پایان نامه موتورهاي القايي ac

اساس موتور القایی:

در موتور الکتریکی تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی در قسمت گردندۀ ماشین صورت می گیرد. در موتورهای DC و یکنوع موتورAc ، قدرت الکتریکی  توسط کلکتور و جاروبکها مستقیماً به رتور داده می شود. با توجه به اینکه، این نوع ماشینها را می توان موتورهای هدایتی (Conduction motor) می نامند. در معمولیترین نوع  موتورA.C قدرت الکتریکی مستقیماً به رتور هدایت نمی شود و رتور قدرت رابطور القایی درست مانند ثانویۀ ترانسفور ماتور دریافت می کند. به این دلیل این نوع موتورها به نام موتورهای القایی معروفند. ضمن تجزیه و تحلیل موتورها، آشکار می شود که مفید خواهد بود اگر موتور القایی مانند یک ترانستور ماتور با ثانویۀ گردان تصور شود.

بدین ترتیب که یک سیم پیچی ساکن به منبع A.c وصل است و سیم پیچی دیگر به طریقی است که می تواند به راحتی بچرخد و انرژی خود را ضمن چرخش، توسط القاء مانند ترانسفور ماتور دریافت کند. اصول موتور القایی ابتدا توسط Arago در سال 1824 موقعی  که وی پدیدۀ جالب زیر را ملاحظه نمود کشف گردید:

اگر یک صفحۀ غیر مغناطیسسی nonmagnetic و یک قطب نا به هم لولا شوند، بطوریکه محورهای آنها با هم موازی باشند و هر دو قطب با یکی از قطبهای  قطب نما نزدیک لبۀ صفحه دیسک واقع شده  باشند اگر که دیسک را بچرخاند قطب نما نیز خواهد چرخید یا بر عکس اگر عقربه را بچرخاند دیسک نیز می چرخد چرخش قسمت القاء شده همان جهت چرخش قسمت دیگر است.

این پدیده ممکن است به طریق زیر مشاهده شود:

اگر یک صفحۀ گرد مسی یا آلو مینیومی ساده و یک قطب نمای نسبتاً بزرگ روی محور عمودی نزدیک به هم نصب شوند بطوری که هر کدام بتواند حول محور خود آزادانه و مستقل از یکدیگر بچرخند( این بهترین راه برای نشاندادن اساس عمل موتورهای القایی می باشد.

اگر که دیسک بچرخد قطب نما نیز آنرا دنبال خواهد نمود البته با سرعت کمتر. شکل(1) یک لبۀ قطب جنوب آهنربا را که مستقیماً روی لبۀ دیسک غیر مغناطیسی قرار دارد نشان می دهند. برای  درک این مطلب که ممکن است هر دو قسمت که روی لولا ها به طور عمودی  و مستقل از یکدیگر قرار دارند، آزادانه در صفحۀ افقی بچرخد، باید توجه را به یک المان قطعه کوچکی از دیسک که درست در زیر مرکز قطب قرار می گیرند معطوف داشت.

در شکل 1a فوران به طور عمودی به طرف بالا از دیسک عبور کرده و بطور یکنواخت توزیع شده است. اگر که آهنربا به طرف راست حرکت کند. شکل 1a فوران دور قطعه(المان) هادی دیسک خم می شود بطوری که یک ولتاژ در هادی تولید می گردد که در جهت مخالف ناظر می باشد.  ولتاژ تولید شده باعث ایجاد یک جریان می شود که به طرف لولا جلو می رود و بعداً به دو قسمت راست و چپ تقسیم می شود و به طرف المان هادی بر می گردد. جریان در دیسک تولد یک میدان مغناطیسی می نماید که المان هادی را درجهت عقربه های ساعت دور می زند. این میدان و میدان قطب جنوب در شکل 1-c دیده می شود.

