• بازدید : 34 views
  • بدون نظر
این فایل در ۲۳صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

موتورهاي القايي بخصوص موتورهاي قفس سنجابي مزايايي نسبت به موتورهاي DC دارند . از مواردي نظير نياز به نگهداري كمتري , قابليت اطمينان بالاتر , هزينه, وزن , حجم و اينرسي كمتر , راندمان بيشتر , قابليت عملركد در محيط هاي با گرد و غبار و در محيط هاي قابل انفجار را مي توان نام برد. مشكل اصلي موتورهاي DC وجود كموتاتور و جــاروبك است , كه نگهداري زياد و پر هزينه و نامناسب بودن عملكرد موتور در محيط هاي بار گرد و غبار بالا و قابل انفجار را بدينال دارد. با توجه به مزاياي فوق در تمامي كاربردهاي , موتورهاي القايي بطور وسيع بر ساير موتورهاي الكتريكي ترجيح داده مي شوند . با اينحال تا حدي پيش از موتورهاي القايي فقط در كاربردهاي سرعت ثابت استفاده شده است . و در كابردهاي سرعت متغيير موتورهاي DC ترجي داده شده اند. اين امر ناشي از آن است كه روشهاي مرسوم در كنترل سرعت و موتوهاي القايي هم غير اقتصادي و هم داراي راندمان كم بوده است
با بهبود در قابليت ها و كاهش در هزينه تريستورها و اخيراً در ترازيستورهاي قدرت و GTO ها امكان ساخت محركه هاي سرعت متغيير با استفاده از موتورهاي القايي بوجود آمده است كه در برخي موارد حتي از نظر هزينه و عملكرد از محركه هاي با موتور DC نيز پيشي گرفته اند. در نتيجه اين پيشرفت ها , محركه هاي موتورهاي القايي در برخي كاربردهاي سرعت متغيير بجاي محركه هاي DC مورد استفاده قرار گرفته اند . پيش بيني مي شود در آينده موتورهاي القايي بطور گسترده در محركه هاي سرعت متغيير مورد استفاده قرار خواهند گرفت . 
راه اندازي : 
زمانيكه موتور القايي بطور مستقيم به ولتاژ خط متصل مي شود . جريان راه اندازي بزرگي را مي كشد. در شرايطي كه امپدانس داخلي منبع تغذيه بزرگ و يا ظرفيت جريان خروجي آن محدود باشد و راه اندازي موتور موجب افت ولتاژ خط مي شود . در نتيجه ساير بارهاي متصل به آن منبع تغذيه دچار اشكال مي گردند . لذا لازم است . با استفاده از روشهايي جريان راه اندازي محدود شود . رفتار موتورهاي فقس سنجابي در شـــــرايط راه اندازي با توجه به نوع آن (كلاس موتور ) متفاوت مي باشد. راه اندازي موتورهاي روتور ســـــيم پيــــچي شده با افزايش مقاومت خارجي روتور انجام مي شود و جريان راه اندازي نيز محدود مي شود . روش هاي ديگري هم وجود دارد كه هم در مورد موتورهاي قفس سنجابي و هم در مورد روتور سيم بندي شده كاربرد دارند . بطور مثال مي توان از كاهش ولتاژ تغذيه , تغيير فركانس استاتور و يا افزايش امپدانس استاتور نام برد. در موتورهاي رتور سيم بندي شده همچنين از تزريق ولتاژ در مدار رتور نيز به منظور كاهش جريان راه اندازي مي توان استفاده نمود . از اين روشها بجز روش افزايش امپدانس استاتور در كنترل سرعت موتورها نيز استفاده مي شود كه در قسمت هاي بعدي مورد بحث قرار مي گيرند . از روشهاي متعارف كاهش جريان را اندازي , كاهش ولتاژ تغذيه است كه توسط كليه ستاره ـ مثلث و يا اتوترانس انجام مي شود . با تغيير سيم بندي از مثلث به ستاره وجريان و راه اندازي با ضريب ۳/۱ و گشتاور راه اندازي با ضريب۳/۱ تقليل مي يابند . موتورهاي بزرگ معمولاً با دو سيم بندي در استاتور طراحي مي شوند. بطوريكه در حالت عادي معمولاً هر دو سيم بندي بطور موازي در مدار قرار مي گيرند و در طي مرحله راه اندازي فقط يكي از سيم بندي در مدار قرار مي گيرند . اين كار باعث افزايش امپدانس معادل موتور شده و در نتيجه جريان راه اندازي محدود مي شود . اين روش بنام روش راه اندازي با سيم بندي كسر (PORT WINDING STARTING) ناميده مي شود . 
