الكتروموتور آسنكرون

الکتروموتور ها بر اساس سرعت کار و ثابت و متغیر بودن آن, به دو دسته تقسیم بندی می شوند. سنرکون و آسنکرون. در الکتروموتور آسنکرون سرعت روتور با سرعت میدان استاتور متفاوت باشد، بیشتر یا کمتر و به دلایل مزایایی که دارد, بیشترین کاربرد را در صنعت ( کارخانه ها ) و لوازم خانگی دارد. الكتروموتور آسنكرون دارای دو نوع مختلف است که هر کدام مزایا و معایب مخصوص خود را دارد که با توجه به این موارد کاربردهای مختلفی دارند. در این مقاله از پیکاتک به بررسی الكتروموتور آسنكرون و انواع آن می پردازیم.

الكتروموتور آسنكرون چیست؟

الكتروموتور آسنكرون عموما به‌عنوان الکتروموتور براي تبديل انرژي الکتريکي به مکانيکي و موتور سنکرون به‌عنوان ژنراتور، براي تبديل انرژي مکانيکي به الکتريسيته استفاده می‌شود. اولين الكتروموتور آسنكرون در سال 1883 توسط نيکولا تسلا ساخته شد. در الکتروموتور آسنکرون، سرعت چرخش روتور با سرعت چرخش استاتور برابر نيست و به‌عنوان يک مثال ساده می‌توان به اتومبیل‌های داخل يک اتوبان اشاره کرد که هیچ‌کدام نسبت به هم داراي سرعت يکسان و مساوي نيستند؛ اما الکتروموتور سنکرون، حتي زير بار هم سرعت چرخش استاتور و روتور برابر بوده و مانند ماشيني است که با یدک‌کش حمل می‌شود و هر دو ماشين نسبت به هم سرعت يکساني دارند. در الكتروموتور آسنكرون ، مقداري لغزش قابل‌محاسبه بوده و عددي غير از صفر است درحالی‌که در الکتروموتور سنکرون، لغزش برابر صفر است.      

سرعت الکتروموتور چگونه تغيير می‌کند؟

براي تغيير سرعت الکتروموتور يا بايد فرکانس تغذيه موتور را تغيير دهيم و يا تعداد قطب‌ها را تغيير دهيم که اين مشخصه جزو خصوصيات ذاتي الکتروموتور است و با توجه به سیم‌پیچ استاتور در کارخانه تعيين خواهد شد. برخلاف موتورهای سنکرون که روتور در آن‌ها با سرعت ثابتي می‌چرخد و افزايش بار در سرعت موتور تأثیری نخواهد داشت، در الکتروموتورهاي آسنکرون ، افزايش بار باعث کاهش سرعت الکتروموتور می‌شود.      

انواع الكتروموتور آسنكرون

انواع موتورهای سنکرون به شرح زیر میباشد

1. موتور آسنکرون با روتور قفسه سنجابی
2. موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی شده

که در ادامه با هرکدام از این موارد و مزایا و معایب آن آشنا میشویم.

1.موتور آسنکرون با روتور قفسه سنجابی

تقریبا 90 درصد از الكتروموتور آسنكرون القایی AC سه فاز از این نوعند. که روتور آن ها از نوع قفس سنجابی است. محدوده‌های طبقه بندی نیروی آن ها از یک سوم تا چند صد اسب بخار است. الکتروموتورهای سه فاز از این نوع که در محدوده یک اسب بخار به بالا قرار دارند در مقایسه با الکتروموتورهای مشابه تک فاز کم هزینه ترند و می‌توانند در زمان استارت با بارهای سنگین تر کار کنند. روتور قفسه سنجابی از یک عدد میله مسی یا آلومینیومی که در شیارهای محیطی استوانه آهنی‌ کار گذاشته است که بر دو نوع است که نوع اول از میله های‌ گرد تشکیل شده است و در نوع دوم از میله های مستطیلی و یا به شکل دو دایره که به هم متصل و یا جدا از هم هستند تشکیل می شود . جهت جلوگیری از لرزش و صدای موتور و همچنین تمایل روتور به ایستادن و قفل شدن در زمان راه اندازی شیارهای روی روتور را بصورت مورب تعبیه می نمایند. روتور های قفسه ای یک طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به کار ندارند. روتور های قفسه ای دو طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به کار دارند.

