي است كه بعد از شروع به كار موتور از مدار خارج مي شود.اين حالت سبب بوجود آمدن گشتاوري در حد اضافي مي شود.
اين نوع موتور مي تواند … و بازده بيشتر طراحي شود.اين موتور بخاطر خازنهاي كاركرد و استارت و سوئيچ گريز از مركز آن پرهزينه است.
اين موتور مي تواند در بسياري از كاربريهايي كه از هرموتور تك فاز ديگري انتظار ميرود استفاده شود.اين كاربريها شامل ماشينهاي مرتبط با چوب , كمپرسورهاي هوا , پمپ های آب فشار قوي , پمپ های تخليه و ديگر كاربردهاي نيازمند گشتاورهاي بالا در حد 1 تا 10 اسب بخار مي شوند.