Engineer Power
عضو جدید
مقدمه: قبل از هر چيز لازم است مختصري در مورد ماشين الكتريكي ، كه مبحث بسيار مهمي در رشته برق تلقي ميشود ،اندكي به بحث و گفتگو بپردازيم .
ماشين هاي الكتريكي از ديدگاه هاي گوناگوني قابل طبقه بندي هستند.مثلا" ولتاژ كار،جريان،قدرت،دور،نوع بار،چگونگي نصب،نوع حفاظت،كلاس عايقي،نوع انرژي و...... ويژگيهايي هستند كه ميتوان ماشين هاي الكتريكي را بر اساس آنها طبقه بندي كرد.اما بر حسب اهميت موضوع و عملكرد،ماشين هاي الكتريكي به دو طريق زير تقسيم بندي ميشود:
۱-از نظر نوع جريان الكتريكي AC ,DC
۲-از نظر نوع انرژي تبديلي (موتور و مولد)
به عبارتي در هر ماشين الكتريكي،خواه بصورت مولد يا موتور بكار رود،هر دو عمل مولدي يا موتوري وجود دارد.مولد هاي الكتريكي براي ايجاد انرژي مورد نياز صنايع و منازل و موتورهاي الكتريكي براي كارهاي مكانيكي از قبيل به حركت در آوردن پمپ ها ،ماشينهاي افزار يا گردش دستگاه هاي مكانيكي در صنايع، كاربرد هايي كه به كنترل سرعت نياز دارند و غيره كاربرد دارند.
-ماشين هاي الكتريكي جريان مستقيم DC:
-مولد هاي جريان مستقيم :از مولدهاي جريان مستقيم بيشتر به عنوان منبع انرژي براي تحريك مولدهاي نيروگاهي و ماشين هاي خودكار و هواپيما ،جوشكاري با قوس الكتريكي،قطار هاي راه آهن ،اتوبوس هاي برقي و زير دريايي ها و ...... استفاده مينمايند.مولد هاي جريان مستقيم با توجه به نحوه ارتباط الكتريكي سيم پيچ تحريك و سيم پيچ آرميچر،چنين تقسيم بندي ميشوند:مولد تحريك مستقل،شنت يا موازي،سري،سري موازي يا مختلط (كمپوند).ازنظر چگونگي تامين جريان تحريك هم به دو دسته مولدهاي تحريك مستقل و مولد هاي خود تحريك تقسيم ميشوند.
-موتورهاي جريان مستقيم:در حال حاضر موتورهاي الكتريكي از قدرت هاي بسيار كوچك(چند ميلي وات)براي استفاده در ابزار دقيق و مهندسي پزشكي و ... تا قدرت هاي بسيار زياد (صدهاكيلووات)براي استفاده در صنايع سيمان و كارخانجات نورد فولاد و پالايشگاه ها و ....... ساخته ميشوند.از آنجاي كه شبكه هاي اوليه غالبا" جريان مستقيم بودند،ماشينهاي الكتريكي هم از نوع جريان مستقيم بودند.ولي به تدريج كه شبكه هاي جريان متناوب بكار گرفته شدند ،طبيعتا" موتورهاي جريان مستقيم هم جاي خود را تا حدودي به موتورهاي جريان متناوب دادند اما دو ويژگي خاص موتورهاي DC باعث شدند كه اين موتورها نه تنها از رده خارج نشوند،بلكه حتي در بسياري از تجهيزات صنعتي كاربرد بيشتري هم پيدا كنند و امروزه موتورهاي DC در زمينه هاي مختلف،كاربرد هاي فراواني دارند.اين دو ويژگي برجسته عبارت اند از :امكان كنترل دور دقيق و وسيع وگشتاور راه اندازي بسيار خوب.البته موتور جريان مستقيم نسبت به مشابه جريان متناوب خود به مراتب گرانتر و هزينه بهره برداري و تعميرات آن نيز غالبا" بيشتر است .در موتورهاي جريان مستقيم هر يك از چهار نوع تحريك كه در مولدهاي جريان مستقيم به آن اشاره كرديم،قابل استفاده است .از آنجايي كه در موتورهاي صنعتي مقاومت اهمي سيم پيچي آرميچر و سيم پيچي تحريك مقدار كوچكي دارندمقدار جريان راه اندازي ميتواند تا حوالي ده برابر جريان نامي باشد به همين خاطر در راه اندازي اين موتورها از مقاومت هاي راه انداز به دو صورت دستي و اتو ماتيك استفاده ميشود.وبراي كنترل دور اين موتورها از روشهاي تغيير مقدار فوران ،كنترل ولتاژ آرميچر(سيستم وارد-لئونارد) استفاده ميكنند.