نتیجۀ  این فوران ها در شکل 1-d نشان می دهد که فوران ها در یک طرف تقویت و در طرف دیگر تضعیف شده اند. بنابراین المان های هادی و دیسک به طرف راست حرکت می نماید( در همان جهتی که قطب حرکت می کند). هرگز برای دیسک ممکن نیست که به سرعت قطب حرکت نماید زیرا اگر با چندین سرعتی حرکت کند هیچ حرکت نسبی بین دیسک و قطب وجود نخواهد داشت و هیچ ولتاژی در دیسک تولید نخواهد شد و بنابراین هیچ فورانی توسط دیسک به وجود  نخواهد آمد و این باعث خواهد شد که دیسک سرعتش کم شود تا جریان کافی تولید گردد و قدرت لازم برای گردش توسعه یابد. در این بحث آشکار می گردد که عمل موتور (چرخش دیسک) توسط القاء انجام می گیرد. جریان در رتور (دیسک) نتیجۀ القای الکترومغناطیسی است که خود احتیاج به یک حرکت نسبی بین هادی و فورانی دارد. از این رو اگر بار مکانیکی روی رتور افزایش یابد سرعت رتور کم  می شود و در این کم شدن سرعت بدین معنی است که سرعت نسبی بین فوران و رتور بزرگتر می گردد و در نتیجه ولتاژ و جریان بزرگتر می شود بنابراین قدرت اضافه می گردد و جبران بار اضافی  را می نماید. به عبارت دیگر قدرت توسعه یافته توسط رتور به طور اتوماتیک خودش را با قدرت لازم برای راندن (گرداندن) بار تنظیم می نماید. واضح است که در موتور حقیقی، رتور یک دیسک   ( صفحه ) نبوده بلکه دستگاه طراحی شدۀ مناسبی  است که شامل یک هسته ورقه ، ورقه حاوی سیم پیچ می باشد، ضمناً میدان اصلی یک قطب متمرکز نبوده که توسط دست به حرکت بلکه مجموعه ای از قطبهای زوج می باشد که توسط سیم پیچی توزیع شده در شیارهای استاتور به وجود می آید. قطبهای استاتور توسط تأثیر میدان های دو یا سه فاز، روی یکدیگر تشکیل می شود و نتیجه اثرات آن معادل اثرات قطبهای گردان ( میدان گردان) می باشد. به علت اینکه موتور القایی زیر سرعت کنسرون می چرخد به ماشین آنسکرون معروف است.

سرعت موتورهای القایی با فزایش گشتاور باره کاهش می یابد. سرعت موتورهای القایی چند فاز  با بار اسمی اغلب حالات در محدودۀ%7 زیر سرعت سنکرون می باشد، گرچه سرعتهای  با باراسمی زیر سرعت سنکرون هم غیر معمول نمی باشد.

چون موتور القایی هیچ وسیله ای برای تولید تحریک ندارد از این رو احتیاج به قدرت راکتیو داشته و جریان عقب افتاده دریافت می نماید و معمولاً در باراسمی دارای ضریب قدرتی بیش ار %80 می باشند از تمام موتورهای A.c موتور القایی چند فازه، بطور وسیعی در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد و دارای مزایا و معایب زیر است:

مزایا:

1. خیلی ساده بوده و فوق  العاده محکم می باشد و معمولاً نمی شکند به خصوص نوع قفسه سنجابی
2. دارای قیمت کم بوده و قابل اعتماد می باشد.
3. دارای راندمان باندازۀ کافی بالا می باشد و در موقع کار عادی احتیاج به جاروبک ندارد. از این رو تلفات اصطکاکی نداشته ضمناً دارای ضریب قدرت نسبتاً خوبی است.
4. به حداقل تعمیر احتیاج دارد
5. ار حالت سکون بدون نیاز به موتور دیگر راه می افتد و احتیاج به سنکرونیزه ندارد. بخصوص در نوع قفس سنجابی راه اندازی بسیار ساده است.