مزایا و معایب موتور آسنکرون

مزایا

• این الکتروموتور دارای ساختمان ساده ای است.
• سرعت گردش این الکتروموتور در بارهای مختلف تقریبا ثابت است
• تغییر بار باعث از حرکت ایستادن این نوع الکتروموتور نمی شود.
• نسبت به الکتروموتورهای روتور سیم پیچی شده (Slip Ring) دارای ضریب قدرت بهتری هستند.

معایب

• در موقع استارت این الکتروموتور جریان زیادی (3 تا 7 برابر جریان نامی) را از شبکه می گیرند.
• این الکتروموتور ها گشتاور استارت پایینی دارند.
• این الکتروموتور زمانی که با بار کم در حال کار است ؛ ضریب قدرتش کاهش می یابد.
• این نوع الکتروموتور به تغییرات ولتاژ حساس است و در صورت کم شدن ولتاژ جریان آن به همان نسبت افزایش می یابد.
• تغییر دور این الکتروموتور با روش کاهش ولتاژ غیر ممکن بوده و نیاز به دستگاهی (AC Drive) برای این کار دارد.

کاربرد

• الكتروموتور آسنكرون با روتور سنجابی که روتور آن دارای یک قفسه هادی است
  • برای قدرتهای کم و غالبا به صورت تکفاز ساخته میشوند.موارد کاربرد آن موتورهای کولر،لباسشوئی، و یخچال و غیره میباشد .
• موتور آسنکرون با روتور سنجابی که روتور آن دارای دو قفسه هادی است
  • دارای‌ گشتاور شروع به کار خوب و جریان راه اندازی آن ها نیز نسبتاً کم است.بنابراین میتوان از این موتور در جاهایی که قدرت زیاد احتیاج است استفاده شود.کارگاه های صنعتی و بالابر ها و ….

2.موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی شده

الكتروموتور آسنكرون با حلقه لغزان یا الکتروموتور با روتور سیم پیچی شده، نوعی از الکتروموتورهای القایی قفس سنجابی است. استاتور در این الکتروموتور همانند الکتروموتور قفس سنجابی است ولی یک سری از پیچه‌ها را روی روتور خود دارد که در حالت مدار کوتاه نیستند ولی به یک سری از رینگ های لغزان ختم می‌شوند. این پیچه‌ها در اضافه کردن مقاومت ها و خازن های خارجی بکار می روند. لغزش لازم برای تولید گشتاور حداکثر نهایی مستقیما با مقاومت روتور متناسب است. در الکتروموتور با حلقه لغزان مقاومت موثر روتور با اضافه کردن مقاومت خارجی میان حلقه‌های لغزان کاهش می یابد. بنابراین امکان بدست آوردن لغزش بیشتر و همچنین گشتاور حداکثر نهایی در سرعت های کمتر وجود دارد. یک مقاومت خارجی می‌تواند سرعت تقریبا صفر را نتیجه دهد که در این حالت گشتاور حداکثر نهایی بسیار زیادی با جریان استارت کم را تولید می‌کند. هنگامی که محور الکتروموتور شتاب می‌گیرد مقدار مقاومت می‌تواند کاهش یابد تا مشخصات الکتروموتور برای کارهایی با فشار کاری زیاد مناسب شود. هنگامی که الکتروموتور به سرعت دوران نامی می‌رسد خازن های خارجی از مدار خارج می‌شوند و این یه این معنی است که اکنون الکتروموتور به عنوان یک الکتروموتور القایی استاندارد کار می‌کند.

