مقدمه:

از آنجایی که امروزه راه اندازی موتورهای الکتریکی یکی از مسائل و دغدغه های بزرگ کارخانه های صنعتی و شرکت های تولیدی و نیز تولید کنندگان نیروی برق و شرکت های وابسته میباشد در این پروژه به بررسی برخی از این راه اندازها می پردازیم و محاسن و معایب آنها را مورد بررسی علمی قرار میدهیم.

از دلایل اهمیت موضوع شوک های الکتریکی و مکانیکی شدیدی می باشد که در زمان راه اندازی به شبکه برق رسانی و موتور وارد و سبب استهلاک شدید دستگاه های موجود و بالا بردن هزینه های اقتصادی می شود . بنابراین استفاده از راه انداز های مناسب بخصوص در مورد موتورها با توان های بیش از چندین اسب بخار در کاهش هزینه های برق مصرفی و نیز هزینه های نگهداری و تعمیر تاثیر بسزایی دارد.

فهرست:

1 ) کلیات موتور آسنکرون سه فاز : ...................................................................1

1 - 1 ) ساختمان موتورهای القایی سه فاز :...................................................................2

1-1 - 1 ) استاتور : .................................................................................................2

1-1 - 2 ) رتور : .......................................................................................................3

1-1 -3 ) حلقه های لغزان : .....................................................................................4

1 - 1 -4 ) جاروبک ها : ...........................................................................................4

1 - 1- 5 ) یاتاقان و بدنه : ......................................................................................4

1 – 2 ) عملکرد موترهای القایی سه فاز : .......................................................................5

1 – 2 – 1 ) موتور ساکن .........................................................................................5

1 – 2 -2 ) مکانیزم تولید گشتاور در موتور القایی ( آسنکرون ) : ................9

1 – 2 – 3 ) موتور گردان : ....................................................................................14

1 – 2 – 4 ) موتور در شرایط ماندگار : .............................................................22

1 - 3 ) موتور فقس سنجابی : .......................................................................................25

2 ) انواع روشهای راه اندازی موتور القایی سه فاز: .....................................28

2 – 1 ) روش راه اندای مستقیم : ..................................................................................30

2 – 2 ) روش راه اندازی توسط افزایش مقاومت رتور : ..........................................31

2 – 2 – 1 ) موتورهای رتور سیم پیچی شده : ................................................31

2 – 2 – 2 ) Liquide starter : .........................................................................37

فهرست:

2 – 2 – 3 ) درایور راه اندای کرامی : .................................................................38

2 – 2 – 4 ) راه اندازی موتورهای قفس سنجابی با توجه

به جریان و مقاومت رتور : .............................................................40

الف – کلاس A : ................................................................................................40

ب – کلاس D : ...................................................................................................41

ج – کلاسهای C , B : .......................................................................................41

د – رتورهایی با میله های عمیق : .................................................................41

ه – موتورهای قفس سنجابی دوبل : ..............................................................42

2-3) انتخاب ولتاژ موتور :.............................................................................................43

2-3-1) راه اندازی موتور قفسه ای با کاهش ولتاژ استاتور :........................43

2-4 ) راه اندازی با استفاده از کلید ستاره مثلث : ....................................................46

2-5) روش کلاج گریز از مرکز :.....................................................................................49

2-6) پیک جریان حین راه اندازی :................................................................................50

2-7) دینامیک راه اندازی :..............................................................................................51

موتور با بار خالص : ...........................................................................................53

گرم شدن رتور : .....................................................................................................53

2-8) راه اندازی موتورهای بزرگ به کمک خازن :......................................................54

2-8-1) مشکل راه اندازی موتورهای القایی بزرگ : ........................................55

فهرست:

2-8-2) عملکرد یک سیستم راه اندازی خازنی :................................................56

3) راه اندازی تریستوری موتورهای القایی :..................................................57

مقدمه:...............................................................................................................................58

3-2 ( مدهای کنترل:.........................................................................................................62

3-2-1( کنترل راه اندازی:.....................................................................................63

3-2-2( کنترل شتاب راه اندازی:..........................................................................63

