كارآموزی در شركت الكتروتكنیك رازی

موتورهای القائی :

موتورهای القایی بخصوص موتورهای قفس سنجابی مزایایی نسبت به موتورهای DC دارند . از مواردی نظیر نیاز به نگهداری كمتری , قابلیت اطمینان بالاتر , هزینه, وزن , حجم و اینرسی كمتر , راندمان بیشتر , قابلیت عملركد در محیط های با گرد و غبار و در محیط های قابل انفجار را می توان نام برد. مشكل اصلی موتورهای DC وجود كموتاتور و جــاروبك است , كه نگهداری زیاد و پر هزینه و نامناسب بودن عملكرد موتور در محیط های بار گرد و غبار بالا و قابل انفجار را بدینال دارد. با توجه به مزایای فوق در تمامی كاربردهای , موتورهای القایی بطور وسیع بر سایر موتورهای الكتریكی ترجیح داده می شوند . با اینحال تا حدی پیش از موتورهای القایی فقط در كاربردهای سرعت ثابت استفاده شده است . و در كابردهای سرعت متغییر موتورهای DC ترجی داده شده اند. این امر ناشی از آن است كه روشهای مرسوم در كنترل سرعت و موتوهای القایی هم غیر اقتصادی و هم دارای راندمان كم بوده است .

با بهبود در قابلیت ها و كاهش در هزینه تریستورها و اخیراً در ترازیستورهای قدرت و GTO ها امكان ساخت محركه های سرعت متغییر با استفاده از موتورهای القایی بوجود آمده است كه در برخی موارد حتی از نظر هزینه و عملكرد از محركه های با موتور DC نیز پیشی گرفته اند. در نتیجه این پیشرفت ها , محركه های موتورهای القایی در برخی كاربردهای سرعت متغییر بجای محركه های DC مورد استفاده قرار گرفته اند . پیش بینی می شود در آینده موتورهای القایی بطور گسترده در محركه های سرعت متغییر مورد استفاده قرار خواهند گرفت .

راه اندازی :

زمانیكه موتور القایی بطور مستقیم به ولتاژ خط متصل می شود . جریان راه اندازی بزرگی را می كشد. در شرایطی كه امپدانس داخلی منبع تغذیه بزرگ و یا ظرفیت جریان خروجی آن محدود باشد و راه اندازی موتور موجب افت ولتاژ خط می شود . در نتیجه سایر بارهای متصل به آن منبع تغذیه دچار اشكال می گردند . لذا لازم است . با استفاده از روشهایی جریان راه اندازی محدود شود . رفتار موتورهای فقس سنجابی در شـــــرایط راه اندازی با توجه به نوع آن (كلاس موتور ) متفاوت می باشد. راه اندازی موتورهای روتور ســـــیم پیــــچی شده با افزایش مقاومت خارجی روتور انجام می شود و جریان راه اندازی نیز محدود می شود . روش های دیگری هم وجود دارد كه هم در مورد موتورهای قفس سنجابی و هم در مورد روتور سیم بندی شده كاربرد دارند . بطور مثال می توان از كاهش ولتاژ تغذیه , تغییر فركانس استاتور و یا افزایش امپدانس استاتور نام برد. در موتورهای رتور سیم بندی شده همچنین از تزریق ولتاژ در مدار رتور نیز به منظور كاهش جریان راه اندازی می توان استفاده نمود . از این روشها بجز روش افزایش امپدانس استاتور در كنترل سرعت موتورها نیز استفاده می شود كه در قسمت های بعدی مورد بحث قرار می گیرند . از روشهای متعارف كاهش جریان را اندازی , كاهش ولتاژ تغذیه است كه توسط كلیه ستاره ـ مثلث و یا اتوترانس انجام می شود . با تغییر سیم بندی از مثلث به ستاره وجریان و راه اندازی با ضریب 3/1 و گشتاور راه اندازی با ضریب3/1 تقلیل می یابند . موتورهای بزرگ معمولاً با دو سیم بندی در استاتور طراحی می شوند. بطوریكه در حالت عادی معمولاً هر دو سیم بندی بطور موازی در مدار قرار می گیرند و در طی مرحله راه اندازی فقط یكی از سیم بندی در مدار قرار می گیرند . این كار باعث افزایش امپدانس معادل موتور شده و در نتیجه جریان راه اندازی محدود می شود . این روش بنام روش راه اندازی با سیم بندی كسر (PORT WINDING STARTING) نامیده می شود .

