موتور آسنکرون کلا از دو جزء موثر الکتریکی بنام استاتور ،ورتور،تشکیل شده است که یکی پریمر و دیگری زکوندر است.
استاتور که قسمت ساک موتور را تشکیل می دهد که معمولا پریمر(اولیه)است و از شبکه برق رسانی نیرو می گیرد.علت پریمر انتخاب کردن استاتور یکی ارتباط برقرار کردن مستقیم و بدون رینگ و جاروبین سیم پیچی موتور و شبکه برق رسانی است و دیگر این که سیم پیچی پریمر برای مغناطیس کردن احتیاج به فضای زیاد دارد که اغلب در رتور نمی گنجد.
رتور که قسمت گرداننده موتور آسنکرون را تشکیل می دهد تقریبا همیشه زکوندر (ثانویه)است و اغلب حامل سیم پیچی اتصالی شده می باشد در بعضی مواقع و خیلی بندرت و به دلایل کاملا خاصی ماشین های آسنکرونی که رتوران پریمر را تشکیل می دهد نیز ساخته شده اند.
رتور و استاتور ه ر دو از ورقه های نازک آهن مخصوص به ضخامت 35/0 تا5/0 میلیمتر ساخته می شوند و دارای شیارهایی برای سیم پیچی پریمر و زکوندر می باشند.این اوراق آهن باید دارای خاصیت مغناطیسی شدید و تلفات هیسترزی و فوکوی کم باشد جهت کم کردن تلفات فوکو،اوراق آهن از یکدیگر عایق می شوند تا تماس مستقیم فلز به فلز آنها از یکدیگر قطع گردد.
عایق کردن ورقه های آهن از یکدیگر متناسب با نوع موتور و مورد استعمال آن به طریق مختلف زیر انجام می گیرد.
1-توسط چسباندن یکطرف ورق آهن با کاغذ نازک
2-توسط پوشش نازکی با چسب مخصوص از صمغ مصنوعی که بر پایه اپوکسید و یا پلی استر ساخته شده است.این عمل را لاک اندودکردن می نامیم.
3-توسط فسفا تیزه کردن سطح خارجی ورق آهن بوسیله فروبردن آن در محلول عایقی.
4-توسط اکسیداسیون سطح خارجی به کمک حرارت دادن.
در شیارهای استاتورسیم پیچ هایی قرار دارد که از تعدادی پیچک تشکیل شده اند و از شبکه برق رسانی نیرو می گیرد.
سیم پیچی استاتوری که از شبکه سه فاز نیرو می گیرد ازسه کلاف مجزا تشکیل شده و بصورت ستاره یا مثلث بسته می شود و بخاطر امکان تبدیل اتصال ستاره به مثلث معمولا ابتدا و انتهای کلافها به خارج هدایت و در جعبه تقسیم موتور بسته می شوند.
در موارد خاص مثل موتورهای یکفاز و یا اختلاف فازدهنده ها دوتا از این سه کلاف بدنبال هم بطور سری بسته می شوند وسیم پیچی اصلی موتور را تشکیل می دهند و کلاف سوم بعنوان سیم پیچی فرعی با راه اندازی و یا سیم پیچی کمپنزاسیون در موتور مورد استفاده قرار می گیرد.
رتور در موتور آسنکرون معمولا دارای پیچک اتصالی شده یک قفسی و یا قفس مضاعف می باشد و فقط در بعضی موتورها به خاطر بزرگ کردن ممان شروع کار و کم کردن جریان راه اندازی رتور موتور آسنکرون را تیز با سیم پیچی سه فازی شبیه سیم پیچی استاتور مجهز می کنند یک سرپیچک ها بر روی رینگهای تماسی که در محور موتور نصب شده است بسته می شود.
سیم پیچی سه فاز در رتورهای کوچک به ستاره و در رتورهای بزرگ به خاطر کوچک کردن ولتاژ در حالت سکون به مثلث بسته می شود.
قفس هائی که برای موتورهای آسنکرون با رتور اتصال کوتاه در نظر گرفته می شود یا از مفتول هائی که در داخل شیارهای رتور جاز ده می شوند تشکیل می گردد و یا اینکه بصورت فلز مذاب در داخل شیارها ریخته می شوند.این مفتول ها در دو طرف رتور توسط یک رینگ فلزی اتصال کوتاه شده و شکل یک قفس را به خود می گیرند.در حالیکه سیم پیچی استاتور نسبت به بدنه فلزی شیارها (دندانه ها)با دقت کامل عایق می شود مفتول های قفس بدون ایزولاسیون در شیارهای رتور جای می گیرند.