3-3) مشخصات راه اندازهای تریستوری:...................................................................67

3 -4( شرح مدارهای متداول راه اندازهای تریستوری:.............................................68

3- 5) مدار قدرت:...............................................................................................................68

3-5-1( معرفی تریستور:......................................................................................69

3-5-1-1) مدل دو ترانزیستوری تریستور:...............................................70

3-5-1-2) روش های روشن شدن تریستور:.............................................71

3-6) مدار فرمان:...............................................................................................................72

3-6-1) مدار آتش کننده:........................................................................................74

3-6-2 ) مدار تقویت کننده: ..................................................................................75

3-6-3) مزیت عمده راه اندازی موتور به شیوه تریستوری و

انتقال زاویه آتش:....................................................................................76

3-6-4 ) مدار خطای جریان:...................................................................................77

فهرست:

3-7) طراحی و بررسی مدارعملی و ساده راه انداز نرم موتور

آسنکرون (القایی):.................................................................................................77

3-7-1) کنترل:..........................................................................................................79

3-7-2) نوسانساز موج دندانه اره ای:................................................................84

3-7-3 ) کنترل زاویه آتش :..................................................................................86

3-7-4 ) مقایسه کننده:...........................................................................................88

3-7-5) ایزوله کننده مدار قدرت و مدار فرمان:................................................89

3-7-6) رلة اضافه ولتاژ و افت ولتاژ:.................................................................90

3-7-7) رلة اضافه جریان (Over Current) :.................................................92

3-8) نظام هماهنگ و :.....................................................................................93

3-8-1) لزوم استفاده از نظام ثابت:.............................................................95

3-8-2) توضیح دربارة PWM :.........................................................................97

3-8-3) مدارات اینورتر:......................................................................................100

3-8-4) رکتیفایرها:..............................................................................................102

3-9 ) مقایسه قیمت تمام شده انواع راه اندازها : .....................................................111

3-10) نتیجه : .................................................................................................................113

« بسم الله الرحمن الرحیم »

فصل اول :

« کلیات موتور آسنکرون سه فاز »

1 - 1 ) ساختمان موتورهای القایی سه فاز :

شکل ( 1-1 ) تصویر یک موتور القایی سه فاز و قطعات آن را نشان میدهد .

شکل ( 1-1)

1-1 - 1 ) استاتور :

هستۀ استاتور به صورت ورقه ورقه ( لایه لایه ) از جنس فولاد مرغوب ساخته می شوند و علت مورق بودن استاتور جلوگیری از جریان فوکو و تلفات ناشی از آن می باشد .

سطح داخلی استاتور حاوی شیارهای متعددی جهت سیم پیچ های سه فاز است .

شکل ( 2-1)

هر کلاف در دو شیار می نشیند و طول استوانه ها مقداری بیشتر از طول کلاف ها خواهند بود . سیم بندی استاتور به صورت مثلث و یا ستاره قابل تنظیم می باشد .

شکل ( 3-1)

1-1 - 2 ) رتور : هستۀ روتور نیز مورق ساخته شده ( لایه لایه ) و از جنس مواد فرو مغناطیسی مرغوب ساخته می شود سطح خارجی رتور همانند استاتور دارای شیارها یی است و هادی های رتور در آن جاسازی می شوند . رتور از نظر ساختمانی به دو نوع تقسیم می شوند :

1 – موتور سیم پیچی شده که درون شیارهای رتور میله های مسی یا آلومینیومی قرار میگیرد .

2 – موتور قفس سنجابی که درون شیارهای رتور میله های مسی یا آلومینیومی قرار می گیرد .

شکل ( 4-1)

باید دانست در رتور قفس سنجابی میله ها از دو سمت توسط حلقه های انتهایی به هم متصل یا به عبارت بهتر اتصال کوتاه شده اند . در رتور سیم پیچی شده در حقیقت یک اتصال کوتاه شده داریم .

1-1 -3 ) حلقه های لغزان :

کارخانه های سازنده سه پایۀ رتور را از درون به یکدیگر وصل کرده وهر سه پایانۀ دیگر را از ماشین خارج و به حلقه های لغزان بر روی محور رتور متصل می سازند .

