موتورهای سه فاز محرک های مهم صنعتی توضیح داده شد

چه چیزی چرخ های بی امان صنعت مدرن را به حرکت در می آورد؟ پاسخ احتمالاً در آن موتورهای الکتریکی به ظاهر فروتن نهفته است. در میان انواع مختلف موتور، موتور القایی قفس سنجابی سه فاز به عنوان موتور بی چون و چرای صنعت متمایز است که به دلیل قابلیت اطمینان استثنایی، مقرون به صرفه بودن و تطبیق پذیری آن ارزشمند است. این مقاله به طراحی، اصول کار، مزایا، معایب و کاربردهای این شگفت‌انگیز فناوری می‌پردازد.

موتورهای القایی: "پادشاه بی تاج" کاربردهای صنعتی

موتورهای القایی که به عنوان موتورهای آسنکرون نیز شناخته می شوند، پرکاربردترین نوع موتور امروزی هستند. ساخت ساده، هزینه کم و قابلیت اطمینان بالا آنها را در صنایع مهندسی ضروری کرده است. موتورهای القایی در دو نوع تک فاز و سه فاز تولید می شوند.

موتورهای القایی تک فاز عبارتند از:

• موتورهای القایی فاز تقسیم:مناسب برای تجهیزات با فرکانس راه اندازی محدود و قدرت درایو زیر 1 کیلو وات.
• موتورهای القایی با شروع خازن:ایده آل برای دستگاه هایی با بار اینرسی بالا یا شروع مکرر مانند تسمه نقاله.
• موتورهای خازن راه اندازی خازن:کاربردهای مشابه برای موتورهای استارت خازن اما با خازن‌های کارآمد اضافه شده برای بهبود راندمان عملیاتی.
• موتورهای قطب سایه دار:در میان اولین موتورهای القایی AC که هنوز در دستگاه های کوچکی که به گشتاور راه اندازی کم نیاز دارند مانند پخش کننده های ضبط، فن های پروژکتور، فن های دستگاه فتوکپی و سشوار استفاده می شود.

موتورهای القایی سه فاز عبارتند از:

• موتورهای القایی قفس سنجابی:این موتورها به دلیل طول عمر و نگهداری کم، رایج ترین موتورهای القایی سه فاز هستند.
• موتورهای القایی روتور زخمی:گشتاور بالا را با جریان راه اندازی کم ارائه می دهد که آنها را برای آسانسورها، جرثقیل ها و بالابرها مناسب می کند.

این مقاله بر روی موتورهای القایی قفس سنجابی سه فاز به دلیل استفاده صنعتی غالب آنها تمرکز دارد.

رمز و راز "القاء": منشأ جریان روتور

اصطلاح "القایی" به جریان تولید شده در سیم پیچ های روتور در حین کار اشاره دارد - یک تفاوت اساسی با سایر موتورها که در آن جریان روتور از منابع قدرت خارجی می آید.

اجزای اصلی موتورهای القایی قفس سنجابی

موتورهای القایی عمدتاً از دو مجموعه اصلی - استاتور و روتور - تشکیل شده اند که هر کدام از اجزای کوچکتری تشکیل شده اند.

1. استاتور: قلب موتور

قسمت ثابت از محفظه، هسته استاتور و سیم پیچ تشکیل شده است.

• سیم پیچی استاتور:برای تولید میدان مغناطیسی دوار برق AC سه فاز دریافت کنید. جریان جریان باعث می شود که میدان مغناطیسی هر سیم پیچ منبسط و منقبض شود. به طور معمول از مس ساخته می شود، اگرچه نسخه های آلومینیومی وجود دارد.
• هسته استاتور:لمینت شده از ورق های فولادی سیلیکونی نازک و بسیار نفوذپذیر، که در قاب های فولادی یا چدنی نصب شده اند. قاب به طبقات با رنگ خارجی قابل مشاهده می پیچد. مواد متداول شامل انواع فولاد و چدن است.

2. روتور: منبع قدرت چرخشی

این مجموعه دوار که در داخل استاتور قرار دارد، شامل شفت، هسته روتور و قفس سنجاب است.

