انتخاب الکتروموتور القایی در صنعت – قسمت اول

در این مقاله به موضوع انتخاب الکتروموتور القایی برای کاربردهای صنعتی از جنبه های مختلف پرداخته شده است. که در سه پست منتشر شده است.

انتخاب الکتروموتور القایی در صنعت – قسمت اول

مقدمه همواره همه صنایع نیازمند نصب موتورهای مختلف به عنوان محرک اولیه تجهیزات گردان در خطوط تولید خود هستند. توسعه پیوسته فرآیندهای صنعتی باعث شده است که انواع بسیار متنوعی از موتورهای الکتریکی در دسترس باشند. از اینرو، بایستی در انتخاب الکتروموتور القایی مناسب نهایت دقت را صرف کرد و عوامل فنی مختلف برای هر کاربرد را مد نظر قرار داد بگونه ای که موتور عملکرد بهینه و مطلوب را تامین کند. در این زمینه بهتر است از " ساختمان موتورهای القایی سه فاز " و " راه اندازی موتور القایی با ولتاژ مستقیم خط " دیدن نمایید. مشخصات موتورها با توجه به طبیعت کاربرد و نوع کاری که از آنها انتظار می رود انجام دهند بسیار متغیر است. برای مثال، پارامترهایی نظیر: سرعت ثابت، گشتاور ثابت، سرعت متغیر، دوره کار پیوسته/متناوب، راه اندازی/ توقفهای متوالی و غیره. بایستی در هنگام انتخاب الکتروموتور القایی برای یک کاربرد معین بدقت مورد توجه قرار گیرند. علاوه بر موارد ذکر شده در بالا، فاکتورهای متعدد دیگر و ویژگی های طراحی نظیر شرایط جوی، شرایط سخت سیستم، محیط های غیر عادی ، محیطهای پرخطر، چرخه کار، راندمان موتور و غیره. باید در حین تصمیم گیری برای انتخاب مقادیر نامی و استخراج مشخصات فنی مورد نیاز موتور، مد نظر قرار گیرد.

motor-stator-and-rotor-damages

استاتور و روتور آسیب دیده

شرایط غیر عادی و اثرات آن

شرایط غیر عادی که موتور معمولا با آنها مواجه می شود در ادامه آورده شده اند.

الف – شرایط غیر عادی سیستم

۱- ولتاژ ۱-۱ کمبود ولتاژ ۲-۱ اضافه ولتاژ ۳-۱ عدم تقارن در ۳ فاز ۴-۱ تک فاز شدن ۵-۱ موجهای ولتاژ ۲- فرکانس ۲-۱ فرکانس پایین ۲-۲ فرکانس بالا

ب – شرایط غیر عادی عملیاتی

۱- قفل شدگی یا واماندگی روتور ۲- سوئیچ کردن/ قطع و وصل متوالی ۳- انقطاع گذرا ۴- اضافه بار ۵- سایز نامناسب کابلها

ج- شرایط محیطی

۱- کم/ زیاد بودن دمای محیط ۲- ارتفاع زیاد ۳- رطوبت زیاد ۴- جو خورنده ۵- محیط مجاور / اتمسفر خطرناک ۶- در معرض بخار آب/ هوای مملو از نمک/ بخارات نفت و روغن

چ- مشکلات مکانیکی

۱- گیرپاژ یاتاقانها ۲- هم ترازی نادرست/تسطیح نادرست فونداسیون ۳- نصب نادرست کوپلینگ ۴- نصب با لرزش زیاد ۵- شوک خارجی ناشی از بار

ح- وضعیت مکانی

۱- تهویه ضعیف ۲- انباشت کثافت ۳- در معرض تابش مستقیم آفتاب بهر حال، ناهنجاریهای ذکر شده در بالا ممکن است برای یک دوره زمانی کوتاه یا بلند غالب شوند یا ممکن است ماهیت گذرا داشته باشند. تاثیر عمده ناهنجاریهایی که در بالا ذکر گردید افزایش دادن دمای موتور است و موارد دیگر مانند از دست رفتن راندمان بهینه و افزایش توان مصرفی موتور و غیره است.

افزایش تنش های مکانیکی باعث مشکلات زیر می شود:

۱- بریدگی شفت ۲- خسارت به سرکلاف سیم پیچی ۳- تخریب یاتاقانها ۴- تخریب عایقها

افزایش دمای سیم پیچی استاتور و روتور باعث مشکلات زیر می شود:

۱- تخریب زودهنگام عایقهای استاتور یا روتور (برای موتورهای روتور سیم پیچی) ۲- افزایش خطر آتش سوزی ۳- شکستگی میله های روتور و یا رینگ انتهایی (end ring) روتور (برای موتورهای قفس سنجابی) همه موتورها در طول عمر کاری خود کم و بیش با این شرایط غیرعادی مواجه می شوند توجه به شرایط نابهنجار لیست شده، در مرحله طراحی به مقدار زیادی کمک می کند که اثرات این شرایط ناهنجار حداقل گردیده و عملکرد مقاوم ادامه یابد.

ملاحظات طراحی

موارد زیر مهمترین فاکتورهای مورد نیاز جهت در نظر گرفتن هنگام انتخاب الکتروموتور برای کاربردهای صنعتی مختلف هستند.

