بررسی و انتخاب بهینه موتورهای الکتریکی

دانشگاه آزاد اسلامی واحد اردبیل
گروه برق
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی در رشته مهندسی برق – قدرت
عنوان:
بررسی و انتخاب بهینه موتورهای الکتریکی
استاد راهنما:
دکتر یاوریان
نگارش:
بابک عیوضی
تابستان 91
تقدیم به پدر و مادر بزرگوارم
ابتدا تشکر و سپاس خدایی را به می آورم که با آفرینش انسان به عنوان اشرف مخلوقات و همچنین دو موجود به نام پدر و مادر که عین فداکاری و از خود گذشتگی و مظهر ایثار هستند، بر انسان منت نهاد.
تقدیر و تشکر
امیر مومنان:
«هر کس به من حرفی آموخته مرا بنده خود ساخته»
پس
تشکر و سپاس فراوان از استاد بزرگوارم جناب آقای دکتر کمال یاوریان که با نهایت دلسوزی قطره ای علم از اقیانوس حکمتش را به من یاد داده و آرزوی سربلندی، جاودانگی دارم برای استاد بزرگوارم و از خدا توفیق شاگردی لایق را خواهانم .
از پدرم که همواره به عنوان استاد و تنها حامی در تمام مراحل زندگی و تحصیلم زحمات زیادی را تحمل نموده اند نهایت تقدیر و تشکر را می کنم.
همچنین از مادر بزرگوارم و خواهر عزیزم زهرا و فاطمه و همچنین تمامی پدران و مادران تقدیر و تشکر می کنم به خاطر این که هم چون شمع می سوزند و تمام عمر و زندگی خود را فدا می کنند، تا روشنایی برای فرزندان خود باشند و همچنین از تمامی معلمانی که مرا تا این مرحله از زندگی و تحصیل یاری نموده اند و توفیق آن را داشته ام که در خدمتشان باشم کمال تشکر و قدردانی را دارم و از خداوند متعال برای آن بزرگواران خواهان سعادتمندی در دنیا و آخرت هستم.
هر چند که کلمات گفته شده، نمی تواند حتی گوشه ای از تمامی صحبت ها و کرده های آنها نسبت به ما را جبران کند و یا نشان دهد.
فهرست
چکیده ‌ه
مقدمه 1
1- موتورهای الکتریکی 3
موتورهای تک فاز 4
1-1-رتور 6
2-1-استاتور 6
3-1-سپرها (درپوش های دو طرف موتور) 7
4-1-کلید گریز از مرکز 8
2- طرز کار موتور القا تک فاز 10
1-2-سیم پیچی قفس سنجابی 10
2-2-سیم پیچی های استاتور 10
موتورهای تک فاز خازنی 13
1- خازن 14
1-1-خازن روغنی 14
2-1- خازن های الکترولیتی 15
تعیین مقدار ظرفیت خازن 17
2-موتور تک فاز با خازن راه انداز 18
1-2-ساختمان 19
5-یک خازن عموماً از نوع الکترولیتی 19
2-2-طرز کار 19
3-موتور تک فاز با خازن دایمی 20
موتورهای تک فاز متناوب با رتور اتصال کوتاه 23
موتور القایی همراه با خازن راه انداز (Start) 26
1-موتورهای سه فاز 29
1-1-ساختمان موتور سه فاز 29
3-1-نمونه ای از اتصالات موتور سه فاز 32
ستاره ای- مثلث و مقاومت های تخلیه کننده 34
موتور القایی سنجابی 34
سیم ها 35
تبدیل سیم های آلومینیومی به سیم مسی و بالعکس 37
سطح مقطع 40
یک خطای نابخشودنی 40
معرفی مشخصات پلاک موتور 42
2-موتورهای حفاظت شده در مقابل آب (Drip proofmo): 67
3-موتورهای کاملاً بسته بدون تهویه (Totally enclosed, noneventilated motors) 68
4-موتورهای کاملاً بسته با تهویه هواکش (Totally enclosed fan cooled) 68
روش های ایمنی موتورهای الکتریکی 71
طراحی موتورهای الکتریکی 71
نوع کار موتورهای الکتریکی 74
روش های انتخاب موتورهای الکتریکی 77
ضریب عملکرد() 82
انواع رومت های نصب (v یا B) 84
درجه حرارت و ارتفاع محیط در کار موتور 85
انتخاب موتورها 95
مشخصات موتورهای تک فاز 99
مشخصات موتورهای آسنکرون سه فاز قفس سنجابی 100
مشخصات موتورهای آسنکرون سه فازه با رتور سیم پیچی شده 101
1-مصرف انرژی 104
2-تلفات موتور القایی و محرک 105
3-ملاحظات اقتصادی 106
4-عملکرد 108
5-بازدهی و ضریب توان 109
6-کنترل کننده موتور 111
7-اینورترها 112
8-سیکلوکنورتورها 112
9- نتیجه گیری 112
1-اهمیت و شرح مسئله: 115
2-عمر یک موتور چقدر است؟ 116
3-پیش بینی عمر باقیمانده موتورها 117
4-روش های تخمین بار موتورها 119
5-اثر بارگذاری در راندمان موتورها 120
روش های تعیین راندمان 121
6- اثر عدم تعادل ولتاژ در راندمان موتورها 122
7-اثر عدم تقارن سیم پیچ ها در راندمان موتورها 123
8-اثر سرعت در توان پمپ ها و فن ها 124
9-اثر وضع موتور روی راندمان و قابلیت اعتماد آن 125
10-اثرات کیفیت توان در راندمان و عمر موتورها 125
11- محاسبات اقتصادی برای جایگزینی موتورها 126
مراجع و منابع: 130
چکیده