• شفت:معمولاً استوانه‌ای باریک (طراحی بسته به مدل متفاوت است)، هسته روتور، قفس سنجاب و یاتاقان‌ها را پشتیبانی می‌کند. معمولاً فولاد ضد زنگ برای دوام، استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی.
• قفس سنجاب:ساختار استوانه ای اطراف شفت با میله های هادی متصل. حلقه های انتهایی مدارهای کوتاهی را برای جریان القایی ایجاد می کنند که معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته می شوند.
• هسته روتور:ورقه های فولادی نازک روی میله های قفس می لغزند و بین حلقه های انتهایی فشرده می شوند. مواد شبیه هسته استاتور است. انحراف اندک لمینیت گشتاور را افزایش می دهد و از قفل شدن روتور بین میدان های مغناطیسی جلوگیری می کند.

3. سپرها و بلبرینگ های انتهایی: پشتیبانی و روانکاری

سپرهای انتهایی در هر دو انتهای قاب با نفوذ شفت نصب می شوند. انتهای درایو به بارها متصل می شود در حالی که انتهای غیر درایو معمولاً فن های خنک کننده را نگه می دارد. راه های کلید در هر دو انتهای شفت حرکت مکانیکی را منتقل می کنند.

درزگیرهای گرد و غبار بین شفت ها و سپرهای انتهایی از ورود آلاینده ها جلوگیری می کنند - یکی از دلایل اصلی خرابی موتور (به ویژه رطوبت). یاتاقان های ضد اصطکاک در هر دو انتهای شفت چرخش صاف را با حداقل اصطکاک تضمین می کنند. موتورهای بزرگتر به جای آن از یاتاقان های کشویی استفاده می کنند که به فضای بیشتر، روغن کاری (معمولاً روغن) و روش های مختلف نگهداری نیاز دارند.

4. فن ها و پوشش ها: سیستم خنک کننده بحرانی

فن های محوری به انتهای شفت غیر محرک متصل می شوند و هوا را در حین کار بر روی قاب های بیرونی می فرستند. پره های قاب به عنوان مبدل حرارتی با سطح وسیع برای بهبود خود خنک کننده عمل می کنند. محافظ های فن در برابر زباله های بزرگ و ایمنی پرسنل محافظت می کنند.

توجه:گرمای بیش از حد می تواند عایق سیم پیچ را ذوب کند و باعث ایجاد شورت شود - یک شکست معمول اما قابل پیشگیری با خنک کننده مناسب.

مزایا و معایب موتورهای القایی قفس سنجابی

1. مزایا

• کاربرد گسترده:در 70% ماشین آلات صنعتی استفاده می شود.
• نصب مقرون به صرفه:بدون برس، حلقه لغزنده، کموتاتور یا سنسور هزینه ها را کاهش می دهد. ساختار ساده نصب/نگهداری آسان را امکان پذیر می کند. طراحی بدون برس اجازه عملیات محیطی خطرناک را می دهد (با اصلاحات مناسب).
• تعمیر و نگهداری کم:به طور قابل توجهی پایین تر از موتورهای DC با برس های کربنی است.
• طول عمر طولانی:قطعات مکانیکی مقاوم با نرخ سایش پایین.
• راندمان بالا
• خود راه اندازی:نسخه های سه فاز بلافاصله پس از برق می چرخند.

2. معایب

• گشتاور استارت ضعیف:گشتاور شروع کم (معادل بازدهی) آنها را برای کاربردهای با گشتاور بالا نامناسب می کند، اگرچه چرخ دنده ها/قرقره ها می توانند این را کاهش دهند.
• ضریب توان پایین تحت بارهای سبک:نیاز به جریان تحریک بالایی برای غلبه بر مقاومت شکاف هوا دارد که باعث تاخیر ولتاژ و کاهش بازده می شود.
• چالش های کنترل سرعت:عملکرد طبیعی با سرعت ثابت کنترل را دشوار می کند، اگرچه درایوهای فرکانس متغیر این مشکل را کاهش داده اند.