-ماشين هاي الكتريكي جريان متناوب AC :
-مولد هاي جريان متناوب:به مولد هاي جريان متناوب ژنراتور و آلترناتور نيز گفته ميشود.در مولد هاي جريان مستقيم گفتيم مولد ها ولتاژ متناوب توليد ميكنند ودر ماشينهاي جريان مستقيم به كمك كموتاتور ولتاژ متناوب را به مستقيم تبديل ميكنند.چنانچه ولتاژ متناوب توليد شده در يك مولد را به همان صورت به بيرون هدايت كرده و مورد بهره برداري قرار دهيم مولد جريان متناوب خواهيم داشت .در مولد هاي جريان متناوب با قدرت كم،استاتور ثابت ولي رتور متحرك است و داراي قطب هاي آشكار است ،اما در آلترناتورهاي با قدرت زياد،استاتور متحرك و رتور ثابت است و داراي قطب هاي نا آشكار يه مخفي است.جريان تحريك قطب ها يك جريان DC است.نيروي مكانيكي براي گردش آلترناتورها يا از يك موتور احتراقي و يا از توربين آبي ويا از توربين گازي و ... استفاده ميشود.ژنراتور هاي جريان متناوب به دو دسته تقسيم ميشوند:توربو آلترناتور كه داراي قطب هاي صاف است و داراي سرعت بالايي هستند و توسط توربين هاي بخار و گاز به گردش در مي آيند.دسته ديگر ديزل آلترناتور است كه داراي قطب هاي برجسته است و سرعت كم ،كه توسط موتورهاي ديزلي به گردش در مي آيند.فرق عمده بين دينامو ها(مولد جريان دائم)و آلتر ناتورها (مولد جريان متناوب)اين است كه در دينامو ها از كلكتور ولي در آلترناتورها به جاي كلكتور از حلقه استفاده شده است .
-موتورهاي جريان متناوب:
الف:موتورهاي الكتريكي تكفاز جريان متناوب:در اندازه هاي ۱.۵-۲-۳-۵-۷.۵و۱۰ اسب بخار و براي ولتاژهاي ۱۱۵ و ۲۲۰ و حتي ۴۴۰ ولت ساخته ميشوند.بطور وسيع در خدمات خانگي،اداري،كارخانجات،فروشگاه ها و ماشين هاي حسابگرو.... ساخته ميشوند.موتورهاي تكفاز بر اساس كاربرد و زمان بكارگيري داراي تقسيم بندي:موتور تكفازبا فاز شكسته ،خازت دائمي،اونيورسال و......است.
ب:موتورهاي الكتريكي سه فاز جريان متناوب: اين گونه موتورها داراي دو نوع القائي(آسنكرون) و سنكرون هستند.
در مورد موتورهاي سنكرون ،اين موتورها در زير بار با سرعت سنكرون چرخش ميكنندو علاوه بر سرعت ثابت داراي ويژگي ديگري هستند و آن امكان كنترل ضريب قدرت آنها از طريق كنترل جريان تحريك آنها است پس موتورهاي سنكرون ميتوانند در اصلاح ضريب قدرت شبكه موثر باشند.
اما در مورد موتورهاي القائي آسنكرون ،داراي سرعت لغزش هستند.اين موتورها داراي دو نوع هستند،يكي موتورهاي القائي با رتور اتصال كوتاه(رتور قفسي) و ديگري موتورهاي القائي با رتور سيم پيچي شده(رتور رينگي).
موتور القائي با رتور سيم پيچي شده (رتور رينگي):استاتور اين موتورها كاملا"شبيه موتورهاي القائي با رتور قفسي است اما رتور آنها كاملا"با رتورهاي قفسي متفاوت است وبه جاي مفتول هاي آلومنيومي داراي سيم بندي سه فاز همانند استاتور است كه از طريق سه عدد رينگ و زغال به جعبه اتصالات موتور مرتبط ميشود سيم پيچي سه فاز رتور معمولا"داراي اتصال ستاره است .سرعت موتورهاي رتور سيم پيچي شده ميتواند از طريق مقاومتهاي مدار رتور كنترل شود.موتورهاي رتور سيم پيچي شده نسبت به مشابه رتور قفسي خود داراي جريان راه اندازي كمتر و گشتاور راه اندازي بيشتر هستند و ميتوانند در زير بار نيز راه اندازي شوند.اين گونه موتورها نسبت به موتورهاي رتور قفسي ساختمان پيچيده تر و سرويس و نگهداري مشكل تري دارند كه موجب گراني نسبي آنها ميشود،اين موتورها در قدرت هاي بالاي ۵ كيلو وات تا حوالي چند صد كيلو وات ساخته ميشوند ،پمپ هاي آب رساني،ماشين هاي سنگ شكن ،ماشين هاي ابزار و.... نمونه هايي از كاربرد هاي موتور رتور سيم پيچي است.