شکل ( 5-1)

1 - 1 -4 ) جاروبک ها :

بر روی حلقه های لغزان جاروبک نصب شده که ساکن است و می توان از این طریق مقاومت رتور را تغییر داد .

1 - 1- 5 ) یاتاقان و بدنه :

شکل (6-1)

1 – 2 ) عملکرد موترهای القایی سه فاز :

شکل ( 7 – 1 ) یک موتور دو قطبی را نشان میدهد . در این دیاگرام فقط یک دسته هادی برای هر فاز نشان داده شده است . البته هر یک از اینها نشان دهنده یک سری سیم بندی در شیارهای مختلف است به طوریکه یک توزیع سینوسی از نیروی محرکه القایی در فاصله هوایی ایجاد شود می توان یک مدل الکتریکی برای موتورهای القایی ارائه داد .

شکل ( 7-1)

1 – 2 – 1 ) موتور ساکن :

اگر استاتور موتر شکل ( 7 – 1 ) بوسیلۀ یک منتبع سه فاز متقارن تحریک شود آنگاه یک میدان گردان در فاصلۀ هوایی ایجاد خواهد شد . این میدان گردان از هادی های رتور عبور کرده و در آنها ولتاژ القا می کند این ولتاژها سینوسی هستند و با هم اختلاف فاز دارند . بنابراین اگر موتور ساکن باشد به سادگی یک ترانسفورماتور عمل می کند . ممکن است فرض شود سیم بندی استاتور و رتور هر دو ستاره باشند بدون اینکه توجه به واقعیت آنها بشود . چون موتور شبیه به ترانسفور ماتور سه فاز عمل می کند می توانیم مدار معادل یک فاز آن را بکشیم .

شکل ( 8 – 1 ) مدار معادل تک فاز را نشان می دهد .

شکل (8-1)

فرض کنید سیم پیچ رتور مدار باز باشد و یک شبکه سه فاز متقارن استاتور را با فرکانس w_s تغذیه کند . ولتاژ فاز آن برابر V_a باشد . جریان متنجه I_a و دیگر جریان های منتجه در فازهای دیگر یک میدان گردان در فاصلۀ هوایی ایجاد می کنند که باعث ایجاد ولتاژ القایی E_ma در فاز a می شود . مقداری فلوی پراکنده نیز هست که آن را به صورت _lsدر مدار نشان می دهند که یک افت ولتاژ القایی در مدار ایجاد می کند . بعلاوه به دلیل وجود مقاومت سیم پیچ یک افت ولتاژ اهی نیز خواهیم داشت که در مدار به صورت مقاومت R_s نشان داده شده است .

هنگامی که رتور مدار باز باشد در ترانسفور ماتور ایده ال جریان نداریم بنابر این I_a همان جریان مغناطیس کنندگی I_ma می باشد . میدان گردان ولتاژ القایی E_ma را در فاز a ایجاد می کند ضمناً در اثر همین میدان گردان ولتاژ E_ma نیز در رتور القا خواهد شد .

بنابر این :

(1-1)
اما به دلیل وجود زاویۀ بین استاتورور تور مطابق شکل بین ولتاژها اختلاف فاز به وجود خواهد آمد ولتاژهای القایی استاتورور تور در یک زمان به مقدار پیک نمی رسند بلکه زمانی به اندازۀ طول می کشد . بنابر این نسبت ولتاژهای استاتور ورتور مطابق رابطۀ زیر می باشد .

(2-1)
اگر با متعادل به رتور و صل شود و استاتور با شبکه سه فاز متعادل تغذیه شود آنگاه جریان های متعادل با فرکانس W_r = Ws در رتور خواهیم داشت و معادلات آنها به صورت زیر می باشد .

(3-1)

این جریان ها باعث ایجاد یک میدان گردان می شوند .

(4-1)

اما چون W_r = W_s می باشد .

(5-1)

(6-1)
در یک ترانسفور ماتور تک فاز نیروی محرکۀ مغناطیسی تولید شده توسط ثانویه با نیروی محرکۀ مغناطییبی مؤلفۀ بار اولیه I₂ مساوی و مخالف می باشد .

