نحوه خواندن پلاک موتورهای القایی

در این مقاله نحوه خواندن پلاک موتورهای القایی در استاندارد NEMA و نحوه استخراج اطلاعات مورد نیاز از پلاک موتور بررسی شده است.

نحوه خواندن پلاک موتورهای القایی

استانداردهای الکتروموتور را می توان به دو دسته عمده تقسیم بندی کرد: NEMA و دسته دیگر IEC (با مشتقات آن). در آمریکای شمالی از استاندارد NEMA که توسط اتحادیه ملی سازندگان وسایل الکتریکی تنظیم شده است استفاده می کنند، استاندارد NEMA MG1 استانداردی است که در مورد موتورهای القایی می باشد. در بقیه قسمتهای دنیا از استاندارد کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک (International Electrotechnical commission) که مخفف آن IEC است استفاده می کنند در خیلی از کشورها استانداردهایی مشابه با IEC تدوین شده است. که در ایران استاندارد IEC 60034 ترجمه شده و تحت شماره استاندارد ISIRI 3772 منتشر شده است. از اینرو در دو پست مختلف ابتدا به نحوه پلاک خوانی موتورهای استاندارد NEMA خواهیم پرداخت و در ادامه در پست دیگر تفاوت موتورهای تولید شده تحت استاندارد IEC با این موتورها را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

نحوه خواندن پلاک موتورهای القایی تحت استاندارد NEMA

پلاک نامی موتور اطلاعات مهم مورد نیاز برای کاربری صحیح را تامین می کند. برای مثال، شکل زیر پلاک نامی یک موتور القایی AC با توان ۳۰ اسب بخار، سه فاز را نشان می دهد. پلاک نامی یک موتور IM زیمنس

در ادامه برخی از اطلاعات دیگر درج شده در پلاک موتور تشریح و بررسی می شود.

سرعت نامی (R.P.M) و فرکانس (Hz):

سرعت نامی سرعتی بر حسب دور بر دقیقه (RPM) داده شده است که در این سرعت الکتروموتور توان نامی را در ولتاژ و فرکانسی نامی تحویل بار می دهد. سرعت نامی بیانگر این است که شفت خروجی که تجهیزات دوار متصل به آن را می چرخاند. در هنگامی که بار کامل بر روی آن قرار گرفته است با چه سرعتی می چرخد. سرعت نامی این موتور ۱۷۷۵RPM و فرکانس نامی آن ۶۰ هرتز است. به دلیل اینکه سرعت سنکرون یک موتور ۴ قطب که در فرکانس ۶۰HZ کار می کند ۱۸۰۰RPM است. لغزش بار کامل این موتور طبق محاسبات زیر ۱٫۴% است. اگر موتور در بار کمتر از بار کامل خود کار کند، سرعت خروجی موتور به مقدار جزئی بیشتر از سرعت نامی خواهد شد. Slip-Calculation ضریب سرویس (Service Factor) : ضریب سرویس یک عدد است که در توان نامی ضرب می شود و نشان دهنده حداکثر توانی است که موتور تحت آن بار می تواند کار کند. از اینرو، موتوری که فقط برای کارکرد در توان کمتر از توان نامی خود طراحی شده است دارای ضریب سرویس ۱٫۰ است. برخی از موتورها برای ضریب سرویس بیشتر از ۱٫۰ طراحی شده اند. به طوری که انها می توانند گهگاه از توان نامی خود فراتر بروند. برای مثال، این موتور ضریب سرویس ۱٫۱۵ دارد. یک موتور با ضریب سرویس ۱٫۱۵ می تواند در توانی ۱۵% بیش از توان نامی درج شده در پلاک خود کار کند. بنابراین، این موتور ۳۰HP می تواند در توان ۳۴٫۵HP کار کند. به خاطر داشته باشید که موتوری که به طور پیوسته در توان بیش از توان نامی خود کار کند طول عمر بهره برداری از آن کاهش می یابد.

