الکتروموتور, مقالات
هارمونیک در موتور القایی – خصوصیات گشتاور سرعت شار پایه
خرداد
در این مقاله قصد داریم در مورد هارمونیک در موتور‌القایی صحبت کنیم.
پس با ما همراه باشید.
هارمونیک در موتور‌القایی
شارهای هارمونیک فضایی توسط سیم‌پیچ، شکاف ، اشباع مغناطیسی، اختلاف در طول شکاف هوایی تولید می‌شود.
این شارهای هارمونیک باعث القای ولتاژ میشوند و جریان های هارمونیکی را در سیم‌پیچ‌های روتور میچرخاند.
تعامل بین جریانهای هارمونیک تولید‌شده در موتور‌القایی و شارهای هارمونیک باعث‌ایجاد گشتاورهای هارمونیک ، لرزش و سر و صدای موتور می‌شود. شار شکاف هوایی[2] توسط سیم‌پیچ‌های استاتور سه فاز حامل جریان های سینوسی ایجاد‌میشوند.
شکل موج از نظر ماهیت غیر سینوسی‌است. طبق تجزیه و تحلیل سری فوریه ، هر شار غیر سینوسی معادل ترکیب تعدادی از شار سینوسی هارمونیک‌های پایه و بالاتر‌است.
از آنجا که شکل موج شار دارای تقارن نیم موج‌است ، همه هارمونیک‌های زوج (2،4،6 ……) در سری‌های فوریه وجود ندارند.
یک شار غیر سینوسی می‌تواند به شار هارمونیک‌های پایه و مرتبه فرد بالاتر (3 ، 5 ، 7 ، 11 ، 13 و غیره) تجزیه کرد.
سومین موج شار هارمونیک تولید‌شده توسط هر یک از سه فاز، یکدیگر را خنثی‌می‌کند. شار فاصله هوای عاری از هارمونیک سوم و مضارب آن‌است.
دلیل این امر این‌است که هارمونیک‌های سوم در موج شار هر سه فاز در فضا‌هستند اما دارای اختلاف زمانی 120 درجه‌هستند.
گشتاورهای القایی ناشی از هارمونیک
یک سیم‌پیچ3 فاز حامل جریان سینوسی باعث ایجاد هارمونیک فضایی از مرتبه h = 6k ± 1 می‌شود، و k یک عدد صحیح مثبت (1 ، 2 ، 3 … ..)است.
سرعت سنکرون هارمونیک hام (h / 1) برابر سرعت موج پایه‌است. h = 6k + 1 امواج هارمونیکی فضایی در همان جهت موج پایه می‌چرخند ، و اگر h = 6k – 1 باشد در جهت خلاف آن می‌چرخد.
موج هارمونیک فضایی از مرتبه h ، معادل ماشین الکتریکی‌است که تعداد قطب آن برابر با (تعداد x h قطب استاتور)است.
بنابراین ، سرعت سنکرون موج هارمونیک فضایی hام برابر‌است با:
درصورتی که:
• فرکانس =f
• تعداد قطب استاتور = P
بنابراین ، برای مقدار k = 1 ، یک سیم‌پیچ3 فاز ، هارمونیک پنجم در حال چرخش رو به عقب را با سرعت (5/1) از سرعت سنکرونها[3] تولید‌می‌کند و هفتمین هارمونیک در حال چرخش رو به جلو با سرعت (7/1) از سرعت سنکرونها تولید میکند و این هارمونیک‌ها به تنهایی در عملکرد موتور تأثیر خواهند داشت.
خصوصیات گشتاور سرعت شار پایه و شار هارمونیکی فضای پنجم و هفتم در زیر نشان داده شده‌است.
هارمونیک
گشتاور هارمونیک پنجم با گشتاور مؤلفه اساسی مخالف‌است زیرا پنجمین شار هارمونیک در خلاف چرخش روتور می‌چرخد. بنابراین، شار هارمونیک پنجم گشتاور ترمزی را ایجاد میکند. هفتمین شار هارمونیک در همان جهت با شار اساسی می‌چرخد.
از این رو ، ویژگی سرعت گشتاور حاصل، ترکیبی از خصوصیات اساسی هارمونیک پنجم و هفتم خواهد بود. ویژگی‌های سرعت گشتاور حاصل دو ناحیه انحنا شده دارند، یکی نزدیک (5/1) از سرعت سنکرون و دیگری نزدیک (7/1) از سرعت سنکرون. انحنای با حدود (5/1) (ناشی از هارمونیک پنجم) از سرعت سنکرون در جهت منفی چرخش موتور اتفاق می‌افتد
موتور تا نقطه L شتاب میگیرد به معنی تعامل بین ویژگی گشتاور بار و منحنی سرعت گشتاور موتوراست.
این گشتاور موتور تنها به دلیل شار اساسی ایجاد‌شده‌است. منحنی گشتاور بار مشخصه‌های سرعت گشتاور موتور در نقطه A قطع میکند، این به دلیل وجود گشتاور شار هارمونیک هفتم‌است.
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 (7/1) از سرعت نرمال خود باقی میماند و نقطه کار آن Aاست.
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 شناخته‌می‌شود.
کرال(موتور) را می‌توان با کاهش هارمونیک‌های پنجم و هفتم کاهش داد. این کار را می‌توان با استفاده از با گام کوتاه انجام داد.
موتور‌القایی چیست ؟ ساختار و عملکرد
:لینک مرتبط
هارمونیک ترانسفورماتور های سه فاز
لینک زبان اصلی مقاله:
Harmonics in an Induction Motor – Circuit Globe
[1] Induction Motor
[2] Air gap
[3] synchronoun