راه اندازي موتورهاي رتور سيم پيچي شده :چنانچه در مسير رتور اين موتورها از مقاومت راه انداز استفاده كنيم ،جريان راه اندازي در رتور و به دنبال آن در استاتور كاهش مي يابد و گشتاور راه اندازي افزايش مي يابد ،پس راه اندازي اين موتورها راه اندازي رتوري است.
موتور القائي با رتور اتصال كوتاه (رتور قفسي):در اين موتورها براي بسته شدن مسير جريان از مفتول هاي اتصال كوتاه شده بر روي رتور استفاده مي كنند.اين گونه موتورها داراي لغزش هستند و هميشه سرعت رتور كمتر از سرعت ميدان دوار استاتور خواهد بود كه اين مقدار لغزش بستگي به مقدار بار دارد.اتحاديه ملي سازندگان وسايل الكتريكي رتورهاي قفسي را در چهار طبقه،رتور با امپدانس كم (A)،رتور با راكتانس زياد(B)،رتور با امپدانس دوگانه(C)،رتور با مقاومت زياد(D) دسته بندي و مشخصات آنها را به صورت استاندارد تعيين كرده كه متناسب با مقادير گشتاور و جريان راه اندازي هر كدام كاربرد هاي خاص خود را دارند.از مزاياي اين موتورها ساختمان ساده و ارزان ،وزن كم و سرويس و نگهداري آسان ،داراي توانهاي گسترده و همچنين عدم وجود جرقه هنگام استفاده از اين موتورها را ميتوان نام برد.
نقطه ضعف موتورهاي جريان متناوب،سه فاز القائي با رتور قفسي ،زياد بودن جريان راه اندازي و امكانات محدود تنظيم سرعت آنها است.
انواع روشهاي راه اندازي موتورهاي القائي رتور قفسي:
اين موتورها داراي جريان راه اندازي نسبتا" زيادي هستند كه ميتوانند چندين برابر جريان نامي باشد و موجب بروز مشكلات زيادي خصوصا" در موتورهاي پر قدرت صنعتي شود.كاهش جريان راه اندازي موتور القايي رتور قفسي فقط از طريق كاهش ولتاژ استاتور امكان پذير است و به همين دليل براي راه اندازي اين موتورها روش هاي راه اندازي استاتوري به كار مي آيند .عملا" براي استفاده از راه اندازي استاتوري روش هاي زير مورد استفاده قرار ميگيرند:
۱-استفاده از مقاومت راه انداز در مسير استاتور :در اين روش به منظور كاهش ولتاژ استاتور در هنگام راه اندازي از مقاومت هاي اهمي در مسير سيم پيچ استاتور استفاده ميشود،كه براي رفع مشكل تلفات گرمائي در مقاومت هاي اهمي ،از سيم پيچ هاي راه انداز (راكتور يا چك) ميتوان استفاده كرد.
۲-استفاده از ترانسفورماتورهاي راه اندازي :با استفاده از يك ترانسفور ماتور با ضريب تبديل متغير كه معمولا"به صورت اتو ترانسفورماتور است ،ميتوان افزايش تدريجي ولتاژ استاتور در زمان راه اندازي را انجام داد .اين روش معمولا"براي موتورهاي القائي با ولتاژ بالا و براي موتورهاي پر قدرت صنعتي مورد استفاده قرار ميگيرند.