خروجی بر حسب kW/HP

دو محدودیت کلی برای انتخاب توان خروجی موتور وجود دارد. ۱- محدودیت های مکانیکی گشتاور شکست، حداکثر گشتاوری است که موتور بدون اینکه متوقف شود، می تواند تولید کند. این یک فاکتور طراحی حیاتی در کاربرد موتوراست . مخصوصا برای موتورهایی که در برخی مواقع به طور اتفاقی در معرض بار زیادی قرار می گیرند. فاکتور حیاتی دیگر گشتاور روتور قفل است. و طبق تعریف حداکثر گشتاوری است که موتور می تواند در حین راه اندازی از حالت ایستا تولید کند. یک مشخصه حیاتی طراحی برای محرکه کانوایرها است.   ۲- محدودیتهای الکتریکی ناشی از ایجاد مشکل بر روی عایق سیم پیجهای موتور بار الکتریکی موتور تا مقداری می تواند افزایش یابد که افزایش دمای عایق سیم پیچی از مقدار تعیین شده متناسب با کلاس عایقی آن بیشتر نشود. طول عمر موتور به میزان زیادی به افزایش دمای سیم پیچی آن بستگی دارد. طول عمر موتور را می توان با جلوگیری از اضافه بار شدن خروجی آن و همچنین تعمیر و نگهداری پیشگیرانه جدی و منظم افزایش داد.

سرعت موتور

اغلب موتورها به طور مستقیم با تجهیزات دوار کوپل شده اند. در این حالت سرعت تجهیزات دوار با سرعت موتور یکسان خواهد بود. به منظور تطبیق دادن سرعت تجهیزات دوار، وسایلی مانند جعبه دنده، زنجیر یا تسمه ها را در محل اتصال موتور با تجهیزات دوار نصب می کنند. در این حالت، جهت اتصال با وسایل کاهنده یا افزاینده سرعت لازم است شفت روتور بصورت مناسبی آماده شده باشد. از اینرو مشخصات محل نصب، بدنه، شفت و درپوشهای موتور باید با این نیاز مطابقت داشته باشد. اگر از که یک درایو سرعت متغیر برای تغییر سرعت استفاده می شود. موتور باید با این نوع کاربری مطابقت داشته باشد. احتمال دارد موتور استاندارد نتواند عملکرد مطلوب مورد انتظار را در هنگام کار با درایو سرعت متغیر تامین کند.

تغییرات فرکانس و ولتاژ منبع تغذیه

تغییر در پارامترهای منبع تغذیه، مانند ولتاژ و فرکانس به میزان قابل توجهی بر کارآیی کل موتور تاثیر می گذارد. همان گونه که در IEC 60034-1 ذکر شده است، تغییرات مجاز ولتاژ ۵%± و تغییرات مجاز فرکانس ۲%± است تاثیر کمبود ولتاژ خیلی وخیم تر از اضافه ولتاژ است. گشتاور بالاتر ناشی از اضافه ولتاژ، می تواند مقدار کمی اضافه بار را بدون گرمایش اضافه سیم پیچی حمل کند اما فقط کوتاه مدت می تواند این کار را انجام دهد.. کارکرد پیوسته موتور تحت شرایط کمبود ولتاژ جریان را در حدود ۲۰% برای کاهش ۵% درصدی ولتاژ افزایش می دهد و تلفات مسی نیز با مربع جریان افزایش می یابد. در نتیجه باعث گرمایش و ادامه یافتن افزایش دما شده و در نهایت موجب سوختن سیم پیچی می شود. در مدت راه اندازی موتور، با ۵% کاهش در ولتاژ تغذیه گشتاور ۱۰% کاهش می یابد، که باعث جریان راه اندازی بیشتر و در نتیجه گرم شدن سریع تر سیم پیچ ها می شود. سیم پیچ های سوخته موتور یک موتور که سیم پیچی آن سوخته است. راندمان موتور در هر دو حالت اضافه ولتاژ و کمبود ولتاژ کاهش می یابد. ضریب توان با ولتاژهای بالاتر به تندی کاهش یافته و با ولتاژهای پایین تر بهبود می یابد. حتی هنگامی که موتور کم بار است، اضافه ولتاژ باعث صعود جریان و دمای موتور شده و عمر آن را کاهش می دهد. تغییرات در فرکانس به مقدار +۵% گشتاور را به میزان ۱۰% کاهش می دهد و بالعکس کاهش فرکانس به میزان ۵%، گشتاور را در حدود ۱۰% افزایش می دهد. از اینرو بسیار پر اهمیت است که اثرات ترکیبی تغییرات در ولتاژ و فرکانس را هنگام خریدن موتور در نظر بگیریم. عدم تقارن در ولتاژ تغذیه، باعث عدم تقارن ۶ تا ۱۰ برابری جریان نسبت به مقدار عدم تقارن ولتاژ می شود. این هم به نوبه خود باعث تولید جریانهای توالی منفی در روتور شده و گرم شدن بیش از اندازه و خرابی زودرس را نتیجه می دهد. از اینرو، حیاتی است که محدوده مجاز تغییرات در پارامترهای منبع تغذیه مطابق با نیاز تجهیزات دوار تعیین شود. این محدوده ها نباید خارج از مقادیر درج شده در استاندارد IEC60034-1 باشد.

رفتن به قسمت دوم و قسمت سوم این مقاله.

مرجع

http://www.electrical-engineering-portal.com

 

نظرات کاربران

Responsive image
یعقوب داودی
1396/02/18

ممنون خیلی خوب بود

نظر خود را ثبت نمایید

CAPTCHA code