(7-1)

در یک موتور سه فاز ساکن مانند یک ترانسفورماتور سه فاز عمل می شود . نیروی محرکۀ مغناطیسی که توسط جریان های فاز I_c , I_b , I_a جریان های استاتور از زابطۀ زیر محاسبه می شوند .

(8-1)

و همچنین :

(9-1)

میدان گردانی با معادلۀ زیر در فاصلۀ هوایی ایجاد می شود .

(10-1)

(11-1)

اگر میدانهای گردان در رابطۀ ( 10-1 ) و ( 5-1 ) با هم برابر باشند .

(12-1)
(13-1)

این حالت در شکل ( 9 - 1 ) نشان داده شده است . جهت جریان ها در سیم پیچ ها ، در یک لحظۀ بخصوص مشخص شده است .

شکل (9-1)

ولتاژ القایی هادی های استاتورو رتور در یک جهت می باشند این مسئله قابل پیش بینی بود . چون آنها توسط یک میدان گردان ایجاد شده اند اما همانطور که در شکل ( 9 - 1 )

مشخص است جریانهای استاتور ورتور مخالف هم می باشند .

برای راحتی جریانهای فاز i_A , i_a در معادلات ( 3-1 ) و ( 9-1 ) نسبت به فاز تعریف می شود .

(14-1)

(15-1)
بنابراین :

(16-1)
با استفاده از معادلات ( 12-1 ) و ( 13-1 ) و ( 16-1 ) داریم:

(17-1)
معادلۀ ( 17-1 ) نسبت جریان ترانسفور ماتور ایده آل شکل ( 8-1 ) را نشان می دهد . نسبت امپدانس ترانسفورماتور ایده آل با استفاده از رابطه ( 17-1 ) و ( 2-1 ) بدست می آید .

(18-1)

قدرت ورودی به یک فاز ترانسفورماتور ایده آل در اولیه با قدرت خروجی آن فاز در ثانویه برابر خواهد بود .

(19-1)

1 – 2 -2 ) مکانیزم تولید گشتاور در موتور القایی ( آسنکرون ) :

محاسبات قبل توانایی آن را می د هد که عملکرد موتر آسنکرون را پیشگویی کنیم . با یک دید فیزیکی به مسئله یادگیری ما افزایش می یابد . شباهتها و تفاوت ها را با ماشین های الکتریکی دیگر بهت ر تشخیص می دهیم . یک مدل ساده که در آن مقاومت و راکتانس پراکندگی استاتور صرف نظر شده است . در شکل ( 10-1 ) نشان داده شد ه است .

شکل نشان دهندۀ حالت یک فاز می باشد .

شکل (10-1)

دو فاز دیگر به صورتی که t متغییرها اختلاف فاز دارند و سیفت پیدا می کنند قابل کشیدن هستند ( نسبت به a در استاتور و A در رتور ) . جریانهای I_A , I_B , I_C در رتور تولید یک میدان گردان می کنند که درفاصلۀ هوایی می چرخد .

جریان نیز تولید میدان گردان می کنند که مطابق با قانون آمپر این دو میدان باید برابر و مخالف یکدیگر باشند . در یک ماشین ایده آل نیروی محرکۀ منتجه صفر است .

(20-1)

ولی در یک ماشین واقعی دو میدان یکدیگر را خنثی نمی کنند . منتجۀ دو میدان در واقع میدانی است که توسط جریانهای مغناطیس کنندۀ سه فاز تولید شده اند جریان استاتور در فاز a از رابطۀ زیر بدست می آید .

(21-1)
مؤلفه های مغناطیس کنندۀ جریان های استاتور تولید میدان گردان در فاصله هوایی می کنند . این میدان ولتاژهای القایی E_ma , E_mb , E_mc را در استاتور ایجاد می کند . در مدار شکل ( 10-1 ) مقدار ولتاژ القایی در فاز a

(22-1)

اگر رتور هم جهت و هم سرعت با میدان گردان حرکت کند لغزش صفر می شود (S=0) و ولتاژ القایی در فاز A رتور

(23-1)

می باشد . در این شرایط هر دو صفر می باشند . جریان فاز a استاتور هان جریان مغناطیس کنندگی I_ma می باشد این جریان نسبت به ولتاژ V_a مقدار 90 درجه اختلاف فاز دارد و پس فاز می باشد .

