جهان موتور نماینده انحصاری برند ارسم – ERCEM در ایران

موتور القایی چگونه کار می کند؟

موتور القایی نوعی از موتورهای AC آسنکرون است و این یعنی روتور دقیقاً با همان سرعت میدان مغناطیسی چرخشی استاتور نمی‌چرخد. برای ایجاد القاء در روتور، به تفاوتی در روتور و سرعت استاتور نیاز است. لغزش باید در محدوده مطلوبی نگه داشته شود تا موتور بتواند به شکل موثری کار کند. موتورهای القایی یکی از پرکابردترین الکتروموتورها برای استفاده در سامانه‌های کنترل حرکت صنعتی و خانگی هستند. همان‌طور که از نامش پیداست، این موتور با قدرت القای الکترومغناطیسی کار می‌کند. به موتورهای القایی ترانسفورماتور گردان نیز گفته می‌شود. شباهت زیاد بین الکتروموتور با ترانسفورماتور بر این است که هر دو بر اساس القاء کار می‌کنند. از برتری‌های موتورهای القایی می‌توان به طراحی ساده، عمل‌کرد پایدار، هزینه‌ی پایین در راه اندازی و نگهداری و اتصال آسان به یک منبع برق AC تک فاز و سه فاز اشاره کرد. الکتروموتورهای القایی خود به چند دسته موتورهای القایی سه فاز، موتورهای القایی تک فاز و موتور القایی روتور قفسی تقسیم می‌شوند.

 

ساختار موتورهای القایی

ساختار موتورهای القایی پیچیده نیست، آن‌ها از یک استاتور (بدنه) و یک محور گردان داخل آن به نام روتور بهره می‌برند. در موتورهای القایی سه فاز به صورت پیش‌فرض یک میدان مغناطیسی چرخنده از طرف استاتور ایجاد می‌شود. این درحالی‌ است که این میدان مغناطیسی چرخشی برای ایجاد در موتورهای القایی تک فاز به یک عامل جانبی نیاز دارد. این میدان مغناطیسی چرخنده در هادی‌های روتور جریان القاء ایجاد می‌کند و بر اساس قانون لنز، بر اثر برهم‌کنش میدان مغناطیسی این جریان در روتور و میدان مغناطیسی چرخنده استاتور، روتور هم به چرخش درخواهد آمد.

 

موتورهای القایی چگونه کار می‌کنند؟

به سرعت چرخش یک میدان مغناطیسی، سرعت موتور القایی گفته می‌شود. تصور کنید که یک هادی حلقه بسته در داخل آن باشد. به علت نوسان میدان مغناطیسی، بر اساس قانون فارادی یک نیروی محرکه الکتریکی در داخل حلقه القاء می‌شود و این نیروی محرکه یک جریان را در داخل حلقه به وجود خواهدآورد. این دقیقاً مشابه قرار گرفتن یک حلقه حامل جریان در میدان مغناطیسی است که با توجه به قانون لورنتز، باعث به وجود آمدن یک نیروی مغناطیسی در حلقه خواهدشد و حلقه را به چرخش وا می‌دارد. در یک موتور القایی نیز چنین اتفاق مشابهی رخ می‌دهد. البته به جای یک حلقه ساده از یک قفس سنجاب استفاده شده است.  در این موتور القای مغناطیسی در روتور صورت می‌گیرد و عملاً اتصال مستقیمی وجود نخواهد داشت. جریان سه فاز AC که از سیم پیچ‌های استاتور عبور می‌کند یک میدان مغناطیسی چرخشی تولید می‌کند. مثل حالت قبلی یک جریان در میله‌های روتور سنجاب (که از ۲ طرف توسط حلقه‌ها اتصال کوتاه شده‌اند) القاء می‌شود. در این لحظه روتور می‌چرخد. از مهم‌ترین مزیت‌های یک موتور القایی سه فاز مستقل بودن آن در هنگام راه اندازی است. یعنی آن به هیچ وسیله‌ جانبی نیاز ندارد.