۳-راه اندازي ستاره-مثلث :براي موتورهاي القائي كه ولتاژ فازي آنها برابر ولتاژ شبكه باشد و بتوانند با اتصال مثلث كار كنند،ميتوان از اين روش استفاده كرد. به اين ترتيب كه موتور در هنگام راه اندازي با اتصال ستاره به شبكه متصل و در نتيجه ولتاژ فازي نسبت به حالت مثلث راديكال سه برابر كمتر شده و طبعا" جريان فازي نيز راديكال سه برابر كاهش مي يابد ،در اين روش گشتاور راه اندازي ۳مرتبه كاهش مي يابد و لازم است هميشه ۶سر سيم موتور در دسترس باشد و همچنين به ۳كنتاكتور جهت اين راه اندازي احتياج است .براي راه اندازي ستاره-مثلث موتورهاي القائي ميتوان از كليد هاي دستي و يا از مدارهاي كنتاكتوري استفاده كرد.
به سه روش اشاره شده در بالا روش هاي راه اندازي استاتوري (كاهش ولتاژ استاتور) گفته ميشود كه براي محدود كردن جريان راه اندازي بكار ميروند،اما بطور كل روشهاي راه اندازي موتورهاي رتور قفسي به اين سه روش محدود نشده و روشهاي ديگري به شرح زير است كه به آنها اشاره ميكنيم :
۴-روش راه اندازي چپگرد راست گرد :به اين روش روش Reversible هم ميگويند،در صنعت موارد بسياري پيش مي آيد كه لازم است جهت گردش موتور عوض شود كه با تعويض جاي دو فاز با هم جهت گردش عكس مي شود.
۵-روش راه اندازي دالاندر :به اين روش ،روش استفاده از موتورهاي دو دور سه فاز كه در استاتور براي دو سرعت مختلف از دو سيم پيچ مجزا استفاده شده است كه با تغيير اتصال سيم پيچي،قطب هاي آن را تغيير مي دهند و سرعت آن را دو برابر يا نصف مي كنند در اثر تغيير اتصال نيم سيم پيچ هاي هر فاز از اتصال سري به موازي تعداد قطب ها نصف و سرعت دو برابر ميشود.از مزاياي اين موتورها كم بودن تلفات راه اندازي و پايين بودن درجه حرارت كار آنها است كه سبب بالا رفتن بازده مي شود.
۶-راه اندازي مستقيم يا Direct online :در اين روش بر خلاف روش هاي مورد اشاره در قبل،هيچ گونه محدودسازي براي جريان راه اندازي اعمال نمي شود،و جريان راه اندازي بالا و گشتاور راه اندازي بالايي دارند.شتاب گيري بسيار سريع موتور و جريان راه اندازي بالا ودر نتيجه بوجود آمدن افت ولتاژ از معايب اين روش است .گفتني است پيك جريان ضربه آن به ۱۴برابر جريان نامي مي رسد و زمان راه اندازي در اين روش كوتاه است.اين روش كاربرد هاي خاص خود را دارد و براي جاها و دستگاه هايي كه احتياج به گشتاور راه اندازي بالا هنگام استارت موتور است كاربرد فراوان دارد،بطور كل روش راه انداز مستقيم در موتورهاي با ظرفيت كوچك بكار گرفته ميشود. اين فيدر ها با راه انداز مستقيم تشكيل شده است از يك كنتاكتور و يك رله حرارتي بي متال .
۷-روش راه اندازي براي كنترل دور يا Frequency converters يا VFD: اين روش براي كنترل دور مورد استفاده قرار ميگيرددر اين روش كنترل دور با كم و زياد كردن فركانس از طريق يك منبع تغذيه با فركانس متغيير صورت ميگيرد(روشهاي كنترل دور موتورهاي القاي ۳روش كنترل ولتاژ،كنترل فركانس و كنترل جفت قطب است).اين فيدر ها با اين نوع راه انداز از يك كنتاكتور و بي متال و يك درايو تشكيل شده است كه اين درايو داراي دو قسمت است،در این روش هم کنترل جریان را در دست داريم و هم میتوان دور موتور را تغییر داد.در اين جا از اينورترها استفاده مي شود.
۸-روش راه اندازي نرم يا Soft starter :در اين روش ولتاژ موتور از یک ولتاژ انتخاب شده تا یک ولتاژ مشخص دیگر تغییر میکند.این تغییرات ولتاژ در هنگام راه اندازي و بر اساس تنظيم زاویه آتش تریستور انجام می شود.جریان موتور وابسته به اين تغییرات ولتاژ تغيير کرده و براي راه اندازي جريان دلخواه را خواهيم داشت.در اين نوع راه انداز ها مي توان حفاظت هاي مورد نياز موتور را در آنها تعبيه كرد،قابل ذكر است اين گونه راه انداز ها تنها در هنگام راه اندازي بكار رفته و پس از آن توسط يك كنتاكتور باي پس از مدار خارج مي شوند.