 مزایا و معایب موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی شده

مزایا

• این الکتروموتور دارای گشتاور حداکثر در لحظه ی استارت می باشد.
• جریان استارت الکتروموتور قابل تنظیم است.
• این الکتروموتور قابلیت استارت های پیاپی و زیر بار را دارد.
• گرمای تولید شده بیرون الکتروموتور و در استارتر اتفاق می افتد.
• می توان با انتخاب استارتری که ظرفیت گرمایی بیشتری دارد تعداد شروع های مجدد الکتروموتور را افزایش داد.

معایب

• به خاطر وجود ذغال در جاربک ها و ساییدگی آنها ، الکتروموتورموتور نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتری دارد.
• بقایای ذغالهای ساییده شده;در الکتروموتور جمع شده و باید هنگام تعمیر کلی(Overhaul) و یا فواصل 2تا5 سال این بقایا پاکسازی شود.
• قیمت بالاتری نسبت به الکتروموتورهای قفسه سنجابی دارند.

کاربرد

این نوع الكتروموتور آسنكرون برای فشارهای استاتیکی ثابت که درآن ها گشتاور نهایی باید در سرعت تقریباً صفر تولید شده و الکتروموتور درکمترین زمان و با کمترین مصرف جریان تا سرعت نامی شتاب گیرد ایده‌آل است. این نوع الکتروموتور در کاربری هایی با چرخش ، گشتاور و سرعت های مختلف مانند موارد زیر به کار میرود

• پرس های چاپ
• کمپرسورها
• تسمه نقاله‌ها
• بالابر‌ها
• آسانسورها

نکات

نکات قابل توجه در رابطه با ماشین های القایی رتور سیم پیچی عبارتست از:

1. تعداد شیارهای رتور همواره کمتر از تعداد شیارهای استاتور است.
2. تعداد قطب های سیم پیچی رتور باید برابر با تعداد قطب های سیم پیچی استاتور باشد.

سیم پیچ های رتور اغلب با اتصال ستاره به هم وصل می شوند و سه سر دیگر سیم پیچ ها توسط حلقه های لغزان و جاروبک به بیرون رتور جهت اتصال به مقاومت راه انداز انتقال داده می شوند. بدین ترتیب در ماشین های القایی رتور سیم پیچی، امکان دسترسی به مدار داخلی رتور وجود دارد. گاهی در صنعت میتوان موتورهای القایی رتور سیم پیچی شده ای یافت که سیم پیچ های رتور آن با اتصال مثلث به هم وصل شده باشند.      

روش های راه اندازی الكتروموتور آسنكرون از حال سکون

راه اندازی الکتروموتور آسنکرون موضوع بسیار مهمی است که جا دارد به طور دقیق مورد بررسی قرار بگیرد.در این بخش مهمترین روشهایی که برای راه اندازی الکتروموتور آسنکرون از وضعیت سکون وجود دارد را مورد بررسی قرار میدهیم.

روش اول) استفاده از راه انداز خازن به دو شکل دائم و موقت

در این روش یکی از خازن ها پس از اینکه راه اندازی شده از مدار خارج می شود و خازن دیگر در مدار باقی می مانند خازن دوم با سیم پیچ کمکی سری شده است.

روش دوم) استفاده از راه انداز غیر خازنی است که نام دیگر آن کلاجی است

در الکتروموتور آسنکرون به غیر از سیم پیچی های اصلی یک سری سیم پیچ های کمکی نیز وجود دارد که سبب می شود میدان مغناطیسی دیگری با میدان مغناطیسی اصلی البته طبق فاصله زمانی دقیق ایجاد شود، این فضا باعث می شود که موتور با قدرت زیادی بچرخد. سرعت به میزان ۷۵ درصد از سرعت اسمی بالا می رود در این زمان کلاج شروع به کار می کند و نقش یک کلید را ایفا خواهد نمود و سبب می شود که سیم پیچ کمکی از مدار خارج شود. یک نیروی گریز از مرکز سبب به کار افتادن کاج شده است.    

لینک های مرتبط :

الکتروموتور دریایی