الکتروموتور سه فاز توان بالاتری ایجاد می کند و جزء الکتروموتور های القایی به شمار می رود که در صنعت کاربردهای بسیار زیادی دارد. معمولا بیشتر الکتروموتور سه فاز های موجود در صنعت از نوع قفسه سنجابی هستند و با توان های از1.3 اسب بخار تا چند صد اسب بخار تولید می شوند. قیمت مناسب ، کاربرد آسان ، هزینه بهره وری مناسب و طراحی مستحکم از مزایای ویژه برای الکتروموتور سه فاز به شمار می رود. در این مقاله از پیکاتک به معرفی و بررسی الکتروموتور سه فاز می پردازیم.
الکتروموتور سه فاز چیست ؟
الکتروموتور سه فاز به موتور های الکتریکی گفته می شود که بر خلاف الکتروموتور تکفاز که تنها از فاز و نول برای کارکرد بهره می گیرد، باید برای ایجاد نیروی مکانیکی به برق سه فاز متصل شود. این نوع الکتروموتور، برای ایجاد نیروی مغناطیسی چرخان مورد نیاز، از اختلاف فاز موجود بین سه فاز تغذیه مجزا کمک می گیرد. الکتروموتور نوعی ماشین است که انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. ایده کلی بر این اساس است که وقتی که یک هادی حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد نیرویی بر روی آن هادی حامل جریان از سوی میدان مغناطیسی اعمال می شود . اغلب موتورهای الکتریکی دوار هستند .اما موتور خطی هم وجود دارند. هر موتور الکتریکی دوار از دو بخش متحرک و محرک تشکیل شده است .که به بخش متحرک روتور و به بخش ثابت که معمولا درون موتور قرار دارد استاتور یا ایستانه نیز می گویند .در یک الکترو موتور ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیروی است که توسط میدان مغناطیسی ایجاد ایجاد شده در استاتور است به حول محور خود می چرخد هر الکترو موتور بر اساس ساختارش توسط برق جریان مستقیم DC و یا جریان متناوب AC تغذیه می گردد.
ویژگیهای الکتروموتور سه فاز
همانطور که می دانید، الکتروموتور از روتور و استاتو تشکیل می شود. روتور که بخش دوار می باشد، از یک هسته ی مسی تشکیل شده و سیم پیچ ها روی آن پیچیده می شوند. میدان مغناطیسی دوار، باعث القای الکترومغناطیس در روتور می شود و نهایتا جریان الکتریکی را ایجاد می نماید. به دنبال ایجاد شدن جریان الکتریکی در الکتروموتور سه فاز، الکتروموتور در جهت میدان مغناطیسی متعادل به گردش در آمده و نیروی مکانیکی به وجود می آورد. از آنجایی که الکتروموتور سه فاز، از سه فاز R، S، T برای عملکرد استفاده می کند، در نتیجه قادر است توان بیشتری نسبت به الکتروموتور،تکفاز ایجاد نماید. این نوع الکتروموتور ها را از توان های بسیار پایین تا توان های بسیار بالا (چند صد اسب) طراحی و تولید می کنند. همچنین بیشتر الکتروموتورهای سه فاز، از نوع قفس سنجابی می باشند و با برخورداری از ویژگی هایی همچون کاربرد آسان، قیمت مقرون به صرفه، هزینه بهره برداری کم و استحکام مناسب و ظاهری مناسب از نظر طراحی، در بسیاری از صنایع بیشتر از سایر موتور های الکتریکی به کار برده می شوند.امروزه درایو الکتروموتور های سه فاز القایی برای موارد زیر طراحی شده و تقریبا تمامی نیازها با کاربردهای صنعتی و غیر صنعتی را پوشش می دهند.
- جهت کنترل سرعت
- جهت کنترل گشتاور
- جهت کنترل موقعیت
- حرکت آرام
- بار افزایشی
- پیکربندی های سفارشی
ساختار الکتروموتور سه فاز
ساختار الکتروموتور،سه فاز به شرح زیر است
- استاتور
- سیم پیچ
- رتور
- رتور قفسی
- رتور سیم پیچی شده
استاتور
استاتور ماشین القایی، شامل بدنه، هسته مغناطیسی، سیم پیچ ها و یاتاقان های سر و ته می باشد. هسته استاتور، مجموعه ای از ورق های فولادی است که دارای شیار در سطح داخلی آن مطابق شکل می باشد که پس از قرار گرفتن در کنار هم تشکیل یک حجم استوانه ای توخالی را می دهد. سیم پیچ های سه فاز ماشین القایی در داخل همین شیارها قرار می گیرند. در ماشین های القایی به دلیل تلفات هیسترزیس، جنس هسته باید از فولاد الکتریکی با پسماند کم انتخاب شود تا تلفات هیسترزیس ماشین به حداقل ممکن برسد. همچنین برای کاهش تلفات فوکو نیز از روش ورق، ورق کردن هسته بهره می گیرند. ابعاد هسته استاتور به گونه ای است که به راحتی در بدنه فولادی، چدنی یا آلومینیومی استاتور محکم می شود این بدنه به صورت پره دار ساخته می شود تا برای تهویه بهتر، سطح تماس بیشتری با هوای محیط (سطح بیرونی) خود داشته باشد.وظیفه بدنه، پوشش نهایی ماشین القایی می باشد که هسته و سیم پیچ ها را در خود جای داده است و ضمن محافظت ماشین در برابر ورود اجسام خارجی امکان نصب ماشین را فراهم می کند. همچنین برای اتصال سیم پیچ ها روی بدنه ماشین, جعبه ترمینال قرار می گیرد. به علاوه دو درپوش و یاتاقان های طرفین ماشین به گونه ای طراحی می شوند که قسمت متحرک ماشین (رتور) به راحتی درداخل استاتور بچرخد و تکیه گاه مکانیکی مناسبی برای رتور فراهم شود. این بخش در ساختار الکتریکی ماشین نقشی ندارد و جزو تجهیزات مکانیکی ماشین به حساب می آید.در موتورهای سنگین که جابه جایی آن برای افراد میسر نیست، یک قلاب در بالای بدنه ماشین پیش بینی می شود که بتوان با جرثقیل آن را جا به جا نمود.