کلاس عایقی

استاندارد NEMA کلاسهای عایقی مختلف را برای توصیف توانایی عایق بندی موتور در برابر افزایش دمای ایجاد شده در موتور تعیین کرده است. چهار کلاس عایقی A ، B ، F و H هستند. برای هر چهار کلاس دمای در نظر گرفته شده، افزایش دما از دمای محیط ۴۰ درجه سانتیگراد است. کلاسهای B و F متداولترین کلاسهای عایقی هستند. دمای محیط: دمای هوای مجاور موتور است. این دما همچنین دمای سیم پیچ های موتور قبل از راه اندازی و شروع به کار آن است. فرض کنید که موتور در زمانی به اندازه کافی طولانی متوقف بوده است. دمای سیم پیچ های موتور با راه اندازی موتور شروع به افزایش می کند. ترکیب دمای محیط و افزایش دمای مجاز برابر با حداکثر دمای مجاز سیم پیچها است.اگر موتور با درجه حرارت بیشتر سیم پیچی کار کند، طول عمر بهره برداری از موتور کاهش می یابد. یک افزایش دمای ۱۰ درجه سانتیگراد در دمای عملیاتی، بیش از حداکثر دمای مجاز موتور، می تواند طول عمر مورد انتظار موتور را به نصف کاهش دهد. شکل زیر افزایش دمای قابل قبول برای موتورهایی که در ضریب سرویس ۱٫۰ و ارتفاعی کمتر از ۱۰۰۰m کار می کنند را نشان می دهد. هر کلاس عایقی دارای یک حاشیه مجاز جهت جبران سازی نقطه داغ موتورها است. یک نقطه در مرکز سیم پیچ های موتور در جایی که دما بیشتر است. برای موتورهای با ضریب سرویس ۱٫۱۵ ، مقدار ۱۰ درجه سانتیگراد به افزایش دمای مجاز برای هر کلاس عایقی موتور افزوده می شود. کلاس عایقی موتور مورد بحث در این مثال دارای کلاس عایقی F و ضریب سرویس ۱٫۱۵ است. این بدان معنی است که دمای سیم پیچی مجاز به افزایش تا ۱۵۵ درجه سانتیگراد با ۱۰ درجه اضافه مجاز برای نقطه داغ است.

طراحی موتور NEMA

استاندارد NEMA از حروف (A , B , C , D) برای شناسایی طراحی موتور بر مبنای مشخصات گشتاور استفاده می کند. موتور این مثال موتور طرح B است، که متداولترین نوع است. موتور طرح A حداقل موارد استفاده را دارد. مشخصات و ویژگیهای طرحهای B ، C و D در قسمت بعدی مورد بحث قرار خواهند گرفت.

راندمان موتور

درجه اهمیت راندمان موتور، مخصوصا برای موتورهای AC در حال افزایش است. بدلیل اینکه موتورهای AC به میزان وسیعی استفاده می شوند و مصرف کننده درصد قابل توجهی از انرژی در تاسیسات صنعتی هستند. راندمان آنها اهمیت بسیار زیادی دارد. هنگامی که موتور به صورت پیوسته در بار کامل با اعمال ولتاژ نامی کار می کند راندمان موتور درصدی از انرژی الکتریکی تامین شده برای موتور است که به انرژی مکانیکی در شفت موتور تبدیل می شود.از آنجایی که راندمان می تواند در بین موتورهایی با طرح یکسان متفاوت باشد درصد راندمان نامی درج شده بر روی پلاک نامی، طبق استاندارد NEMA بیانگر متوسط راندمان تعداد زیادی از موتورها در این نوع است. (که به تعداد زیاد نمونه برداری شده اند). موتور این مثال دارای راندمان نامی NEMA 93.6% است. راندمان موتورها در دو نوع معمولی و راندمان بهینه (Premium Efficient Motors) هستند.

طرح های استاندارد موتورها

موتورها با مشخصه گشتاور-سرعت منطبق با نیاز کاربری های متعارف طراحی شده اند. چهار نوع موتور، مطابق استاندارد NEMA با نامهای A , B , C , D طراحی می شوند. که دارای مشخصات متفاوتی هستند. در این بخش در مورد هر کدام از این طرح ها توضیحاتی ارائه می گردد البته تکیه اصلی بر طرح B است که متداول ترین طرح موتورهای AC القایی سه فاز هستند.