حالا شرایطی را در نظرمی گیریم که رتور با سرعت کمتر از سرعت سنکرون دوران کند. بنابر این می باشد و ولتاژ القایی E_ma در رتور ایجاد می شود که جریانی در رتور با فرکانس W_r = SW_s ایجاد می کند . مقدار جریان برابر مقدار زیر

(24-1)

می باشد . مؤلفۀ جریان قدرت در مدار استاتور

(25-1)

جریان نسبت به ولتاژ القایی پس فاز است همانقدر که نسبت به پس فاز می باشد . مقدار زاویه برابر

(26-1)

دیاگرام فازی معادلۀ ( 21-1 ) در شکل ( 10-1 ) b نشان داده شده است . یک میدان گردان متناظر با این دیاگرام در شکل ( 10-1 ) c نشان داده شده است .

در لحظه ای که I_ma مقدار ماکزیمم خود را دارد به صورت عمود رو به پایین می باشد . بردارها در شکل ( 10-1 ) d نشان داده شده است .

میدان گردان استاتور منتاسب با جریان می باشند و وقفۀ هم نام نسبت به دارد که اندازۀ آن همان زاویه بین می باشد . میدان گردان مؤلفه جریان های قدرت را میتوان از دیاگرام فازی بدست آورد . اما میدان گردان ناشی از جریان های رتور I_A , I_B , I_C به صورت در شکل نمایش داده شده است . از شکل d(10-1)

(27-1)

گشتاور تولیدی در اثر میدان گردان مطابق رابطۀ زیر می باشد .

(28-1)

زاویه ای است که از محور استاتور به محور رتور اندازه گیری می شود . شکل ( 10-1 ) d حالت موتوری را نشان می دهد .

با افزایش لغزش s ولتاژ القایی E_ma افزایش می یابد . جریان رتور I_A و میدان گردان نیز افزایش پیدا می کند . جریان استاتور زیاد می شود تا میدان گردان زیاد شده و در نتیجه برآیند دو میدان ومیدان گردان با مقدار ثابتی باشد F_mg . با افزایش لغزش و افزایش می یابند و افزایش آنها طوری است که sin کاهش می یابد . تغییرات گشتاور سرعت را با استفاده از دیاگرام ( 11-1 ) بهتر می توان مشخص کرد .

شکل (11-1)

(29-1)

با جایگزینی در رابطۀ زیر داریم:

(30-1)

معادلۀ ( 22-1 ) نشان می دهد . E_ma ثابت است . بنابر این نیز ثابت خواهد بود . در لغزش کم از معادلۀ ( 26 - 1 ) نتیجه می شود است . در شکل

( 10-1 ) d تقریباً عمود بر می باشد . با افزایش لغزش با نسبت کمتری افزایش می یابد . زیرا راکتانس اثر القایی از خود نشان میدهد . زاویه نیز افزایش می یابد . بنابر این افزایش گشتاور منتاسب با افزایش لغزش نیست . در لغزش زیاد از معادلات ( 23-1 ) و ( 24-1 ) داریم :

(31-1)

با افزایش لغزش ، به سمت یک مقدار ثابت میل می کند . ولی بسمت صفر میل می کند . کل تغییرات با استفاده از معادله ( 30 -1 ) قابل بیان می باشد . در لغزش زیاد با هم زاویۀ حدود درجه می سازد .

با افزایش لغزش ابتدا گشتاور زیاد می شود اما بعد از رسیدن به یک مقدار ماکزیمم شروع به کاهش می کند .

با استفاده از شکل ( 10-1 ) دیده می شود قدرت ورودی به هر فاز برابر مقدار زیر

(32-1)

می باشد . با جایگزیین در معادلۀ ( 30-1 ) گشتاور توسعه یافته در ماشین P = 2 قطبی بدست می آید .

