الکتروموتور, مقالات
موتور شراگ چیست؟اصول عملکرد و ویژگی‌های آن
بهمن
در این مقاله قصد داریم در مورد موتور شراگ، اصول عملکرد و ویژگی‌های آن صحبت کنیم.
فهرست مطالب
1- موتور شراگ چیست؟
2- اصول عملکرد موتور شراگ
3- کنترل سرعت موتور شراگ
4- کنترل ضریب توان
5- ویژگی‌ها و کاربرد موتور شراگ
————————————————–
1- موتور شراگ چیست؟
این موتور در واقع ترکیبی از موتور القایی روتور سیم‌پیچی و مبدل فرکانس‌است.
موتور شراگ را می توان به عنوان یک موتور القایی چند فاز معکوس شده‌تعریف کرد. برخلاف موتور القایی، سیم‌پیچ اصلی موتور شراگ روی روتور‌است.
تغذیه سه فاز با کمک 3 حلقه لغزان به اولیه داده‌می‌شود.
سیم‌پیچ ثانویه روی استاتور‌است. به غیر از اولیه و ثانویه، سیم‌پیچ نوع دیگری به نام سیم‌پیچ سوم وجود دارد که به کموتاتور متصل می‌شود.
سیم‌پیچ اولیه و سوم در همان شکافهای روتور قرار گرفته و به هم متصل میشوند.
ترمینال‌های سیم‌پیچ ثانویه از طریق سه مجموعه جاروبک‌های متحرک A1A2 ، B1B2 و C1C2 به کموتاتور متصل میشوند.
موقعیت جاروبک را می‌توان با چرخی که در قسمت عقب موتور ارائه شده‌است، تغییر داد.
جابجایی زاویه‌ای بین جاروبک‌ها ، Emf تزریق‌شده را به سیم‌پیچ ثانویه که برای کنترل سرعت و ضریب قدرت لازم‌است، تعیین می‌کند.
————————————————–
2- اصول عملکرد موتور شراگ
در شرایط ایستادن به دلیل جریانهای سه فاز که در سیم‌پیچ اصلی جریان می‌یابد ، یک میدان دوار تولید می‌شود. این میدان دوار ثانویه را با سرعت سنکرون ns قطع می‌کند.
بنابراین مطابق قانون لنز، روتور در جهتی می‌چرخد تا با به وجود آورندش مخالفت کند، که در ثانویه فرکانس های لغزش emf را القا می‌کند. بنابراین روتور برعکس جهت چرخش میدان دوار سنکرون می‌چرخد.
اکنون میدان در فاصله هوایی با توجه به ثانویه با سرعت لغزش ns – nr در حال چرخش‌است . بنابراین emf توسط جاروبک‌های ثابت در فرکانس لغزش جمع‌آوری‌شده و از این رو مناسب برای تزریق به ثانویه‌است.
————————————————–
3- کنترل سرعت موتور شراگ
با تغییر emf تزریق‌شده درون موتور که با تغییر جابجایی زاویه ای بین دو جاروبک قابل کنترل است انجام می‌شود.
برای درک کنترل سرعت موتور شراگ، اجازه دهید کنترل سرعت در WRIMها با استفاده از روش emf تزریق‌شده را درک کنیم.
مدارات روتور زیر را در نظر بگیرید (مقادیر فقط برای اهداف تصویر سازی‌است).
بگذارید در ابتدا گشتاور الکتریکی Te)) = گشتاور بار (Tl) = 2Nm.
جریان روتور Ir = 2A.
sE2 = لغزش emf القاء‌شده در روتور ckt.
و Ej = emf تزریق‌شده در روتور ckt.
مورد 1: هنگامی که Ej در فاز مخالفت با sE2است.
اکنون جریان روتور Ir = 1A می‌شود. بنابراین Te <T1 که به همین دلیل سرعت موتور کاهش می‌یابد. بنابراین ωr کاهش می‌یابد.
این بدان معنی‌است که لغزش افزایش می‌یابد. بنابراین ωr کاهش می یابد تا sE2 به 15 ولت برسد و دوباره Ir = 2A کاهش می‌یابد تا دوباره Te = T1 شود.
مورد 2: وقتی Ej با sE2 هم فاز‌است
و اکنون جریان روتور 3 آمپر می‌شود.
بنابراین Te> T1 به دلیل همین سرعت موتور افزایش می یابد. بنابراین ωr افزایش می‌یابد.
این بدان معنی‌است که لغزش کاهش می‌یابد. بنابراین ωr افزایش می‌یابد تا sE2 به 5 ولت برسد و دوباره Ir = 2A یعنی تا دوباره Te = T1 شود.
از تجزیه و تحلیل فوق مشخص می‌شود که برای افزایش سرعت، emf تزریق‌شده باید emf لغزان در روتور هم فاز باشد.
برای کاهش سرعت ، Emf تزریق‌شده باید با emf لغزش در روتور از هم فاز نباشد شود.
