موتور الکتریکی

هارمونیک در موتور القایی – خصوصیات گشتاور سرعت شار پایه

هارمونیک ها در موتور القایی

شارهای هارمونیک فضایی توسط سیم پیچ ، شکاف ، اشباع مغناطیسی ، اختلاف در طول شکاف هوایی تولید می شود. این شارهای هارمونیک باعث القای ولتاژ می­شوند و جریان های هارمونیکی را در سیم پیچ های روتور می­چرخاند. تعامل بین جریانهای هارمونیک تولید شده در  در موتور القایی و شارهای هارمونیک باعث ایجاد گشتاورهای هارمونیک ، لرزش و سر و صدای موتور می شود.

شار شکاف­هوایی[۲]  توسط سیم پیچ های استاتور سه فاز حامل جریان های سینوسی ایجاد می­شوند.

شکل موج از نظر ماهیت غیر سینوسی است.

طبق تجزیه و تحلیل سری فوریه ، هر شار غیر سینوسی معادل ترکیب تعدادی از شار سینوسی هارمونیک های پایه و بالاتر است.

از آنجا که شکل موج شار دارای تقارن نیم موج است ، همه هارمونیک های زوج (۲،۴،۶ ……) در سری های فوریه وجود ندارند.

یک شار غیر سینوسی می تواند به شار هارمونیک های پایه و مرتبه فرد بالاتر (۳ ، ۵ ، ۷ ، ۱۱ ، ۱۳ و غیره) تجزیه کرد. سومین موج شار هارمونیک تولید شده توسط هر یک از سه فاز ، یکدیگر را خنثی می کند. شار فاصله  هوای عاری از هارمونیک سوم و مضارب آن است. دلیل این امر این است که هارمونیک­های سوم در موج شار هر سه فاز در فضا هستند اما دارای اختلاف زمانی ۱۲۰ درجه هستند.

گشتاورهای القایی ناشی از هارمونیک

یک سیم پیچ ۳ فاز حامل جریان سینوسی باعث ایجاد هارمونیک فضایی از مرتبه h = 6k ± ۱ می شود ، و k یک عدد صحیح مثبت (۱ ، ۲ ، ۳ … ..) است .سرعت سنکرون هارمونیک  hام (h / 1) برابر سرعت موج پایه است. h = 6k + 1 امواج هارمونیکی فضایی در همان جهت موج پایه می چرخند ، و اگر h = 6k – 1 باشد در جهت خلاف آن می چرخد.

موج هارمونیک فضایی از مرتبه h ، معادل ماشین الکتریکی است که تعداد قطب آن برابر با (تعداد x h قطب استاتور)است.

بنابراین ، سرعت سنکرون موج هارمونیک فضایی hام برابر است با

معادله سرعت سنکرون

درصورتی که،

=f  • فرکانس

= P • تعداد قطب استاتور

بنابراین ، برای مقدار k = 1 ، یک سیم پیچ ۳ فاز ، هارمونیک پنجم در حال چرخش رو به عقب را با سرعت (۵/۱) از سرعت سنکرون­ها[۳] تولید می کند و هفتمین هارمونیک در حال چرخش رو به جلو با سرعت (۷/۱) از سرعت سنکرون­ها تولید می کند و  این هارمونیک ها به تنهایی در عملکرد موتور تأثیر خواهند داشت.

خصوصیات گشتاور سرعت شار پایه و شار هارمونیکی فضای پنجم و هفتم در زیر نشان داده شده است.

خصوصیات گشتاور - سرعت

گشتاور هارمونیک پنجم با گشتاور مؤلفه اساسی مخالف است زیرا پنجمین شار هارمونیک در خلاف چرخش روتور می چرخد. بنابراین ، شار هارمونیک پنجم گشتاور ترمزی را ایجاد می­کند. هفتمین شار هارمونیک در همان جهت با شار اساسی می چرخد. از این رو ، ویژگی سرعت گشتاور حاصل، ترکیبی از خصوصیات اساسی هارمونیک پنجم و هفتم خواهد بود.

ویژگی های سرعت گشتاور حاصل دو ناحیه انحنا شده دارند، یکی نزدیک (۵/۱) از سرعت سنکرون و دیگری نزدیک (۷/۱) از سرعت سنکرون. انحنای با حدود (۵/۱) (ناشی از هارمونیک پنجم) از سرعت سنکرون در جهت منفی چرخش موتور اتفاق می افتد

موتور تا نقطه L شتاب می­گیرد به معنی تعامل بین ویژگی گشتاور بار و منحنی سرعت گشتاور موتور است.

این گشتاور موتور تنها به دلیل شار اساسی ایجاد شده است.

منحنی گشتاور بار مشخصه­های سرعت گشتاور موتور در نقطه A قطع می کند ،

این به دلیل وجود گشتاور شار هارمونیک هفتم است.

منحنی گشتاور شار هارمونیک هفتم در نقطه A شیب منفی دارد.

گشتاور موتور پایین تر از گشتاور بار می رسد. در این مرحله ، موتور به سرعت عادی خود نمی­رسد ، اما در سرعتی در حدود (۷/۱) از سرعت نرمال خود باقی می­ماند و نقطه کار آن A است. این گرایش موتور برای کار در سرعت پایدار به اندازه یك هفتم از سرعت عادی (NS) است. در این شرایط موتور قادر به رفتن در سرعت عادی خود نیست و به عنوان کرال(خزیدن) موتور شناخته می شود.

کرال(موتور) را می توان با کاهش هارمونیک های پنجم و هفتم کاهش داد.

این کار را می توان با استفاده از با گام کوتاه انجام داد.

موتور القایی چیست ؟ ساختار و عملکرد

:لینک مرتبط

هارمونیک ترانسفورماتور های سه فاز

لینک زبان  اصلی مقاله:

Harmonics in an Induction Motor – Circuit Globe

[۱] Induction Motor

[۲] Air gap

[۳] synchronoun

محسن ترابی

مهندس برق قدرت، فوق لیسانس برق قدرت از دانشگاه سراسری یزد، موسس ماه صنعت، متخصص در ژنراتور، دیزل، طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی، سنکرون و سیستم های حفاظت الکتریکی به خصوص حفاظت ژنراتور. دارای گواهی ثبت اختراع ساخت موتور PMSM‌ معکوس گرد. هدف از ایجاد این وبسایت و مقالات آن آموزش در راستای توسعه ی صنعت برق کشور عزیزمان ایران می باشد و سعی می کنم مقالات کاربردی در راستای این هدف در وبسایت انتشار بدهم

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن
بستن