(33-1)

این معادله را می توان با معادلۀ ( 30-1 ) مقایسه کرد . متناسب با می باشد و متناسب با می باشد .

بحثهای بالا بطریق مشابه می توانند در مورد ژنراتور آسنکرون ربع دوم شکل ( 17-1 ) تکرار شود .

1 – 2 – 3 ) موتور گردان :

در موتور گردان اندکتانس و مقاومت عوض نمی شود . اما رابطه ولتاژ القایی اولیه و ثاونویه ( استاتور و رتور ) تغییر خواهد کرد . فرکانس نیروی محرکه القایی رتور از رابطه زیر تعیین می شود .

(34-1)
این سرعت ها اگر بر حسب زاویۀ الکتریکی باشند برای موتورهای چند قطبی صادق هستند در غیر این صورت معادله زیر نوشته می شود که معادله بر حسب سرعت زاویه ای مکانیکی می باشد .

(35-1)

مدار معادل موتور گردان در شکل ( 12-1 ) نشان داده شده است . رتور ممکن است اتصال کوتاه در نظر گرفته شود و امپدانس Z_A فقط شامل مقاومت رتور و امپدانس پراکندگی باشد . شرط انیکه ماشین اندوکسیدنی در حالت موتر کار کند .

(36-1)

بنابراین رتور باید از میدان گردان آهسته تر دوران کند . تعریف لغزش از رابطه زیر مشخص می شود .

(37-1)

این عامل در نیروی محرکه القایی ، امپدانس ، نسبت توان موتور القایی مؤثر واقع می شود .

رابطۀ ولتاژ القایی رتور و استاتور مطابق رابطۀ زیر می باشد .

(38-1)

شکل (12-1)

(39-1)

نسبت جریان دقیقاً همانند حالت قبل است .

(40-1)

اما نسبت امپدانس مطابق رابطۀ زیر می باشد .

(41-1)

از معادلۀ ( 16- 1 ) و نسبت فرکانس بین دو قسمت مدار معادل مشخص می شود که ترانسفورماتور ایده آل در مدار معادل موتور ساکن با وسیلۀ دیگری عوض شده است که خصوصیات بیشتری از القای ولتاژ و تبدیل ولتاژ جریان می باشد . به طور مشخص یک تبدیل فرکانس صورت گرفته است .

(42-1)

به این فرکانس معمولاً فرکانس لغزش می گویند .

با صرف نظر از اینکه تلقات هستۀ استاتور توان جذب شده توسط فاز a مقدار زیر

(43-1)

می باشد وتوان جذب شده سه فاز مطابق رابطۀ زیر می باشد .

(44-1)
به این توان معمولاً توان فاصلۀ هوایی می گویند . توان تلف شده در رتور

(45-1)

با استفاده از رابطۀ ( 39-1 ) و ( 40-1 ) رابطه زیر بدست می آید .

(46-1)
(47-1)

از توان توسعه یافته در فاصلۀ هوایی نقطه به نسبت S تبدیل به تلفات در رتور می شود . بنابراین بقیه در فاصلۀ هوایی تبدیل به توان مکانیکی می شود .

(48-1)

با استفاده از معادلۀ ( 37-1 ) داریم :

(49-1)

با جایگزینی در معادلۀ ( 48-1 ) داریم :

(50-1)

ماشین سه فاز ایده آل در شکل ( 12-1 ) قدرت مکانیکی ار به صورت گشتاور سرعت بار مکانیکی تحویل می دهد .

(51-1)

(52-1)

بنابراین گشتاور از تقسیم قدرت توسعه یافته در فاصلۀ هوایی بر سرعت دوران زاویه ای بدست می آید در شرایط ماندگار قدرت جذب شده توسط استاتور ثابت می باشد . تلفات در رتور ماشین هم ثابت می باشد . بنابراین قدرت مکانیکی توسعه یافته روی رتور نیز ثابت می باشد . در هنگام بی باری موتور آسنکرون با لغزش ناچیز دوران می کند . هنگامی که بار مکانیکی به موتور تحمیل می شود سرعت دوران کم می شود بنابر این لغزش و فرکانس رتور ، جریان رتور ، وگشتاور توسعه یافته افزایش می یابد تا زمانی که گشتاور توسعه یافته و گشتاور خارجی با هم برابر می شوند .