بین رتور و استاتور فاصله هوائی وجود دارد که مقدار آن از اهمیت خاصی برخورد است این فاصله هوائی نباید خیلی کوچک انتخاب شود و تا از تماس و برخوردار احتمالی بین رتور و استاتور در اثر نیروهای شعاعی(رادیال)جلوگیری بعمل آید و از طرف دیگر چون با بزرگ شدن این فاصله هوائی جریان مغناطیسی IM بزرگ می شود و درنتیجه کوچک می گردد این فاصله هوائی باید حتی الامکان کوچک انتخاب گردد و به همین دلیل است که در موتورهای آسنکرون تقریباً بدون استثناء تا آنجا که ممکن است ازشیارهای نیمه باز استفاده می شود تقریبا تمام موتورهای آسنکرون مجهز به وانتیلاتور هستند تا عمل خنک کردن رتور را تشدید کنند فقط موتورهای بزرگ آهسته کرد فاقد چنین .وسیله ای می باشد زیرا این موتورها بعلت داشتن ابعاد بزرگ قادر هستند حرارت ناشی از تلفات را بدون وجود وانتیلاتور از خود پراکننده کنند.خنک کردن موتورها معمولا باروش کردن یکطرفه یا دوطرفه انجام می گیرد.
در خنک کردن یکطرفه هوای سرد خارج از محل درپوش جنبی موتور بداخل نفوذ کرده و توسط پره های وانتیلاتور طرف دیگر موتور به خارج دمیده می شود در این حالت چون قطر پره ها از قطر رتور بزرگتر است حتی در موتورهای کوچک نیز هوای تحت فشار در داخل موتور ایجاد می گردد.لذا این گونه موتورها معمولا احتیاج به کانال های مخصوص هوا ندارند .اما بعلت اینکه هوا در محل خروج از موتور گرم شده است کلّه سیم های این قسمت موتور بخوبی خنک نمی شوند.
برای بهتر جریان پیدا کردن هوا در داخل موتور اغلب در رتور کانال های هوائی و در استاتور بین هسته و پوسته خارجی فاصله هوائی مناسبی ایجاد می کنند.
در خنک کردن دو طرفه هوا از دو طرف موتور بداخل کشیده می شود و پس از گذشتن از کلّه سیمها توسط کانالهای شعاعی به پشت پوسته خارجی موتور دیده می شود و از آنجا توسط کانال ها و دریچه های بخصوص به خارج هدایت می شود.
علت گردش موتور آسنکرون وجود حوزه مغناطیسی دوار است که دراثر تغذیه سیم پیچی سه فاز استاتور از شبکه سه فاز بوجود می آید.این حوزه دوار در استاتور و رتور اختلاف سطح القا می کند.اختلاف سطح القا شده در استاتور قدری کوچکتر از ولتاژ شبکه ایست که آنرا تغذیه می کنند.
اختلاف سطح سیم پیچی رتور در حالت سکون و سرباز آن بستگی به تعداد و نسبت سیم پیچی ها دارد.این اختلاف سطح بالا بالا رفتن عده دور رتور در جهت حوزه دوار کم می شود و بالاخره در عده دور سنکرون به صفر می رسد.(از اثر حوزه های هارمونی های بالا صرفنظر شده است).
عده دور سنکرون که همان عده دور موتور بدون بار می باشد بستگی به فرکانس شبکه و تعداد جفت قطبهای موتور دارد و برابر است با:
و برای فرکانس50برابر است با:
p تعداد جفت قطبهای موتور می باشد.
یک موتور چهار قطبه دارای دو جفت قطب است p =2 و با سرعت 1500دور در دقیقه می گردد.اگر رتور دارای سیم پیچی باز باشد می توان اختلاف سطحی که حوزه دوار در این سیم پیچی بوجود می آورد به خارج هدایت کرد و با آن مصرف کننده ای را تغذیه نمود.
در این حالت موتور تبدیل به یک تراتسفورماتور شده است در ضمن اختلاف سطح القا شده در سیم پیچی رتور می تواند متناسب با موقعیت و محل قرار گرفتن رتور در میدان دوار استاتور نسبت به اختلاف سطح پریمر (استاتور)همفاز و یا دارای اختلاف فازهای متفاوتی باشد لذا می توان با اضافه کردن این ولتاژ توسط مدار مخصوص به ولتاژ ورودی موتور چرخش و یا جابجائی هایی در ولتاژ شبکه بوجود آورد.در این حالت موتور آسنکرون تبدیل به یک دستگاه اختلاف فاز دهنده شده است.