ماشين هاي الكتريكي از ديدگاه هاي گوناگوني قابل طبقه بندي هستند.مثلا" ولتاژ كار،جريان،قدرت،دور،نوع بار،چگونگي نصب،نوع حفاظت،كلاس عايقي،نوع انرژي و...... ويژگيهايي هستند كه ميتوان ماشين هاي الكتريكي را بر اساس آنها طبقه بندي كرد.اما بر حسب اهميت موضوع و عملكرد،ماشين هاي الكتريكي به دو طريق زير تقسيم بندي ميشود:
۱-از نظر نوع جريان الكتريكي AC ,DC
۲-از نظر نوع انرژي تبديلي (موتور و مولد)
به عبارتي در هر ماشين الكتريكي،خواه بصورت مولد يا موتور بكار رود،هر دو عمل مولدي يا موتوري وجود دارد.مولد هاي الكتريكي براي ايجاد انرژي مورد نياز صنايع و منازل و موتورهاي الكتريكي براي كارهاي مكانيكي از قبيل به حركت در آوردن پمپ ها ،ماشينهاي افزار يا گردش دستگاه هاي مكانيكي در صنايع، كاربرد هايي كه به كنترل سرعت نياز دارند و غيره كاربرد دارند.
-ماشين هاي الكتريكي جريان مستقيم DC:
-مولد هاي جريان مستقيم :از مولدهاي جريان مستقيم بيشتر به عنوان منبع انرژي براي تحريك مولدهاي نيروگاهي و ماشين هاي خودكار و هواپيما ،جوشكاري با قوس الكتريكي،قطار هاي راه آهن ،اتوبوس هاي برقي و زير دريايي ها و ...... استفاده مينمايند.مولد هاي جريان مستقيم با توجه به نحوه ارتباط الكتريكي سيم پيچ تحريك و سيم پيچ آرميچر،چنين تقسيم بندي ميشوند:مولد تحريك مستقل،شنت يا موازي،سري،سري موازي يا مختلط (كمپوند).ازنظر چگونگي تامين جريان تحريك هم به دو دسته مولدهاي تحريك مستقل و مولد هاي خود تحريك تقسيم ميشوند.
-موتورهاي جريان مستقيم:در حال حاضر موتورهاي الكتريكي از قدرت هاي بسيار كوچك(چند ميلي وات)براي استفاده در ابزار دقيق و مهندسي پزشكي و ... تا قدرت هاي بسيار زياد (صدهاكيلووات)براي استفاده در صنايع سيمان و كارخانجات نورد فولاد و پالايشگاه ها و ....... ساخته ميشوند.از آنجاي كه شبكه هاي اوليه غالبا" جريان مستقيم بودند،ماشينهاي الكتريكي هم از نوع جريان مستقيم بودند.ولي به تدريج كه شبكه هاي جريان متناوب بكار گرفته شدند ،طبيعتا" موتورهاي جريان مستقيم هم جاي خود را تا حدودي به موتورهاي جريان متناوب دادند اما دو ويژگي خاص موتورهاي DC باعث شدند كه اين موتورها نه تنها از رده خارج نشوند،بلكه حتي در بسياري از تجهيزات صنعتي كاربرد بيشتري هم پيدا كنند و امروزه موتورهاي DC در زمينه هاي مختلف،كاربرد هاي فراواني دارند.اين دو ويژگي برجسته عبارت اند از :امكان كنترل دور دقيق و وسيع وگشتاور راه اندازي بسيار خوب.البته موتور جريان مستقيم نسبت به مشابه جريان متناوب خود به مراتب گرانتر و هزينه بهره برداري و تعميرات آن نيز غالبا" بيشتر است .در موتورهاي جريان مستقيم هر يك از چهار نوع تحريك كه در مولدهاي جريان مستقيم به آن اشاره كرديم،قابل استفاده است .از آنجايي كه در موتورهاي صنعتي مقاومت اهمي سيم پيچي آرميچر و سيم پيچي تحريك مقدار كوچكي دارندمقدار جريان راه اندازي ميتواند تا حوالي ده برابر جريان نامي باشد به همين خاطر در راه اندازي اين موتورها از مقاومت هاي راه انداز به دو صورت دستي و اتو ماتيك استفاده ميشود.وبراي كنترل دور اين موتورها از روشهاي تغيير مقدار فوران ،كنترل ولتاژ آرميچر(سيستم وارد-لئونارد) استفاده ميكنند.