ترمز الكتريكي :
در بخش هاي گذشته ضرورت استفاده از ترمز الكتريكي مورد بررسي قرار گرفت . همانند موتورهاي DC روشهاي متفاوتي در ترمز الكتريكي موتورهاي القايي مورد استفاده قرار مي گيرند . كه به سه دسته زير تقسيم مي شوند :
۱- ترمز ژنراتوري 
۲- ترمز با معكوس كردن تغذيه 
۳- ترمز ديناميكي يا رئوستايي 
۱- در حالت ترمز ژنراتوري ماشين القايي همانند ژنراتور آسنكرون رفتار مينمايد و انرژي مكانيكي ناشي از بار و موتور به انرژي الكتريكي تبديل مي شود. انري فوق به منبع تغذيه باز گردانده مي شود كه مي توان از آن بطور مفيد استفاده نمود. واضع است كه اگر منبع تغذيه امكان جذب انرژي بازگشتي ناشي از ترمز الكتريكي را نداشته باشد عملكرد محركه در حالت ترمز ژنراتوري عملي نخواهد بود . زمانيكه سرعت موتور در بالاتر از سرعت سنكرون قرار مي گيرد . سرعت نسبي بين ميدان گردان رتور و استاتور منفي است . لذا ولتاژ و جهت جريان رتور عكس حالت موتوري خواهد گرديد. بنابراين جهت جريان استاتور نيز عكس مي گردد تا تعادل آمپر دور فاصله هوايي حفظ گردد. در نتيجه جهت قدرت الكتريكي نيز تغيير كرده و قدرت از سوي ماشين به منبع تغذيه جاري مي شود و موتور همانند يك ژنراتور القايي عمل نمايد . جريان مغناطيس كنندگي مورد نياز براي ايجاد ميدان گردان از منبع تغذيه استاتور تامين مي شود. لذا عملكرد ژنراتور القايي امكانپذير نمي باشد . مگر آنكه استاتور به منبع تغذيه متصل باشد براي قرار گرفتن در شرايط ترمز ژنراتوري لازم است سرعت موتور از سرعت سنكرون بيشتر باشد . زماني كه استاتور به منبع تغذيه با فركانس ثابت متصل باشد . حالت ژنراتوري تنها با افزايش سرعت موتور به بالاتر از سرعت سنكرون امكان پذير مي گردد . ولي درصورتي كه از منبع فركانس متغيير استفاده شود. مي توان فركانس منبع را به گونه اي تنظيم نمود كه سرعت ميدان گردان همواره از سرعت موتور كوچكتر باشد .بنابراين ترمز ژنراتوري تا سرعت هاي كم عملي خواهد بود . زمانيكه با استفاده از ترمز ژنراتوري سرعت بارهاي فعال ثــابت نــگاه داشته مي شود افت كوتاه مدت ولتاژ تغذيه و يا افزايش لحظه اي گشتاور بار ممكن است نقطه كار را به ناحيه ناپايدار ببرد. لذا براي حفظ ايمني در چنين وضعيتي از ترمز مكانيكي در كنار ترمز ژنراتوري استفاده مي شود تا از افزايش شديد سرعت جلوگيري بعمل آيد. در روش ديگر از خازن كه با موتور سري مي شود استفاده مي شود . اين عمل باعث مي شود گشتاور ترمزي افزايش يابد . اگر از موتور با رتور سيم بندي شده استفاده شود. افزايش مقاومت روتور محدود ناحيه پايدار را افزايش مي دهد.
