مدار معادل موتور القایی سه فاز و تکفاز (موتور آسنکرون)

در این مقاله مدار معادل موتور القایی سه فاز و تک فاز به همراه روابط آن توضیح داده‌می‌شود.

پس با ما همراه باشید.

 

موتور القایی

موتور القایی وسیله شناخته شده‌ای‌است که با اصول ترانسفورماتور کار می‌کند. بنابراین به آن ترانسفورماتور دوار نیز گفته‌می‌شود.

یعنی وقتی EMF به استاتور آن داده‌می‌شود ، در نتیجه القای الکترومغناطیسی ، یک ولتاژ در روتور آن القا می‌شود. بنابراین گفته‌می‌شود موتور القایی یک ترانسفورماتور با ثانویه دوار‌است.

در اینجا ، اولیه ترانسفورماتور شبیه سیم‌پیچ استاتور موتور القایی و ثانویه ترانسفورماتور شبیه روتور موتور القایی‌است.

 موتور القایی همیشه زیر سرعت بار کامل یا سنکرون کار می‌کند و تفاوت نسبی بین سرعت سنکرون و سرعت چرخش به لغزش معروف‌است که با s مشخص می‌شود.

Ns سرعت چرخش سنکرون‌است که بصورت زیر بدست می‌آید.

f فرکانس ولتاژ منبع تغذیه‌است.

 P تعداد قطب دستگاه‌است.

موتور القایی سه فاز

————————————————–

 مدار معادل موتور القایی

 مدار معادل هر دستگاه پارامترهای مختلف دستگاه مانند تلفات اهمی آن و همچنین سایر تلفات را نشان می‌دهد.

 تلفات فقط توسط سلف و مقاومت مدل‌می‌شود. تلفات مس در سیم‌پیچ ها اتفاق می افتد بنابراین مقاومت سیم‌پیچ ها در نظر گرفته‌می‌شود.

همچنین سیم‌پیچ دارای اندوکتانس‌است که باعث افت ولتاژ به دلیل راکتانس القایی می‌شود و همچنین اصطلاحی به نام ضریب توان ایجاد‌می‌شود.

در مورد موتور القایی سه فاز دو نوع مدار معادل وجود دارد.

مدار معادل دقیق:

 در اینجا ، R1 مقاومت سیم‌پیچ استاتور‌است.

X1 اندوکتانس سیم‌پیچ استاتور‌است.

Rc تلفات هسته.

XM راکتانس مغناطیسی سیم‌پیچ‌است.

R2 / s توان روتور است که شامل قدرت مکانیکی خروجی و تلفات مس روتور‌است.

اگر مدار را به استاتور ارجاع دهیم ، داریم :

 در اینجا تمام پارامترها مشابه‌بوده به جز:

 R₂’ مقاومت سیم‌پیچ روتور انتقال داده‌شده به سمت سیم‌پیچ استاتور‌است.

 X₂’ اندوکتانس سیم‌پیچ روتور انتقال داده‌شده به سمت سیم‌پیچ استاتور‌است.

 R2 (1 – s) / s ، مقاومتی است که توان تبدیل‌شده به توان مکانیکی یا توان مفید را نشان می دهد. توان مصرفی در آن مقاومت توان خروجی مفید یا شافت‌است.

 مدار معادل تقریبی:

 مدار معادل تقریبی فقط برای ساده کردن محاسبات  با حذف یک گره ترسیم شده‌است.

شاخه موازی به سمت اصلی منتقل‌می‌شود. این به عنوان افت ولتاژ بین مقاومت استاتور و اندوکتانس کمتر‌است و تفاوت زیادی بین ولتاژ اعمال‌شده و ولتاژ القایی وجود ندارد.

با این حال ، این به دلایل زیر مناسب نیست:

• مدار مغناطیسی موتور القایی دارای فاصله هوایی‌است بنابراین جریان تحریک در مقایسه با ترانسفورماتور بزرگتر‌است بنابراین باید از مدار معادل دقیق استفاده‌شود.
•  اندوکتانس روتور و استاتور در موتور القايی بزرگتر‌است.
• در موتور القایی از سیم‌پیچ توزیع‌شده استفاده‌می‌کنیم.