در ضمن چون اختلاف سطح در سیم پیچی رتور در حال گردش دارای فرکانس غیر از فرکانش شبکه می باشد که با آن استاتور تغذیه شده است می توان توسط سیم پیچی این رتور مصرف کننده ای را با فرکانس بیشتر و یا کوچکتر از فرکانس شبکه تغذیه کرد.در این حالت ماشین آسنکرون تبدیل به یک مبدل فرکانس شده است.
اگر مدا رتور بسته باشد در اثر حوزه دوار استاتور در رتور جریانی برقرار می شود (جریان القائی)این جریان به کمک حوزه دوار موجود در فاصله هوائی در روی محور رتور ایجاد ممان گردشی می کند و این ممان باعث به حرکت در آوردن رتور از حالت سکون تا سنکرونیسم می گردد.و این عمل اساس کار موتور آسنکرون می باشد در زیر به بررسی موتور آسنکرون می پردازیم.
بررسی موتور آسنکرون معمولی بارتور قفسی یا سیم پیچی شده
منظور از موتور آسنکرون معمولی موتور آسنکرونی است که مفتول های آن در رتور و یا سیم پیچی آن در رتور سیم پیچی شده به قدری نازک باشد که در کار عادی موتور هیچگونه فشردگی قابل توجهی در جریان سیم ها و یا مفتول ها بوجود نیاید.
موتورهای با رتور سیم پیچی شده که دارای رینگ و جارو می باشند چون دارای مقاومت راه انداز در مدار رتور هستند نیز جزو این دسته از موتوها محسوب می شوند.
بدون فشردگی جریان بودن بیانگر این واقعیت است که مقاومت اهمی مفتول های رتور تابع فرکانس رتور نیست و با تغییرات فرکانس رتور تغییر نمی کند.در ضمن شارپراکنده شیار در رتور نیز باید فقط تابع شدت جریان رتور باشد و بستگی به فرکانس نداشته باشد.
البته کافی است که این شرایط فقط در ضمن کار عادی موتور یعنی از حالت سکون تا عده دور سنکرون صادق باشد بعبارت دیگر کافی است که سیم پیچی رتور در لغزش بین 0و1 که فرکانس رتور از فرکانس شبکه تا فرکانس کوچک لغزش تغییر می کند فاقد فشردگی محسوس جریان باشد زیرا در لغزش های بزرگ هر موتور آسنکرونی با فشردگی جریان مواجه خواهد شد.
مهمترین عامل شناسائی عدم فشردگی جریان دررتور دایره ای شکل بودن مکان هندسی جریان موتور است که به آن دیاگرام دایره ای موتور گفته می شود گرچه ممکن است جریان های مختلف یک موتور معمولی حقیقتا در یک مکان هندسی دایره ای شکل دور نزند ولی همین که از نظر تئوری و محاسبه مکان هندسی جریانها در یک دایره قرار داشت برای اثبات بدون فشردگی جریان بودن رتور کافی است.
دیاگرام دایره ای موتور عبارتست از مکان هندسی انتهای بردار جریان در سرعت های مختلف ماشین که از صفر شروع میشود و در وضعیت های مختلف موتور یک دایره را طی می کند.
این دایره فقط حامل مکان هندسی انتهای بردار جریان است و برحسب لغزش موتور مدرج می شود و بیانگر تمام خصوصیات موتور در حالتهای مختلف کار موتور می باشد.از این جهت رسم و نمایش منحنی مکان هندسی جریان در ماشین آسنکرون بسیار مهم و آموزنده است.
الف ـ طرز کار:
هر ماشینی را که دارای استاتور و رتور شیاردار با سیم پیچی سه فاز می باشد می توان بعنوان ترانسفورماتور ،موتور،ژنراتور،ترمز و مبدل فرکانس بکار گرفت لذا چنین ماشینی را در ابتدا بطور عام یک ماشین با حوزه دوار می نامیم.
در چنین ماشینی N تعداد شیارهای استاتو و رتور در نتیجه q تعداد شیارهای کامل رتور و استاتور حتما باید با هم تفاوت داشته باشند زیرا در غیراینصورت مشکلاتی در ضمن راه اندازی بوجود می آید بطور مثال در شکل 1-1:
مشخصه مهم ماشین با حوزه دوار همان وجود شار مغناطیسی دوار در فاصله هوائی بین استاتور و رتور است که با سرعت می گردد.
مثلا در یک ماشین دو قطبه شار مغناطیسی دوار که در اثر جریان شبکه با فرکانس تشکیل می شود با عده دورمی گردد.
قدر مطلق شار مغناطیسی دوار از رابطه حاصل می شود. بطوریکه با ثابت بودن قدر مطلق اختلاف سطح شبکه U ، قدر مطلق شار مغناطیسی دوار ثابت است.
شامل 65 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود مقاله بررسی موتور آسنکرون