۲- در اين حالت S>1 مي باشد . اگر موتور به تغذيه با توالي مثبت متصل شود . S>1 وقتي بدست مي آيد كه رتور در جهت عكس ميدان استاتور دوران نمايد. از آنجايي كه سرعت نسبي ميدان گردان روتور و استاتور مثبت است, گشـــتاورمــــوتور مثــبت است و موتور قدرت الكتريكي را از منبع جذب مي¬نمايد. چون موتور در جهت عكس دوران مي كند يك گشتاور مثبت حالت ترمزي را ايجاد مي كند , قدرت مكانيكي بار و اينرسي موتور با قدرت الكــتريكتــي تبــديل شده و همچنين قدرت تغذيه شده توسط منبع در مقاومت هاي موتور بصورت حرارت تلف مي شود . بنابراين در اين روش تمامي انرژي ترمزي بصورت حرارتي تلف مي شود . لذا اين روش يك روش بي بازده است . با ولتاژ توالي منفي وقتي موتور در جهت مثبت دوران كند. تغيير توالي ولتاژ استاتور باعث ايجاد حالت ترمزي مي شود. تغيير توالي ولتاژ استاتور با جابجايي دو فاز تغذيه به سادگي انجام مي شود. گشتاور موتور در سرعت صفر مخالف صفر است لذا براي توقف كامل موتور. در نزديكي يا روي سرعت صفر بايستي موتور از تغديه جدا شود . بنابراين لازم است از عناصر و يا وسايلي براي تشخيص صفر شدن سرعت و قطع موتور از منبع استفاده شود . چرا كه در غير اين صورت موتور در جهت عكس شروع به شتاب گيري مي كند . لذا بطور كلي اين روش براي حالت توقف كامل مناسب نيست بلكه در جهت عكس شروع به شتاب گيري مي كند . لذا بطور كلي اين روش براي حالت توقف كامل مناسب نيست بلكه براي تغيير جهت گردش موتور مناسب است . 
۳- در اين روش موتور از منبع تغذيه AC قطع و به منيع تغذيه DC متصل مي شود . جريان DC كه در سيم بندي استاتور جاري مي شود . ميدان مغناطيسي ساكن را در فاصله هوايي ايجاد مي كند . اختلاف سرعت ميان ميدان ساكن استاتور و ميدان گرداني ايجاد مي كند كه در جهت عكس حركت روتور دوران مي نمايد تا ميدان نتيجه آن نسبت به استاتور ساكن گردد . لذا بواسطه آنكه دو ميدان گردان رتور و استاتور ساكن مي گردند و جريان رتور معكوس حالت موتوري مي باشد لذا در كليه سرعتهاي گشتاور ترمزي ايجاد ميگردد در سرعت صفر ( در حالت سكون ) گشتاور ترمزي صفر مي گردد . مقدار جريان DC كه در استاتور جاري است به مقاومت استاتور , كه داراي مقدار كوچكي , بستگي دارد لذا براي محدود ساختن جريان در حد مجاز يك ولتاژ DC كوچك كافي است . براي اين منظور از ترانس كاهنده و پل ديودي استفاده مي شود . در شرايطي كه گشتاور ترمزي كنترل شده اي مورد نياز باشد ( گشتاور ترمز متغيير با سرعت ) از پل تريستوري بجاي پل ديودي استفاده مي شود . در شرايطي كه به ترمز سريع نياز باشد گشتاور ترمزي بزرگي توليد شود. لذا در اين حالت جريان استاتور مي تواند تا ده براي جريان نامي نيز براي مدت كوتاه افزايش يابد. اما به محض توقف موتور بايستي منبع قطع شود يا جريان به زير جريان نامي تقليل يابد . در غير اينصورت موتور دچار اضافه حرارت خواهد شد . 
كنترل سرعت : 
در اين بخش اصول كنترل سرعت محركه هاي الكتريكي كه در آنها از مبدل هاي نيمه هادي كنترل شده استفاده مي شود. مورد بررسي قرار مي گيرد. روشهاي مرسوم عبارتنداز:
۱- كنترل با منبع ولتاژ متغير فركانس ثابت 
۲- كنترل با منبع  ولتاژ فركانس متغير 
۳- كنترل مقاومت رتور 
۴- كنترل از روش تزريق ولتاژ در مدار رتور
روشهاي ۳ و ۴ فقط در موتورهاي رتور سيم بندي شده قابل استفاده هستند . 