معایب:

1. بدون از دست دادن قسمتی از راندمان، سرعت آن قابل تغییر نمی باشد
2. مانند موتور شنتC با افزایش بار، سرعت آن تقلیل می یاید.
3. گشتاور راه اندازی آن از موتور C کمتر است

ساختار موتورهای القایی:

موتورهای القایی الزاماً از دو قسمت اصلی تشکیل می شوند:

1. a) استاتور b) رتور
2. a) استاتور: قسمت ساکن موتور القایی یعنی استاتور شامل یک هستۀ استوانه ای شیار دار ورقه ورقه است که در یک قاب جا می گیرد. سیم پیچ استاتور، اساساً شبیه سیم پیچ استاتور ماشین های کنسرون چند فاز می باشد. در یکی از انواع آرمیچر سیم پیچی آرمیچر ابتدا در شیارها پیچیده می شود و به طور صحیح بهم وصل می گردد و پس از قرار دادن در عایق و آنرا در قاب قرار می دهند در موتورهای با بدنۀ بزرگ سوراخ هایی نیز برای عبور هوا و خنک کردن موتور تعبیه می گردد.
3. B) رتور: در موتورهای القایی معمولاً از دو نوع رتور استفاده می شود.

1- رتور قفس سنجابی                     2- رتور سیم پیچی شده

در هر دو نوع رتور، هسته شیار دار ورقه بطور محکم روی حور، پرس (Press) می شود. رتور سیم پیچی شده دارای سیم پیچی سه فاز  بیه سیم پیچ استاتور می باشند.

سیم پیچی رتور به حلقه های لغزنده  که روی محور رتور قرار دارند ختم می شود. جاروبکها روی حلقه  های لغزنده سوارند و در موقع راه اندازی از طرف خارج به سه

اساس كارموتورهاي القايي                                                                    1

مزايا ومعايب                                                                                                 5

ساختارموتورهاي القايي                                                                        6

لغزش وسرعت روتور                                                                            9

ميدانهاي گردان                                                                                   10

كاربردموتورهاي القايي                                                                        18

فصل دوم :

روشهاي كنترل سرعت موتورهاي القايي                                                 23

تنظيم سرعت موتور به وسيله تغيير دادن عدده قطبها                                  23

تنظيم سرعت گردش موتور به وسيله تغيير فركانس                                   30

تنظيم دورموتور به وسيله تغيير مقاومت اهمي مدارروتور                           31

پيوست موتورهاي آسنكرون به صورت آبشاري يا كاسكاد                       34

معايب كاسكاد دومتورآسنكرون                                                            37

نكات تكميلي درتنظيم دور موتورهاي القايي                                          38

تنظيم دورموتورهاي القايي باتغيير فركانس تغذيه                                     46

اتصال آبشاري موتورهاي القايي                                                            52

تنظيم سرعت موتورآسنكرون به وسيله مبدلهاي فركانس يا اينورترها          60

فهرست مطالب

عنوان                                                                         صفحه

فصل سوم :

كنترل سرعت به روش كنترل ميدان باالگوريتم پيش رفته                          69

1-  مقدمه                                                                                           69

2- مدل موتورالقايي                                                                            72

3- الگوريتم كنترلي كمترين زمان                                                         74

4- كنترل باكمترين تلفات                                                                    81

5- كنترل دركمترين زمان باكمترين تلفات                                              83

6- نتايج شبيه سازي                                                                                       83

7- نتيجه گيري                                                                                    88

فصل چهارم

نمونه آزمايشگاهي كنترل سرعت موتورالقايي توسط كنترلر فازي                89

1- مقدمه                                                                                             89

2- شبيه سازي كنترل سرعت حلقه توسط كنترلر فازي                                        91

3- نتايج شبيه سازي                                                                                      95

4- پياده سازي آزمايشگاهي                                                                 95

5- نتايج آزمايشگاهي                                                                          97

نتيجه گيري                                                                                         100

پایان نامه موتورهاي القايي ac