-ماشين هاي الكتريكي جريان متناوب AC :
-مولد هاي جريان متناوب:به مولد هاي جريان متناوب ژنراتور و آلترناتور نيز گفته ميشود.در مولد هاي جريان مستقيم گفتيم مولد ها ولتاژ متناوب توليد ميكنند ودر ماشينهاي جريان مستقيم به كمك كموتاتور ولتاژ متناوب را به مستقيم تبديل ميكنند.چنانچه ولتاژ متناوب توليد شده در يك مولد را به همان صورت به بيرون هدايت كرده و مورد بهره برداري قرار دهيم مولد جريان متناوب خواهيم داشت .در مولد هاي جريان متناوب با قدرت كم،استاتور ثابت ولي رتور متحرك است و داراي قطب هاي آشكار است ،اما در آلترناتورهاي با قدرت زياد،استاتور متحرك و رتور ثابت است و داراي قطب هاي نا آشكار يه مخفي است.جريان تحريك قطب ها يك جريان DC است.نيروي مكانيكي براي گردش آلترناتورها يا از يك موتور احتراقي و يا از توربين آبي ويا از توربين گازي و ... استفاده ميشود.ژنراتور هاي جريان متناوب به دو دسته تقسيم ميشوند:توربو آلترناتور كه داراي قطب هاي صاف است و داراي سرعت بالايي هستند و توسط توربين هاي بخار و گاز به گردش در مي آيند.دسته ديگر ديزل آلترناتور است كه داراي قطب هاي برجسته است و سرعت كم ،كه توسط موتورهاي ديزلي به گردش در مي آيند.فرق عمده بين دينامو ها(مولد جريان دائم)و آلتر ناتورها (مولد جريان متناوب)اين است كه در دينامو ها از كلكتور ولي در آلترناتورها به جاي كلكتور از حلقه استفاده شده است .
-موتورهاي جريان متناوب:
الف:موتورهاي الكتريكي تكفاز جريان متناوب:در اندازه هاي ۱.۵-۲-۳-۵-۷.۵و۱۰ اسب بخار و براي ولتاژهاي ۱۱۵ و ۲۲۰ و حتي ۴۴۰ ولت ساخته ميشوند.بطور وسيع در خدمات خانگي،اداري،كارخانجات،فروشگاه ها و ماشين هاي حسابگرو.... ساخته ميشوند.موتورهاي تكفاز بر اساس كاربرد و زمان بكارگيري داراي تقسيم بندي:موتور تكفازبا فاز شكسته ،خازت دائمي،اونيورسال و......است.
ب:موتورهاي الكتريكي سه فاز جريان متناوب: اين گونه موتورها داراي دو نوع القائي(آسنكرون) و سنكرون هستند.
در مورد موتورهاي سنكرون ،اين موتورها در زير بار با سرعت سنكرون چرخش ميكنندو علاوه بر سرعت ثابت داراي ويژگي ديگري هستند و آن امكان كنترل ضريب قدرت آنها از طريق كنترل جريان تحريك آنها است پس موتورهاي سنكرون ميتوانند در اصلاح ضريب قدرت شبكه موثر باشند.
اما در مورد موتورهاي القائي آسنكرون ،داراي سرعت لغزش هستند.اين موتورها داراي دو نوع هستند،يكي موتورهاي القائي با رتور اتصال كوتاه(رتور قفسي) و ديگري موتورهاي القائي با رتور سيم پيچي شده(رتور رينگي).
موتور القائي با رتور سيم پيچي شده (رتور رينگي):استاتور اين موتورها كاملا"شبيه موتورهاي القائي با رتور قفسي است اما رتور آنها كاملا"با رتورهاي قفسي متفاوت است وبه جاي مفتول هاي آلومنيومي داراي سيم بندي سه فاز همانند استاتور است كه از طريق سه عدد رينگ و زغال به جعبه اتصالات موتور مرتبط ميشود سيم پيچي سه فاز رتور معمولا"داراي اتصال ستاره است .سرعت موتورهاي رتور سيم پيچي شده ميتواند از طريق مقاومتهاي مدار رتور كنترل شود.موتورهاي رتور سيم پيچي شده نسبت به مشابه رتور قفسي خود داراي جريان راه اندازي كمتر و گشتاور راه اندازي بيشتر هستند و ميتوانند در زير بار نيز راه اندازي شوند.اين گونه موتورها نسبت به موتورهاي رتور قفسي ساختمان پيچيده تر و سرويس و نگهداري مشكل تري دارند كه موجب گراني نسبي آنها ميشود،اين موتورها در قدرت هاي بالاي ۵ كيلو وات تا حوالي چند صد كيلو وات ساخته ميشوند ،پمپ هاي آب رساني،ماشين هاي سنگ شكن ،ماشين هاي ابزار و.... نمونه هايي از كاربرد هاي موتور رتور سيم پيچي است.