۱- گشتاور فاصه هوايي در موتورهاي القايي منتاسب با مجذور ولتاژ تغذيه است . شكل كلي منحني هاي سرعت گشتاور مشابه است ولي با مجذور ولتاژ تغيير مي نمايد . كنترل سرعت با تغيير ولتاژ تغذيه به گونه اي انجام مي شود كه در سرعت مورد نظر گشتاور بار بوسيله موتور تامين مي شود . از آنجايي كه افزايش ولتاژ به بالاتر از ولتاژ نامي مجاز نمي باشد بنابراين در اين روش افزايش سرعت تا سرعت نامي امكان پذير است. چون گشتاور در لغزش مشخص با مجذور ولتاژ متناسب است لذا جريان رتور مستقيماً متناسب با ولتاژ تفذيه است. در نتيجه نسبت گشتاور به جرسان با كاهش ولتاژ تغذيه كاهش مي يابد . همچينين گشتاور موجود براي يكي بارگذاري حرارتي مشخص براي موتور كاهش مي يابد . گشتاور شكست نيز با مجذور ولتاژ كم مي شود . بنابراين بهره برداري در سرعت هاي پايين و با شرايط حرارتي طبيعي موتور در صورتي امكان پذير است كه گشتاور بار بار كاهش شرعت تقليل بايد بطور مثال مي توان به بارهاي پنكه اي بعنوان اين دسته از بارهاي متغيير اشاره نمود . براي داشتن محدوده وسيعي از تغييرات سرعت لازم است از موتورهاي با لغزش نامي بالا استفاده شود . بنابراين موتورهاي كلاس D افقي سنجابي با لغزش بين ۱۰ تا ۲۰ درصد يا بار نامي و يا موتورهاي رتور سيم بندي شده با مقاومت خارجي بالا بكار گرفته مي شوند . در موتورهاي روتور سيم بندي شده بواسطه آنكه تلفات مسي رتور در مقاومت خارجي ايجاد ايجاد مي شود نسبت به موتورهاي كلاس D مناسب تر مي باشند . لذا مي توان از موتورهاي كوچكتري نيز استفاده نمود . 
۲- سرعت سنگرون مستقيماً با فركانس تغذيه متناسب است لذا با تغيير فركانس تغذيه سرعت موتور به كمتر و بيشتر از سرعت نامي تغيير مي نمايد . ولتاژ القايي E متناسب با حاصل ضرب فركانس و شار فاصله هوايي است . اگر از لغت ولتاژ استاتور طرف نظر شود مي توان ولتاژ ورودي موتور را متناسب با حاصل ضرب شار و فركاس در نظر گرفت اگر فركانس بدون هيچ تغيير در ولتاژ تغذيه كاهش يابد شار فاصله فاصله هوايي افزايش مي يابد . موتورهاي القايي به گونه اي طراحي شوند كه در نزديكي ناحيه زانويي منحني اشباع مغناطيسي قرار گريند . بناباين افزايش شار باعث مي گردد كه موتور با اشباع مواجه شود كه در نتيجه , منجر به افزايش جريان مغناطيسي , افزايش تلفات هسته , ايجاد هارمونيك در شكل موج جريان و ولتاژ و افزايش نويز صورتي مي گردد همانطور كه افزايش شار باعث بروز شكلات ناشي از اشباع ميگردد. كاهش شار نيز مناسب نمي باشد زيرا ظرفيت گشتاور موتور تقليل مي يابد . لذا تغيير فركانس با تغيير ولتاژ تغذيه همراه است به گونه اي كه شار در موتور ثابت باقي بماند. افزايش فركانس به بيش از فركانس اصلي در ولتاژ ثابت انجام مي شود . 
۳- در گشتاور بار مشخص , سرعت موتور با افزايش مقاومت رتور كاهش مييابد . ولي سرعت بي باري موتور از تغييرات مقاومت رتور تاثير نمي پذيرد . با كاهش سرعت روتور راندمان موتور و لتفاتت مسي رتور به ترتيب كاهش و افزايش مي يابند . لذا روش كنترل مقاومت روتور همانند روش تغيير ولتاژ تغذيه موتور از نقطه نظر تلفات روش غير مفيدي مي باشد  با اينحال سبت به روش كنترل تغذيه مزاياي دارد . از جمه ايجاد گشتاور ثابت و نسبت گشتاور به جريان بالا را مي توان نام برد . كنترل مقاومت رتور با استفاده از يك پل ديودي و يك برشگر پياده سازي مي شود .
۴- فرض مي كنيم ولتاژ تزريق  شده در فاز رتور باشد . حالت بي باري ايده آل را در نظر مي گيريم كه در آن جريان I بايستي صفر باشد . اگر V  جود نداشته باشد جريان I در صورتي صفر است كه موتور در سرعت سنكرون قرار داشته باشد . سرعت موتور در بي باري تا تغيير ولتاژ V از صفر تا E/AT1 به ترتيب از سرعت سنكرون تا سكون تغيير مي نمايد . همچنين اگر V معكوس شود S منفي بوده و در نتيجه سرعت بي باري مي تواند از سرعت سنكرون نيز بالاتر رود . در اين شرايط سرعت نسبي بين ميدان گردان استاتور و ميدان گردان روتور نسبت به حالت موتوري در زير سرعت سنكرون معكوس مي باشند . نتيجتاً جهت و توالي ولتاژ القايي رتور معكوس مي شود . بنابراين براي كار در بالاتر از سرعت سنكرون هم پلاريته و هم توالي فاز ولتاژ تزريق شده به رتور بايستي عوض شوند . همچنين با تغيير شرعت , فركانس ولتاژ اتلقايي رتور نيز عوض مي شود . لذا ولتاژ تزريق شده به روتور بايستي فركانس ولتاژ القايي استاتور را دنبال نمايد.