حال بر اساس اصول فوق می‌توانیم به کنترل سرعت موتور شراگ نگاهی بیندازیم.
در شکل بالا:
E20 = emf القا شده در ثانویه در حالت ایستاده.
sE20 = emf القا شده ناشی از هر نوع لغزش.
a ، b = ترمینال‌های جاروبک.
در شکل (a) هر دو جاروبک به همان بخش کموتاتور متصل میشوند و از این رو اتصال کوتاه هستند. emf تزریق شده در این حالت صفر‌است. بنابراین روتور با سرعتی نزدیک به سرعت سنکرون می‌چرخد.
و در شکل (b) جاروبک های a و b با جابجایی زاویه ای θ از هم جدا میشوند به گونه ای که محور سیم‌پیچ سوم بین جاروبک و a و b با محور سیم‌پیچ ثانویه منطبق‌است.
اکنون در ردیابی مسیر BAabB در می‌یابیم که emf Ej تزریق شده با E20 مخالف‌است.
بنابراین از اصول مورد بحث در بالا سرعت موتور باید از آنچه در مورد a بود کاهش یابد. از این رو موتور با سرعت‌های زیر سنکرون یعنی nr < ns کار می کند.
و در شکل (c) موقعیت جارو بک با هم تعویض می‌شود. اکنون در ردیابی مسیر BAabB در می یابیم که emf تزریق شده با emf E20 هم فاز‌است. بنابراین سرعت موتور باید از آنچه در مورد a بود افزایش یابد.
از این رو موتور با سرعتی بالاتر از سرعت سنکرون کار nr > ns می‌کند.
برای هر زاویه جاروبک θ emf تزریق شده توسط داده‌می‌شود.
از معادله دیده‌می‌شود که حداقل مقدار تزریق شده Ej = 0 emf در θ = 0 (یعنی وقتی که جاروبک‌ها اتصال کوتاه هستند). و حداکثر مقدار emf تزریق‌شده Ej = Ejmax در θ = 90 درجه‌است (یعنی وقتی جاروبک‌ها یک قطب از هم جدا باشند)است.
————————————————–
4- کنترل ضریب توان
برای بهبود ضریب توان ، جابجایی زاویه ای ρ بین محور سیم‌پیچ سوم و محور سیم‌پیچ ثانویه معرفی می‌شود. حال شار φ محور سیم‌پیچ سوم را بعد از پوشش زاویه‌ای ρ درجه در بر می‌گیرد.
بنابراین emf فازور – Ej در این حالت از emf فازور – Ej در حالت b با زاویه ρ عقب مانده‌است.
نمودار فازور برای هر دو مورد مانند شکل زیر‌است:
نمودار فازور
ونمودار فازور بر اساس معادلات زیر ساخته‌شده‌است:
I2 در برخی از زاویه θ، از I2Z2 پسفاز می‌شود. I2’ مخالف I2است. حاصل I2’ و جریان مغناطیسی I0 جریان اولیه I1 را می‌دهد.
از نمودار فازور مشخص‌است که اگر محور سیم‌پیچ سوم و محور سیم‌پیچ ثانویه با زاویه ρ جابجا شوند ، ضریب توان بهبود می‌یابد.
————————————————–
5- ویژگی‌ها و کاربرد موتور شراگ
اگر KVL را روی مدار ثانویه اعمال کنیم ، می‌گیریم
تحت شرایط بی باری مقدار I2 بسیار اندک‌است و از این رو می‌توان از آن صرف نظر کرد .
بنابراین ما داریم،
جایی که ، s0 لغزش بدون بار‌است
جایی که،
Ejmax ، emf ترانسفورمری‌است که در سیم‌پیچ سوم القا می‌شود.
φm پیوند حداکثر شار
fs فرکانس تغذیه
Z تعداد هادی‌های سیم‌پیج سوم
A تعداد مسیرهای موازی
همچنین
جایی که،
E20 = emf ترانسفورمری القا‌شده در ثانویه.
N2’ = تعداد مؤثر دور‌ها در ثانویه
اکنون با جایگزینی این مقادیر در حالت بدون لغزش بار به فرمول زیر میرسیم
این بدان معنی‌است که مقادیر لغزش کاملاً به ثابت‌های ماشین و جداسازی جاروبک‌ها بستگی دارد.
این نشان می‌دهد که بسته به فاز emf تزریق‌شده ، دو سرعت متفاوت بدون بار امکان‌پذیر‌است.
با تنظیم جاروبک می‌توان مقدار این سرعت‌ها را کنترل کرد.
در شرایط زیر بار
مشخصات گشتاور سرعت
کاربردها:
در جاهایی که به سرعت متغیر مانند جرثقیل ، پنکه ، پمپ‌های گریز از مرکز ، نقاله‌ها و غیره استفاده‌می‌شود.
مقالات مرتبط :
نمودار فازور برای موتور سری AC
موتور برقی | طبقه‌بندی انواع و تاریخ موتور
لینک زبان اصلی مقاله :
Schrage Motor Operation Principle and Characteristics of Schrage Motor