راه اندازي موتورهاي رتور سيم پيچي شده :چنانچه در مسير رتور اين موتورها از مقاومت راه انداز استفاده كنيم ،جريان راه اندازي در رتور و به دنبال آن در استاتور كاهش مي يابد و گشتاور راه اندازي افزايش مي يابد ،پس راه اندازي اين موتورها راه اندازي رتوري است.
موتور القائي با رتور اتصال كوتاه (رتور قفسي):در اين موتورها براي بسته شدن مسير جريان از مفتول هاي اتصال كوتاه شده بر روي رتور استفاده مي كنند.اين گونه موتورها داراي لغزش هستند و هميشه سرعت رتور كمتر از سرعت ميدان دوار استاتور خواهد بود كه اين مقدار لغزش بستگي به مقدار بار دارد.اتحاديه ملي سازندگان وسايل الكتريكي رتورهاي قفسي را در چهار طبقه،رتور با امپدانس كم (A)،رتور با راكتانس زياد(B)،رتور با امپدانس دوگانه(C)،رتور با مقاومت زياد(D) دسته بندي و مشخصات آنها را به صورت استاندارد تعيين كرده كه متناسب با مقادير گشتاور و جريان راه اندازي هر كدام كاربرد هاي خاص خود را دارند.از مزاياي اين موتورها ساختمان ساده و ارزان ،وزن كم و سرويس و نگهداري آسان ،داراي توانهاي گسترده و همچنين عدم وجود جرقه هنگام استفاده از اين موتورها را ميتوان نام برد.
نقطه ضعف موتورهاي جريان متناوب،سه فاز القائي با رتور قفسي ،زياد بودن جريان راه اندازي و امكانات محدود تنظيم سرعت آنها است.
انواع روشهاي راه اندازي موتورهاي القائي رتور قفسي:
اين موتورها داراي جريان راه اندازي نسبتا" زيادي هستند كه ميتوانند چندين برابر جريان نامي باشد و موجب بروز مشكلات زيادي خصوصا" در موتورهاي پر قدرت صنعتي شود.كاهش جريان راه اندازي موتور القايي رتور قفسي فقط از طريق كاهش ولتاژ استاتور امكان پذير است و به همين دليل براي راه اندازي اين موتورها روش هاي راه اندازي استاتوري به كار مي آيند .عملا" براي استفاده از راه اندازي استاتوري روش هاي زير مورد استفاده قرار ميگيرند:
۱-استفاده از مقاومت راه انداز در مسير استاتور :در اين روش به منظور كاهش ولتاژ استاتور در هنگام راه اندازي از مقاومت هاي اهمي در مسير سيم پيچ استاتور استفاده ميشود،كه براي رفع مشكل تلفات گرمائي در مقاومت هاي اهمي ،از سيم پيچ هاي راه انداز (راكتور يا چك) ميتوان استفاده كرد.
۲-استفاده از ترانسفورماتورهاي راه اندازي :با استفاده از يك ترانسفور ماتور با ضريب تبديل متغير كه معمولا"به صورت اتو ترانسفورماتور است ،ميتوان افزايش تدريجي ولتاژ استاتور در زمان راه اندازي را انجام داد .اين روش معمولا"براي موتورهاي القائي با ولتاژ بالا و براي موتورهاي پر قدرت صنعتي مورد استفاده قرار ميگيرند.
۳-راه اندازي ستاره-مثلث :براي موتورهاي القائي كه ولتاژ فازي آنها برابر ولتاژ شبكه باشد و بتوانند با اتصال مثلث كار كنند،ميتوان از اين روش استفاده كرد. به اين ترتيب كه موتور در هنگام راه اندازي با اتصال ستاره به شبكه متصل و در نتيجه ولتاژ فازي نسبت به حالت مثلث راديكال سه برابر كمتر شده و طبعا" جريان فازي نيز راديكال سه برابر كاهش مي يابد ،در اين روش گشتاور راه اندازي ۳مرتبه كاهش مي يابد و لازم است هميشه ۶سر سيم موتور در دسترس باشد و همچنين به ۳كنتاكتور جهت اين راه اندازي احتياج است .براي راه اندازي ستاره-مثلث موتورهاي القائي ميتوان از كليد هاي دستي و يا از مدارهاي كنتاكتوري استفاده كرد.