كنترل با كنترل كننده هاي ولتاژ AC تغييرات ولتاژ تغذيه توسط كنترل كننده ولتاژ AC بدست مي آيد . لازم به يادآوري است كه اين كنترل كننده از يكي منبع AC ثابت يك ولتاژ AC متغيير فركانس ثابت ايجاد مي كند . با اينجال در اين تبديل ضريب قدرت كوچك است و مقدار قابل ملاحظه اي از هارمونيك ها نيز در ولتاژ خروجي كنترل كننده ايجاد مي شود . با كاهش ولتاژ خروجي , ضريب قدرت كاهش و محتويات هارمونيكي افزايش مي يابند . افزايش هارمونيك هات باعث افزايش تلفات و افت ظرفيت موتور ميشوند . گشتاور موتور كه در ولتاژهاي پايين كوچك است كاهش بيشتري مي يابد . 
موتورهايي القايي كه با كنترل كننده هاي ولتاژ AC كنترل مي شوند در بارهاي پنكه اي پمپ ا و جرثقيل ها بكار گرفته مي شوند . از كنترل كننده هاي ولتاژ AC در راه اندازي موتورهاي القايي نيز استفاده مي شود . بدليل كنترل غير پله اي ولتاژ موتور و انعطاف پذيري كنترل ناشي از پايين بودنقدرت مدار كنترلي كنترل كننده هاي ولتاژ AC در راه اندازي مزاياي بيشتري نسبت به روشهاي راه اندازي مرسوم همچون راه اندازي با اتوترانسفورمر , راه اندازي با كليه ستاره ـ مثلث و غيره دارند . بري از مزايا عبارتند از : شتاب گيري و كاهش سرعت يكنواخت سادگي در پياده سازي كنترل جريان , حفاظت آسان در مقابل تك فاز كار كردن يا كار بصورت نامتقارن , نياز به نگهداري كمتر در كاربردهايي كه راه اندازي و توقف مكرر خودكار دارند عدم حضور جريان هاي هجومي كه در زمان قطع و وصل ولتاژ خط در اتوترانسفورماتور و راه اندازي ستاره ـ مثلث وجود دارند . هنگاميكه شرايط كاري مناسب هستند. در راه اندازي با كنترلب كننده هاي ولتاژي AC صرفه جويي انرژي هم وجود دارد چونكه موتور را مي توان با ولتاژ بهينه تغذيه نمود. در چنـــين كاربــردهايي كنترل ولتاژ براي كاهش تلفات است نه براي كنترل سرعت. صرفه جويي در انرژي به سه عامل بستگي دارد : بارگذاري موتور , دامنه ولتاژ اعمال شده و كيفيت ساختماني موتور صرفه جويي در انرژي در حالت موتورهاي تك فاز بيش از موتورهاي سه فاز 
محركه هاي موتور القايي كنترل شده با فركانس : 
در بــــخش هــاي قبل دريافتيم كه با كنترل فركانس موتوراي القايي قفس سنجابي مشخصه هاي ناسبي در شرايط دائم و گذرا بدست مي آيد . يك موتور القايي قفس سنجابي زير نسبت به يك موتور DC دارد . از جمله قيمت ارزان , طول عمر زياد ,. استحكام و قابليت اطمينان بالا را مي توان نام برد . ساختمان رتور موتور فوق سنجابي بگونه اي است كه مي توان آن را در سرعت , قدرت و ولتاژ بالاتر طراحي نود . با اينحال هزينه سيستم كنترل فركانس متغيير به مراتب بيش از هزينه يكسو كننده قابل كنترل ميباشد. در كاربردهاي خاص كه نياز به تعمير و نگهداري نبايستي وجود داشته باشد همچون كاربرد در تاسيسات زير دريايي و زير زميني و همچنين كاربرد در محيط هاي قابل انفجار و آلوده نظير معادن و صانيع شيميايي استفاده از محركه هاي القايي با فركانس متغيير عموميت پيدا كردن است . در اين بخش محركه هاي فركاني متغيير مورد بررسي قرار مي گيرند كه در آنها از مبدلهاي نيمه هادي قدرت استفاده مي شود . اين مبدلها به ۳ دسته زير تقيبم بندي مي شوند . 

عتیقه زیرخاکی گنج