اگر رتور با سرعت بیشتر ا سرعت سنگرون دوران کند لغزش منفی می شود. جهت ولتاژ القایی در رتور معکوس می شود . جریان رتور نیز معکوس می شود . گشتاور داخلی با گردش محور موتور مخالفت می کند . بنابراین در سرعت های بالاتر از سرعت سنکرون شبیه به ژنراتور عمل می کند و اگر به شبکۀ AC در موتور اندکسیدنی با رتور اتصال کوتاه شده مقدار کمی نیروی محرکۀ القایی لازم است تا جریان نامی رتور و گشتاور نامی را ایجاد کند . بنابر این لغزش کمی مورد نیاز است . سرعت تقریباً ثابت است و با افزایش بار خیلی کم افت می کند . قابلیت راه اندازی موتور القایی نیز خوب می باشد . این خصوصیات باعث شده است . تا درجاهایی که کنترل سرعت مطرح نباشد کاربرد خوبی داشته باشد .

این موتور ساده و ارزان است و به همین دلیل کاربرد وسیعی دارد . رتور و استاتور آن برای کاهش تلفات فوکو ورقه ورقه شده است . برای کاهش جریان مغناطیس کنندگی فاصلۀ هوایی را تاحد امکان کاهش می دهند .

رتور در دو نوع سیم بندی شده و قفس سنجابی ساخته می شود . سیم پیچیی هم به صورت مثلث و هم ستاره است هر چند معمولاً یکی از استاتور یا رتور را به صورت مثلث می بندند .

اگر ترمینال های مدار معادل ( 12-1 ) را اتصال کوتاه کنند پارامترهای رتور را به طرف استاتور انتقال دهند مدار معادل ( 13-1 ) بدست می آید . امپدانس رتور بوسیلۀ معادلۀ

( 27-1 ) بدست می آید .

(53-1)

(54-1)

(55-1)

(56-1)

اختلاف پتانسیل اعمال شده به رتور E_ma می باشد و جریان مطابق رابطه ( 40-1 ) بر حسب جریان I_A بدست می آید با این مراحل انجام شده قسمت ایده آل ماشین حذف می شود و این مسئله دو نتیجه دارد . تمامی مدار با فرکانس w_s کار میکند و خروجی Pamech حذف شده است . ولی P_ma توان ورودی به فاصلۀ هوایی تغییر نکرده است . این توان به دو قسمت Pamech توان مکانیکی و P_mA تلفات رتور تقسیم می شود که اکنون در به مصرف می رسد .

(57-1)

از معادلات ( 53-1 ) و ( 38-1 ) داریم :

(58-1)

بنابراین اولین عبارت سمت راست معادلۀ ( 57-1 ) نشان دهندۀ تلفات مسی در رتور می باشد . با استفاده از قانون بقا انرژی قسمت دوم باید توان مکانیکی توسعه یافته یک فاز باشد .

(59-1)

بنابراین مقاومت به دو مقاومت سری تقسیم می شود که اولی تبدیل به توان مکانیکی یک فاز و دومی نشان دهندۀ مقاومت روتور می باشد .

شکل ( 13-1)

مدار دو حلقه ای شکل ( 13-1 ) برای بیان کردن گشتاور داخلی بر حسب متغیرهای ما مشکل است هر چند با انجام تقریباتی می توان دقت را در حد خوبی حفظ کرد بنابر این راکتانس مغناطیس کننده W_sL_ms به طرف ترمینال منتقل می شود و باقی پارامترها در

معادلۀ ( 60-1 ) بیان شده است .

(60-1)

شکل ( 14-1)

شکل ( 14-1 ) مدار معادل تقریبی بود .

باید توجه داشته باشیم که این مدار معادل با صرفه نظر کردن ازچند پارامتر بدست آمده ودقیق نیست. البته برای هماهنگ شدن محاسبات استاندارد IEEE ( انجمن مهندسین برق و الکترونیک آمریکا ) نی زمدار معادل هایی پیشنهاد نموده اند که در شکل ( 15-1 ) می بینیم .