این مدل می تواند برای تجزیه و تحلیل تقریبی موتورهای بزرگ استفاده‌شود. برای موتورهای کوچکتر ، ما نمی توانیم از این مدل استفاده کنیم.

 رابطه قدرت  مدار معادل

1. توان ورودی به استاتور ، 3 V₁I₁Cos(Ɵ).

 که V1 ولتاژ اعمال شده به استاتور است.

I1 جریانی است که توسط سیم‌پیچ استاتور کشیده‌می‌شود.

Cos (Ɵ) ضریب توان استاتور  است.

2. توان وارد شده به روتور =

توان ورودی به موتور منهای تلفات مس و آهن در استاتور است

تلفات مسی روتور = توان ورودی روتور*لغزش.

توان توسعه یافته = توان ورودی به روتور *(1 – s).

————————————————–

مدار معادل موتور القایی تک فاز

بین مدار معادل تک فاز و سه فاز موتور القایی تفاوت وجود دارد. مدار موتور القایی تک فاز توسط تئوری دو  میدان چرخان ارائه شده‌است که بیان‌می‌کند-

یک میدان مغناطیسی پالس کننده ثابت ممکن‌است به دو قسمت چرخشی تجزیه شود ، هر دو دارای مقدار برابر اما در جهت مخالف هستند.

بنابراین گشتاور ناشی در حالت ایستاده موتور صفر‌است. در اینجا ، چرخش رو به جلو با چرخش با لغزش s نامیده می‌شود و چرخش رو به عقب با لغزش (2 – s) نامیده‌می‌شود.

مدار معادل موتور القایی تک فاز

در بیشتر موارد ، جزء تلفات هسته  r0 نادیده‌گرفته‌می‌شود زیرا این مقدار بسیار کوچک‌است و در محاسبه تأثیر چندانی نخواهد‌داشت.

در اینجا ، Zf امپدانس رو به جلو را نشان می‌دهد و Zb امپدانس رو به عقب را نشان می‌دهد. 

همچنین ، مقدار لغزش رو به جلو و عقب 2‌است بنابراین در صورت لغزش عقب ،

 آن را با (2 – s) جایگزین‌می‌کند.

R1  مقاومت سیم‌پیچ استاتور.

X1  اندوکتانس القایی سیم‌پیچ استاتور.

Xm  راکتانس مغناطیس‌کننده.

 R2 ‘ راکتانس روتور انتقال داده‌شده  به سمت استاتور.

 X2 ‘ راکتانس القایی روتور انتقال داده‌شده  به سمت استاتور.

 محاسبه توان مدار معادل

1.       Zf و Zb را پیدا کنید.

2.       جریان استاتوری را پیدا کنید که توسط، ولتاژ استاتور تقسیم بر امپدانس کل مدار به دست می‌آید.

3.       سپس قدرت ورودی را که توسط ولتاژ استاتور * جریان استاتور*  Cos(Ɵ) را محاسبه‌کنید

که Ɵ زاویه بین جریان استاتور و ولتاژ استاتور است.

4.       قدرت توسعه یافته Pg  تفاوت بین قدرت میدان جلو رونده و قدرت عقب رونده‌است. قدرت رو به جلو و عقب با توان تلف‌شده  در مقاومتهای مربوطه‌داده به دست می‌آید.

5.       تلفات مسی روتور به صورت لغزش * P_g  می‌باشد.

6.       توان خروجی توسط-

.تفات گردشی P_g – s × P_g –

تلفات گردشی عبارتند از: تلفات اصطکاک ، تلفات  بادخوری ، تلفات هسته‌است.

بازده را می توان با تقسیم توان خروجی بر توان ورودی محاسبه کرد.

 

مقالات مرتبط :

درایو موتورهای القایی | راه اندازی، کنترل سرعت، ترمز موتور القایی

انواع ترمز موتور القایی (آسنکرون) ترمز دینامیکی، احیا کننده معکوس

نمودار فازور برای موتور سری AC

لینک زبان اصلی مقاله :

Equivalent Circuit for an Induction Motor