تلفات و راندمان موتورهای القایی-محاسبات

در این مقاله قصد داریم به تلفات و راندمان موتور القایی بپردازیم. پس با ما همراه‌باشید.

1- تلفات در موتور القایی

دو نوع تلفات در موتور القایی سه فاز وجود‌دارد:

1- تلفات ثابت یا دائمی

2-تلفات متغیر

موتور القایی سه فاز

1) تلفات ثابت یا دائمی

تلفات دائمی تلفاتی است که در محدوده کار عادی موتور ثابت است و مقدار آن تغییر‌نمی‌کند.

تلفات ثابت را می‌توان با انجام تست بی باری در موتور القایی سه فاز به راحتی بدست آورد. این تلفات به ترتیب زیر طبقه بندی‌می‌شوند :

1- تلفات آهن یا هسته ،
2- تلفات مکانیکی ،
3- و تلفات اصطکاک جاروبک.

1-1) تلفات آهن یا هسته

تلفات آهن یا هسته به هیسترزیس و تلفات جریان گردابیب تقسیم‌می‌شود. تلفات جریان ادی (گردابی) با استفاده از ورقه ورقه کردن هسته به حداقل‌می‌رسد.

از آنجا که با ورقه ورقه کردن هسته ، سطح موثر هسته کاهش می‌یابد و از این رو مقاومت افزایش‌می‌یابد ، که منجر به کاهش جریان های گردابی‌می‌شود.

تلفات هیسترزیس با استفاده از فولاد سیلیکون با درجه بالا کاهش داده‌میشود. تلفات هسته به فرکانس ولتاژ منبع تغذیه بستگی‌دارد.

فرکانس استاتور همیشه فرکانس تغذیه‌می‌باشد( f ) و فرکانس روتور برابر با لغزش ضرب در فرکانس استاتور ، sf))است که همیشه کمتر از فرکانس استاتوراست.

فرکانس استاتور 50 هرتز بوده و فرکانس روتور حدودا در زمان کار عادی 1.5 هرتزاست زیرا در شرایط نرمال کاری لغزش برابر با 3٪است. از این رو تلفات هسته روتور نسبت به تلفات هسته استاتور بسیار ناچیز است و معمولاً در شرایط کار نادیده گرفته‌می‌شود.

1-2) تلفاتی اصطکاک جاروبک و مکانیکی

تلفات مکانیکی در یاتاقان رخ‌می‌دهد و تلفات اصطکاک جاروبک در سیم پیچ های روتور موتور القایی روتور سیم پیچی شده رخ‌می‌دهد.

این تلفات درزمان راه اندازی صفر می باشند و با افزایش سرعت ، این تلفات افزایش می یابند. در موتور القایی سه فاز سرعت معمولاً ثابت‌است ، از این رو این تلفات تقریباً ثابت می باشند.

2) تلفات متغیر

به این تلفات تلفات مسی نیز گفته‌می‌شود. این تلفات به دلیل جاری شدن جریان در سیم پیچ های استاتور و روتور اتفاق می‌افتد.

با تغییر بار، جریان در سیم پیچ روتور و استاتور نیز تغییرمی‌کند و از این رو این تلفات نیز تغییر می‌کند. بنابراین این تلفات، تلفات متغیر نامیده می‌شوند. تلفات مسی با انجام آزمایش روتور قفل شده در موتور القایی سه فاز بدست می آید. عملکرد اصلی موتور القایی تبدیل یک نیروی الکتریکی به نیروی مکانیکی است. در طی این تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی ، نیرو در مراحل مختلف جریان می‌یابد.

این جریان نیروکه در مراحل مختلف وجود دارد با نمودار جریان نیرو (نمودار توان موتور)نشان داده‌می‌شود. همانطور که همه ما می دانیم ورودی موتور القایی سه فاز تغذیه سه فاز است. بنابراین ، منبع تغذیه سه فاز به استاتور موتور القایی سه فاز داده‌می‌شود. اجازه دهید ، P_in = نیروی الکتریکی که به استاتور موتور القایی سه فاز داده‌می‌شود،

V_L = ولتاژ خط اعمالی به استاتور موتور القایی سه فاز،

I_L = جریان خط،

Cosφ = ضریب توان موتور القایی سه فاز.

نیروی برق (توان) ورودی به استاتور ، P_in = √3V_LI_Lcosφ

بخشی از این توان ورودی برای تأمین تلفات استاتور که تلفات آهن استاتور و تلفات مسی استاتور‌است، استفاده‌می‌شود.

توان باقیمانده یعنی (انرژی الکتریکی ورودی – تلفات استاتور) به عنوان ورودی روتور به روتور اعمال‌می‌شود.

بنابراین

ورودی روتور = P₂ ، P_in – تلفات استاتور (تلفات مس استاتور و تلفات آهن استاتور).

حال، روتور مجبوراست این ورودی روتور را به انرژی مکانیکی تبدیل کند اما این ورودی را بطورکامل نمی‌توان به خروجی مکانیکی تبدیل کرد زیرا تلفات روتور را تأمین می‌کند.

همانطور که در ابتدا توضیح داده شد، تلفات روتور از دو نوع تلفات آهن روتور و تلفات مس روتوراست.

از آنجا که تلفات آهن به فرکانس روتور بستگی دارد، که هنگام چرخش روتور بسیار اندک‌است، بنابراین معمولاً نادیده گرفته‌می‌شود. بنابراین ، در روتور فقط تلفات مسی روتوراست.

بنابراین ورودی روتور باید این تلفات مس روتور را تأمین‌کند. پس از تأمین تلفات مسی روتور ، قسمت باقیمانده از ورودی روتور ، P2 به توان مکانیکی ، Pm تبدیل می‌شود.

بگذارید P_c تلفات مسی روتور باشد، I₂ می‌تواند جریان روتور تحت شرایط کار باشد، R₂ مقاومت روتور است، قدرت مکانیکی ناخالص (P_m) توسعه یافته‌است.

P_c = 3I₂²R₂
P_m = P₂ – P_c

اکنون این نیروی مکانیکی ایجاد شده توسط شافت به بار داده‌می‌شود اما برخی از تلفات مکانیکی مانند اصطکاک و تلفات بادگیر نیز اتفاق می‌افتد. بنابراین ، قدرت ناخالص مکانیکی توسعه یافته باید این تلفات را نیز تأمین‌کند.

قدرت خروجی خالص ایجاد شده در شافت، که در نهایت به بار داده‌می‌شود P_outاست. P_out = P_m– تلفات مکانیکی (از تلفات اصطکاک و بادگیر). P_out توان شافت یا توان مفید نامیده‌می‌شود.

ت و ————————————————–راندمان