به سه روش اشاره شده در بالا روش هاي راه اندازي استاتوري (كاهش ولتاژ استاتور) گفته ميشود كه براي محدود كردن جريان راه اندازي بكار ميروند،اما بطور كل روشهاي راه اندازي موتورهاي رتور قفسي به اين سه روش محدود نشده و روشهاي ديگري به شرح زير است كه به آنها اشاره ميكنيم :
۴-روش راه اندازي چپگرد راست گرد :به اين روش روش Reversible هم ميگويند،در صنعت موارد بسياري پيش مي آيد كه لازم است جهت گردش موتور عوض شود كه با تعويض جاي دو فاز با هم جهت گردش عكس مي شود.
۵-روش راه اندازي دالاندر :به اين روش ،روش استفاده از موتورهاي دو دور سه فاز كه در استاتور براي دو سرعت مختلف از دو سيم پيچ مجزا استفاده شده است كه با تغيير اتصال سيم پيچي،قطب هاي آن را تغيير مي دهند و سرعت آن را دو برابر يا نصف مي كنند در اثر تغيير اتصال نيم سيم پيچ هاي هر فاز از اتصال سري به موازي تعداد قطب ها نصف و سرعت دو برابر ميشود.از مزاياي اين موتورها كم بودن تلفات راه اندازي و پايين بودن درجه حرارت كار آنها است كه سبب بالا رفتن بازده مي شود.
۶-راه اندازي مستقيم يا Direct online :در اين روش بر خلاف روش هاي مورد اشاره در قبل،هيچ گونه محدودسازي براي جريان راه اندازي اعمال نمي شود،و جريان راه اندازي بالا و گشتاور راه اندازي بالايي دارند.شتاب گيري بسيار سريع موتور و جريان راه اندازي بالا ودر نتيجه بوجود آمدن افت ولتاژ از معايب اين روش است .گفتني است پيك جريان ضربه آن به ۱۴برابر جريان نامي مي رسد و زمان راه اندازي در اين روش كوتاه است.اين روش كاربرد هاي خاص خود را دارد و براي جاها و دستگاه هايي كه احتياج به گشتاور راه اندازي بالا هنگام استارت موتور است كاربرد فراوان دارد،بطور كل روش راه انداز مستقيم در موتورهاي با ظرفيت كوچك بكار گرفته ميشود. اين فيدر ها با راه انداز مستقيم تشكيل شده است از يك كنتاكتور و يك رله حرارتي بي متال .
۷-روش راه اندازي براي كنترل دور يا Frequency converters يا VFD: اين روش براي كنترل دور مورد استفاده قرار ميگيرددر اين روش كنترل دور با كم و زياد كردن فركانس از طريق يك منبع تغذيه با فركانس متغيير صورت ميگيرد(روشهاي كنترل دور موتورهاي القاي ۳روش كنترل ولتاژ،كنترل فركانس و كنترل جفت قطب است).اين فيدر ها با اين نوع راه انداز از يك كنتاكتور و بي متال و يك درايو تشكيل شده است كه اين درايو داراي دو قسمت است،در این روش هم کنترل جریان را در دست داريم و هم میتوان دور موتور را تغییر داد.در اين جا از اينورترها استفاده مي شود.
۸-روش راه اندازي نرم يا Soft starter :در اين روش ولتاژ موتور از یک ولتاژ انتخاب شده تا یک ولتاژ مشخص دیگر تغییر میکند.این تغییرات ولتاژ در هنگام راه اندازي و بر اساس تنظيم زاویه آتش تریستور انجام می شود.جریان موتور وابسته به اين تغییرات ولتاژ تغيير کرده و براي راه اندازي جريان دلخواه را خواهيم داشت.در اين نوع راه انداز ها مي توان حفاظت هاي مورد نياز موتور را در آنها تعبيه كرد،قابل ذكر است اين گونه راه انداز ها تنها در هنگام راه اندازي بكار رفته و پس از آن توسط يك كنتاكتور باي پس از مدار خارج مي شوند.