شکل ( 15-1)

برای سهولت در انجام محاسبات در مدار IEEE بهتر است از روش تونن استفاده گردد به عبارت دیگر بجای استفاده از پارامترهای مختلف می توان از X_th , R_th , V_th استفاده نمود .

شکل (16-1)

1 – 2 – 4 ) موتور در شرایط ماندگار :

در مدار معادل جدید روابط به صورت زیر نوشته می شوند .

(61-1)

(62-1)

رابطه بین گشتاور داخلی و سرعت مکانیکی با استفاده از شکل ( 13-1 ) بدست می آید . از معادلۀ ( 61-1 ) داریم:

(63-1)

و از معادلۀ ( 52-1 ) نیز داریم:

(64-1)

از شکل ( 14-1 ) داریم :

(65-1)

با جایگزینی معادلات ( 63-1 ) و (65-1 ) در معادلۀ ( 64-1 ) داریم :

(66-1)

رابطۀ بین لغزش و گشتاور و یا سرعت – گشتاور از معادلۀ ( 66-1 ) قابل محاسبه می باشد در سرعت حدود سرعت سنکرون ، لغزش به سمت صفر میل می کند . بنابراین رابطه به صورت زیر نوشته می شود .

(67-1)

(68-1)
بنابراین در نزدیکی سرعت سنکرون گشتاور و جریان نسبت خطی با لغزش دارد . در شکل( 17-1 ) با خط چین نشان داده شده است . در ولتاژ ثابت در رابطه گشتاور فقط تابعی از لغزش می باشد می توان لغزشی را که در آن گشتاورماکزیمم می شود با مشتق گرفتن از رابطه و برابر صفر قرار دادن آن محاسبه کرد .

(69-1)

با جایگزین کردن در رابطه مقدار گشتاور ماکزیمم

(70-1)

این به گشتاوور شکست نیز نامیده می شود . اگر مقدار لغزش منفی در رابطه قرار داده شود ماکزیمم گشتاور منفی یا ژنراتوری بدست می آید .

(71-1)

بنابراین اما در ماشین های بزرگ

(72-1)

معادله نشان میدهد گشتاور ماکزیمم به وسیلۀ راکتانس X_L محدود می شود و ازمقاومت رتور مستقل می باشد .

شکل ( 17-1)

در لغزش زیاد و معادلۀ ( 66-1) با تقریب به معادلۀ زیر تبدیل می شود

(73-1)

گشتاور با معکوس لغزش متناسب است . منحنی به وسیلۀ خط چین در شکل نشان داده شده است . با قرار دادن S = 1 در معادله گشتاور راه اندازی بدست می آید .

(74-1)

در موتورهای القایی با ربور سیم پیچی شدۀ استاندارد :

(75-1)

(76-1)

T_FL گشتاور نامی در بار نامی موتور می باشد .

1 - 3 ) موتور فقس سنجابی:

در مواردی که راه اندازی زیاد انجام می شود و گشتاور راه اندازی لازمه زیاد باشد از موتور با رتور سیم بندی شده با مقاومت خارجی استفاده می شود . اگر به کنترل سرعت و کار در سرعت پایین نیاز نباشد در این صورت ازموتور فقس سنجابی استفاده می شود .

موتور فقس سنجابی به گروه های مختلفی تقسیم می شوند که این تقسیم بندی بیشتر به نوع ساختار رتور مربوط می باشد . مشخصۀ گشتاور سرعت در شکل ( 18-1 ) و جدول ( 1-1 ) آمده است . مشخصات در جدول برای موتور 110 اسب ، 230 ولت می باشد . و این اعداد با عوض شدن مقادیر نامی تغییر می کنند . گشتاور ماکزیمم برای موتور با رتور سیم پیچی شده 2.25 برابر گشتاور بار نامی می باشد .

معمولاً موتورهای قفسه ای برای راه اندازی مستقیم به شبکه وصل می شوند و در این حالت تغذیه باید مداری باشد که در جریان راه اندازی ولتاژ ترمینالهای موتور خیلی افت نکند .