منحنی گشتاور-سرعت برای موتور NEMA طرح B

از انجایی که گشتاور موتور با تغییر سرعت تغییر می کند نسبت بین سرعت و گشتاور اغلب به صورت یک گراف نشان داده می شود. که منحنی گشتاور-سرعت نامیده می شود. این منحنی گشتاور موتور را به صورت درصدی از گشتاور بار کامل در کل رنج سرعت موتور نشان می دهد. و سرعت نیز به صورت درصدی از سرعت سنکرون آن نشان داده می شود. منحنی گشتاور-سرعت زیر مربوط به موتور نوع B استاندارد NEMA است. موتورهای نوع B کاربری عمومی دارند. این نوع موتورها برای کاربردهایی که نیاز به گشتاور راه اندازی و کار عادی دارند مناسب هستند. کاربردهایی نظیر فن ها، پمپها، کانوایرهایی که به میزان کمی بار دارند و ماشینهای ابزار. منحنی گشتاور سرعت موتور NEMA طرح B به عنوان مثال یک موتور NEMA نوع B که توان ۳۰HP و سرعت ۱۷۶۵RPM دارد گشتاور بار کامل می تواند با زیر بر حسب پوند-فوت که هر پوند-فوت معادل ۱٫۳۵۵ نیوتن-متر است محاسبه می شود. لازم به ذکر است که پوند-فوت واحد اندازه گیری آمریکایی بوده و در ایران رایج نیست. Convert-HP-to-Torque

گشتاور راه اندازی

گشتاور راه اندازی که با عنوان گشتاور روتور قفل نیز نامیده می شود. گشتاوری است که در هنگام راه اندازی تحت ولتاژ و فرکانس نامی در خروجی موتور ایجاد می شود. هنگامی که در ابتدای کار به استاتور موتور ولتاژ اعمال می شود ، در یک لحظه قبل از اینکه روتور بچرخد موتور نوع B تقریبا معادل ۱۵۰% گشتاور بار کامل خود گشتاور ایجاد می کند. برای موتور با مشخصات ۳۰HP، ۱۷۶۵ RPM مورد استفاده در این مثال این مقدار معادل ۱۳۴ پوند-فوت گشتاور است.گشتاور شروع موتور طرح B

گشتاور برون کش

با سرعت گرفتن موتور، گشتاور به میزان اندکی کاهش یافته تا به نقطه B در شکل زیر می رسد. گشتاور موجود در این نقطه گشتاور برون کش (Pull-up Torque) نامیده می شود. برای موتور NEMA نوع B این مقدار اندکی کمتر از گشتاور راه اندازی است اما از گشتاور بار کامل بیشتر است.

گشتاور شکست

با ادامه افزایش سرعت از نقطه B به نقطه C ، گشتاور نیز به حداکثر مقدار خود، تقریبا ۲۰۰% گشتاور بار کامل می رسد. حداکثر مقدار گشتاور با عنوان گشتاور شکست (Breakdown Torque) شناخته می شود. موتور ۳۰HP مثال ما، دارای گشتاور شکست تقریبا ۱۷۸٫۶ lb-ft است. گشتاور شکست موتور طرح B

گشتاور بار کامل

گشتاور خیلی سریع با افزایش سرعت و گذر از گشتاور شکست کاهش می یابد تا در سرعتی به میزان جزیی کمتر از ۱۰۰%سرعت سنکرون به گشتاور بار کامل آن می رسد. گشتاور بار کامل با کارکرد موتور در ولتاژ، فرکانس و بار نامی ایجاد می شود. موتور مورد بحث در این مثال دارای سرعت سنکرون ۱۸۰۰ RPM و سرعت بار کامل ۱۷۶۵ RPM است. بنابراین، لغزش آن ۱٫۹% است. گشتاور بار کامل موتور طرح B

سایز کردن موتور برای بارهای گشتاور ثابت و گشتاور نتغیر

منحنی های گشتاور – دور برای فهم عملکرد موتور تحت بار مفید هستند. منحنی های گشتاور –سرعت زیرین برای چهار نمونه بار نشان داده شده اند این موتور به طور مناسب برای بار گشتاور ثابت ۱ و بار گشتاور متغیر ۱ سایز شده است. در هر حالت موتور تا سرعت نامی خود شتاب می گیرد. با بار گشتاور ثابت ۲، موتور گشتاور راه اندازی کافی برای چرخاندن روتور ندارد. با بار گشتاور متغیر ۲، موتور نمی تواند به سرعت نامی برسد. در این دو مثال آخر، موتور احتمالا خیلی داغ خواهد شد تا هنگامی که رله اضافه بار قطع (trip) کند. گشتاور ثابت یا متغیر