دراین پایان نامه ضمن مرور میزان متوسط بازدهی در سیستم های محرک صنعتی اهمیت انتخاب مناسب موتور در این موارد از دیدگاه مصرف انرژی مورد بررسی قرار می گیرد. اهمیت تطابق بین موتور و بار و بالا بودن ضریب ار از نظر انرژی مصرفی و بازدهی سیستم محرک – موتور مورد تاکید قرار می گیرد. ملاحظات اقتصادی در انتخاب موتور مناسب در محرک های صنعتی با استفاده از «زمان متوسط بین دو خرابی» و «زمان متوسط تعمیر» بر شمرده شده و با مقایسه بازدهی روش های مختلف کنترل سرزعت موتور رابطه ای بر محاسبه توان مکانیکی خروجی موتور – محرک ارائه می شود. سپس ضمن بررسی نحوه و میزان تاثیر بازدهی و ضریب توان محرک موتور یا بار، تاثیر استفاده از خازن بر ضریب توان مورد بررسی قرار می گیرد و همچنین با تحقیق و بررسی در مورد مسئله جایگزینی موتورها در صنعت که یکی از مسائل بسیار مهم و مورد مطالعه در کشورهای صنعتی و در حال توسعه می باشد، روش ها و دستور العمل های لازم جهت تعویض موتورها در صنعت و بویژه صنعت فولاد در جهت بهره وری بیشتر از دیدگاه کاهش مصرف انرژی، افزایش قابلیت اطمینان در خط تولید و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری ارائه می گردد و با محاسبات نشان داده می شود که با انتخاب بهینه و جایگزینی موتورها می توان به مقدار زیاد هزینه انرژی الکتریکی و تعمیر و نگهداری را کاهش داده و همچنین با افزایش قابلیت اطمینان در خط تولید از هزینه های گزاف قطع خط تولید جلوگیری نمود. جایگزینی موتورها در چهار بخش تعویض موتورهای فرسوده و راندمان پایین با موتورهای راندمان بالا، موتورهای سایز بزرگ با سایز کوچک، موتورهای دور ثابت با دور متغیر، موتورهای تعمیراتی با موتورهای نو مورد بررسی اقتصادی قرار گرفته و با توجه به زمان بازگشت سرمایه در هر مورد راهکارهای لازم ارائه شده است.
با توجه به نیازهای اولیه برای برآورد راندمان و عمر باقیمانده موتور، روش های تست در حین کار موتورها در صنعت نیز آورده شده است.
واژه های کلیدی: موتورهای القایی – محرک صنعتی – انتخاب موتور – تطبیق بار – کنترل موتور – موتورهای الکتریکی – مصرف انرژی – کاهش تلفات – موتورهای پربازده
مقدمه
از انقلاب صنعتی اواخر قرن هجدهم و اوایل قرن نوزدهم که کارهای دستی به صنایع ماشینی تبدیل می شود و ابزار ماشینی به سرعت تکامل می یابند، ماشین های ابزار به موتورهای الکتریکی مجهز می شوند، ماشین های الکتریکی جای خود را در میان صنایع سنگین مخصوصاً در جهت تولید و انتقال انرژی باز می کنند، با پیشرفت روز افزون ابزار تولید و نیاز در تسریع تولید فکر تبدیل صنایع به صورت خودکار شکل می گیرد و جامه عمل بخود می پوشد. بار روش های فرمان و تنظیم خودکار موتورهای الکتریکی مورد استفاده آنها ابعاد وسیعی پیدا می کند و از صنایع سنگین و پیچیده تا وسایل ساده خانگی را در بر می گیرد. به این ترتیب شناخت انواع ماشین های الکتریکی از نظر ساختمان، اصول کار و مخصوصاً عیب یابی و تعمیر بسیار ضروری بنظر می رسد. در موتورهای القایی جریان متناوب، سه فاز با روتور قفس سنجابی توان الکتریکی از طریق شبکه به قسمت ثابت ماشین یعنی استاتور منتقل شده و هیچگونه اتصال الکتریکی بین شبکه و قسمت چرخشی ماشین روتور وجود ندارد.
موتورهای قفس سنجابی این مزیت بزرگی است زیرا نه تنها مراحل ساخت روتور سهل گشته بلکه با حذف سیم پیچی روتور و جایگزینی آن با هادی مس یا آلومینیومی عمر مفید روتور به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. لیکن در این حالت بدلیل عدم دسترسی به سیم پیچ روتور، ماشین بصورت ولتاژ و سرعت ثابت در آمده و در حال عادی دارای جریان و راه اندازی زیاد و گشتاور و راه اندازی کم می باشد. برای رفع این عیوب در عمل با تغییرات کمی در روتور می توان مشخصه های راه اندازی موتور را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. همچنین با به بکار گیری روش های خاص طراحی در سیم پیچی استاتور می توان قابلیت کار موتور در چهار سرعت ثابت را، در کار دایم ایجاد کرد.
از اوایل دهه 1950 میلادی که استفاده از ابعاد بدنه استاندارد و بار دایم حداکثر (MCR) مطرح گردید، بازدهی موتورهای القایی سه فاز با روتور قفس سنجابی شاهد افزایش قابل توجهی بوده است. لذا در دهه های اخیر بطور مداوم ابعاد بدنه برای توان خروجی ثابت کاهش یافته و بدین ترتیب بازدهی موتور روند صعودی داشته است.
حداکثر بازدهی برای موتورهای القایی با توان خروجی 750 وات تا 100 کلیووات در محدوده 73 تا 92% قرار دارد. لذا در شرایط مطلوب بازدهی متوسط برای این موتورها را می توان 80% در نظر گرفت.

فایل : 119 صفحه

فرمت : Word