روتور با چه سرعتی می‌چرخد؟

برای به دست آوردن سرعت چرخش روتور باید چندین مشخصه را در نظر گرفت. اگر سرعت روتور با سرعت میدان مغناطیسی برابر باشد، با توجه به اینکه هر دو با سرعت یکسانی می‌چرخند، بنابراین حلقه گردان همیشه میدان مغناطیسی یکسانی خواهد دشت. در نهایت هیچ نیروی محرکه الکتریکی و جریانی القاء نخواهد شد و سرعت روتور با کاهش همراه می‌شود. وقتی سرعت روتور کاهش پیدا می‌کند، حلقه‌های آن تغییر میدان مغناطیسی داده، جریان القایی و نیرو افزایش پیدا کرده و روتور مجدداً سرعت می‌گیرد. توجه داشته باشید که روتور هیچ وقت به سرعت میدان مغناطیسی نخواهد رسید، بلکه با سرعت کمتری نسبت به سرعت موتور القایی می‌چرخد. به تفاوت بین سرعت روتور و سرعت موتور القایی اصطلاحاً «لغزش» یا “Slip” گفته می‌شود.

 

بنابراین انرژی الکتریکی در یک موتور القایی از طریق استاتور وارد می‌شود و از طریق چرخش مکانیکی موتور با روتور تولید خواهد شد. این انرژی در هنگام عمل‌کرد موتور تلفاتی را نیز به دنبال خواهد داشت که به صورت گرما ظهور پیدا می‌کنند. از این رو در انتهای این ماشین یک فن قرار داده می‌شود که به کاهش دما کمک می‌کند.

چرا موتورهای القایی سه فاز خود راه انداز هستند؟

در ماشین سه فاز، ۳ فاز منفرد با اختلاف فاز ۱۲۰ درجه‌ای قرار دارد. به همین خاطر میدان مغناطیسی در حال چرخش، اختلاف فاز یکسانی دارد که باعث به حرکت درآمدن روتور می‌شود. فرض کنید این سه فاز b، a و c هستند. وقتی فاز a مغناطیسی می‌شود، روتور شروع به حرکت به سمت فاز سیم پیچ a خواهد کرد.  وقتی فاز b مغناطیسی می‌شود، روتور به سمت آن خواهد آمد. همین اتفاق در مورد فاز c نیز تکرار می‌شود. همین فرآیند باعث می‌شود روتور به چرخش خود ادامه دهد.

 

چرا موتورهای القایی تک فاز خود راه انداز نیستند؟

چرا یک ماشین القایی تک فاز خود راه انداز نیست؟ همچنین جالب است که چگونه یک موتور القایی تک فاز می‌تواند تنها با ۱ فاز در روتور چرخش ایجاد کند؟ همان‌طور که می‌دانید منبع تغذیه تک فاز متناوب یک نوع موج سینوسی است و در سیم پیچ استاتور یک میدان مغناطیسی پالسی را شکل می‌دهد. با توجه به اینکه می‌شود میدان مغناطیسی پالس کننده را به عنوان دو میدان مغناطیسی با چرخشی ضد یکدیگر فرض کرد، گشتاوری تولید نمی‌شود و در نتیجه موتور خود به خود کار نمی‌افتد. در اینجا با اضافه کردن یک تغذیه شما می‌توانید باعث شوید روتور در هر جهتی توسط نیروی خارجی به حرکت درآمده و باعث راه اندازی موتور شود.

شما می‌توانید با ساخت سیم پیچ استاتور به دو سیم پیچ اصلی و کمکی از پس این مشکل برآیید. برای این کار یک خازن را به صورت سری به سیم پیچ کمکی وصل کنید. وقتی جریان از طرف هر دو سیم پیچ جریان به وجود آید باعث اختلاف فاز خواهد شد. با شکل گرفتن اختلاف فاز، روتور می‌تواند یک گشتاور راه انداز را ایجاد کند و سپس خواهد چرخید.

برای تغییر جهش چرخش موتور القایی سه فاز شما می‌توانید با تغییر توالی فاز تغذیه سه فاز، جهت حرکت را معکوس کرد. در مدل تک فاز نیز جهت چرخش با معکوس کردن ترمینال‌های خازن در سیم‌پیچ برعکس خواهد شد.

موتورهای القایی مزیت‌های بی‌شماری دارند و کاربردهای فراوانی نیز دارند. راندمان در این ماشین می‌تواند حتی به فراتر از ۹۷ درصد نیز برسد. اما نقطه ضعف اصلی این موتور نیز سرعت موتور نسبت به بار اعمال شده متغیر است. به طور مثال از موتورهای القایی سه فاز در پمپ‌های آب، دستگاه برش/ تراش و پرس نیز استفاده می‌شود.

محصولات جهان موتور:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

4 × پنج =