جریان راه اندازی و جریان بار کامل

جریان راه اندازی که به عنوان جریان روتور قفل نیز شناخته می شود، جریانی است که موتور در حالت ایستا در حالی که تحت ولتاژ نامی تغذیه شده است از شبکه برق می کشد. جریان بار کامل، جریان تحویل شده به موتور در حالی که تحت ولتاژ و فرکانس نامی قرار دارد و به سرعت نامی خود رسیده است می باشد.. برای موتور NEMA نوع B، جریان راه اندازی نوعا ۵۰۰-۶۵۰% جریان بار کامل است. دانستن الزامات جریان برای یک موتور جهت استفاده صحیح از تجهیزات حفاظتی اضافه جریان مهم و حیاتی است. جریان شروع

موتور NEMA نوع A

این نوع موتور کم کاربردترین نوع موتورهای NEMA است. این موتورها منحنی گشتاور-سرعت شبیه به موتور NEMA نوع B دارند. اما نوعا جریان راه اندازی بالاتری دارند. در نتیجه، تجهیزات حفاظت در مقابل اضافه جریان باید برای این اضافه جریان مجددا سایز شوند. موتورهای NEMA نوع A معمولا در موارد استفاده ای مانند نوع B استفاده می شوند.

موتورهای NEMA نوع C

موتورهای نوع C برای کاربردهایی که نیاز به گشتاور راه اندازی زیاد دارند و بارهایی که به سختی راه اندازی می شوند استفاده می شود. مانند کانوایرهایی که به میزان زیادی بارگذاری شده اند، خرد کنها و مخلوط کننده ها. علی رغم گشتاور راه اندازی زیاد، این موتورها جریان راه اندازی نسبتا کمی دارند. لغزش و گشتاور بار کامل، تقریبا مانند موتور NEMA نوع B است. موتورهای نوع C نوعا موتورهای تک سرعت هستند که دامنه اندازه ای تقریبا ۵ تا ۲۰۰HP دارند. منحنی گشتاور-سرعت زیر برای یک موتور NEMA نوع C با سرعت بار کامل ۱۷۶۵RPM و گشتاور بار کامل ۸۹٫۳lb-ft است. در این مثال، موتور دارای گشتاور راه اندازی ۲۱۴٫۳lb-ft ، معادل ۲۴۰% گشتاور بار کامل و گشتاور شکست ۱۷۴lb-ft است. منحنی گشتاور سرعت موتور طرح C

موتور NEMA نوع D

گشتاور راه اندازی موتور NEMA نوع D تقریبا ۲۸۰% گشتاور بار کامل موتور است. این خصیصه موتور را برای کاربردهایی که راه اندازی خیلی سخت دارند نظیر پرسهای پانچ و پمپهای چاه نفت مناسب کرده است. موتورهای NEMA نوع D گشتاور شکست (به آن صورت که تعریف شد) ندارند. بعد از راه اندازی گشتاور تا رسیدن به گشتاور بار کامل بصورت پیوسته کاهش می یابد. لغزش موتورهای NEMA نوع D دامنه ای از ۵ تا ۱۳% دارد. منحنی گشتاور-سرعت زیر برای یک موتور NEMA نوع D با سرعت بار کامل ۱۶۵۶RPM و گشتاور بار کامل ۹۵٫۱lb-ft است. این موتور در زمان راه اندازی تقریبا گشتاور ۲۶۶٫۳lb-ft تولید می کند. منحنی گشتاور سرعت موتور طرح D

جهت دریافت اطلاعات بیشتر در این زمینه می توانید از " خواندن پلاک موتور القایی در استاندارد IEC " و " درجه حفاظت موتورهای الکتریکی (کد IP) " بازدید نمایید.

مرجع ۱- مدارک و مستندات راهنمای شرکت زیمنس ۲- کتاب مبانی ماشینهای الکتریکی ، استفان ج. چاپمن، ویرایش چهارم

نظرات کاربران

Responsive image
ابراهیمی
1396/10/04

ممنون از توضیحات خوبتون.

Responsive image
محمدرسول کریمی(مدیر سایت)

خوشحالم که مورد توجه شما قرار گرفته است.

Responsive image
زارعی
1396/05/31

فوق العاده بود . ممنون

Responsive image
قنواتی
1395/12/02

خوب توضیح دادی مرسی از لطفتون

نظر خود را ثبت نمایید

CAPTCHA code