سیم پیچ
استاتور ماشین القایی سه فاز با توجه به محیط 360 درجه دایره ای شکل خود باید حداقل دارای سه سیم پیچ با اختلاف زاویه 120 درجه مکانی از هم باشد. در عمل سیم پیچ های سه فاز استاتور ماشین القایی احتیاج به حداقل 6 شیار مطابق شکل دارند. سیم پیچ ها به گونه ای جاسازی می شوند که هر سیم پیچ با دیگری 120 درجه اختلاف فاز مکانی داشته باشد. در ماشین های القایی، سر و ته سیم پیچ ها را به داخل جعبه ترمینال می آورند تا به ترمینال های خروجی متصل شوند. بدین ترتیب تغییر اتصال ستاره و یا مثلث در جعبه ترمینال بسیار ساده می باشد.
رتور
رتور ماشین های القایی بر دو نوع رتور قفسی و رترور سیم پیچی است،هسته هر دو نوع رتور از ورقه های مغناطیسی دایره ای شکلی تشکیل شده اند که از مرکز آن محور فولادی رتور عبورکرده است. محور فولادی رتور بایستی از نظر مکانیکی از استحکام کافی برخوردار بوده ولی از نظر خاصیت مغناطیسی ضعیف باشد. رتور قفسی:این نوع رتور، از تعدادی میله های مسی یا آلومینیومی تشکیل شده است که آنها را در داخل شیارهای ورقه مغناطیسی رتور تعبیه کرده اند. سپس این میله ها از هر دو طرف توسط دو حلقه هم جنس با میله ها (آلومینیوم یا مس) به هم متصل شده اند. رتور سیم پیچی شده:بر روی این نوع رتور سه دسته سیم پیچ با اختلاف مکانی 120 درجه مانند استاتور ماشین القایی سه فاز با همان تعداد قطب پیچیده می شوند. این سیم پیچ ها نسبت به بدنه رتور عایق شده است.
مزایا و معایب الکترو موتور سه فاز :
مزایا الکتروموتور سه فاز
مزایا الکتروموتور،سه فاز به شرح زیر است
- قیمت مناسب
- کاربرد آسان
- هزینه بهره وری مناسب
- طراحی مستحکم
معایب الکتروموتور سه فاز
این دینام های سه فاز یک عیب بسیار بزرگ دارند و آن این است که در سرعت های پایین تر از سرعت نامی گشتاور آنها افت می کند. مخصوصا در لحظه راه اندازی برای بارهایی که نیاز به گشتاور راه اندازی بالا و یا گشتاور ثابت دارند، عملا کاربردی ندارند. ولی امروزه با پیشرفت تکنولوژی نیمه هادی ها (Semiconductor) و استفاده از مبدل های نیمه هادی، در تولید درایو موتورهای AC (اینورتر) استفاده الکتروموتور های سه فاز القایی از انعطاف پذیری بسیار بالایی برخوردار شده بگونه ای که جای الکتروموتورهای DC را در صنعت گرفته است.
کاربرد الکتروموتور سه فاز
الکتروموتور،سه فاز یکی از انواع پرکاربرد الکتروموتور محسوب می شود و می توان از آن در بسیاری از صنایع نظیر
- صنایع خودروسازی
- صنایع غذایی
- دارویی
- فولاد
- کشاورزی
- معادن
- صنایع نفت، گاز و پتروشیمی و صنایع دریایی و …
نحوه کار الکتروموتور سه فاز
الکتروموتور سه فاز بیشتر با نام دینام القایی شناخته می شود. عموما در این نوع الکتروموتور چرخش محور دینام دارای سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمال شده بر الکتروموتور است زیرا این شرایط باعث می شود محور این الکتروموتور در نتیجه این اتفاق به حرکت دربیارد. اگر زنجیره فوق رعایت نشود، میدان های متعادل کننده ای که در روتور تولید می شوند، وجود نخواهند داشت.بین فازهای منبع تغذیه اختلافاتی وجود دارد که الکتروموتور سه فاز القایی از این اختلاف جهت ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار در درون خود، استفاده می کنند.
انواع الکتروموتور سه فاز
الکتروموتور سه فاز در مدل های مختلفی و در توان های مختلفی تولید می شوند.
- الکتروموتور سه فاز، DC
- الکتروموتور AC
- الکتروموتور سه فاز یونیورسال
- موتورهای القایی
- الکتروموتور سه فاز پله ایی
- موتور های خطی
عوامل تاثیر گذار بر سرعت الکتروموتور سه فاز
در یک الکتروموتور سه فاز، این فرکانس است که در تغییرات سرعت دخیل می باشد. میزان گشتاور در این موتور های الکتریکی نیز ناشی از لغزش دینام سه فاز و اختلاف سرعت بین روتور و میدان دوار القا شده روی استاتور می باشد. در الکتروموتور های سه فاز AC، در صورتیکه سیم پیچ های مختلف با قطب های مختلف استاتور موجود باشند، می توان سرعت را تغییر داد. اما در نوع القایی این موتورها، برای تغییر سرعت، می بایست میزان فرکانس منبع تغذیه را تغییر داد.
لینک های مرتبط :