ترمز الكتریكی :

در بخش های گذشته ضرورت استفاده از ترمز الكتریكی مورد بررسی قرار گرفت . همانند موتورهای DC روشهای متفاوتی در ترمز الكتریكی موتورهای القایی مورد استفاده قرار می گیرند . كه به سه دسته زیر تقسیم می شوند :

1-                           ترمز ژنراتوری

2-                           ترمز با معكوس كردن تغذیه

3-                           ترمز دینامیكی یا رئوستایی

1-           در حالت ترمز ژنراتوری ماشین القایی همانند ژنراتور آسنكرون رفتار مینماید و انرژی مكانیكی ناشی از بار و موتور به انرژی الكتریكی تبدیل می شود. انری فوق به منبع تغذیه باز گردانده می شود كه می توان از آن بطور مفید استفاده نمود. واضع است كه اگر منبع تغذیه امكان جذب انرژی بازگشتی ناشی از ترمز الكتریكی را نداشته باشد عملكرد محركه در حالت ترمز ژنراتوری عملی نخواهد بود . زمانیكه سرعت موتور در بالاتر از سرعت سنكرون قرار می گیرد . سرعت نسبی بین میدان گردان رتور و استاتور منفی است . لذا ولتاژ و جهت جریان رتور عكس حالت موتوری خواهد گردید. بنابراین جهت جریان استاتور نیز عكس می گردد تا تعادل آمپر دور فاصله هوایی حفظ گردد. در نتیجه جهت قدرت الكتریكی نیز تغییر كرده و قدرت از سوی ماشین به منبع تغذیه جاری می شود و موتور همانند یك ژنراتور القایی عمل نماید . جریان مغناطیس كنندگی مورد نیاز برای ایجاد میدان گردان از منبع تغذیه استاتور تامین می شود. لذا عملكرد ژنراتور القایی امكانپذیر نمی باشد . مگر آنكه استاتور به منبع تغذیه متصل باشد برای قرار گرفتن در شرایط ترمز ژنراتوری لازم است سرعت موتور از سرعت سنكرون بیشتر باشد . زمانی كه استاتور به منبع تغذیه با فركانس ثابت متصل باشد . حالت ژنراتوری تنها با افزایش سرعت موتور به بالاتر از سرعت سنكرون امكان پذیر می گردد . ولی درصورتی كه از منبع فركانس متغییر استفاده شود. می توان فركانس منبع را به گونه ای تنظیم نمود كه سرعت میدان گردان همواره از سرعت موتور كوچكتر باشد .بنابراین ترمز ژنراتوری تا سرعت های كم عملی خواهد بود . زمانیكه با استفاده از ترمز ژنراتوری سرعت بارهای فعال ثــابت نــگاه داشته می شود افت كوتاه مدت ولتاژ تغذیه و یا افزایش لحظه ای گشتاور بار ممكن است نقطه كار را به ناحیه ناپایدار ببرد. لذا برای حفظ ایمنی در چنین وضعیتی از ترمز مكانیكی در كنار ترمز ژنراتوری استفاده می شود تا از افزایش شدید سرعت جلوگیری بعمل آید. در روش دیگر از خازن كه با موتور سری می شود استفاده می شود . این عمل باعث می شود گشتاور ترمزی افزایش یابد . اگر از موتور با رتور سیم بندی شده استفاده شود. افزایش مقاومت روتور محدود ناحیه پایدار را افزایش می دهد.

2-           در این حالت S>1 می باشد . اگر موتور به تغذیه با توالی مثبت متصل شود . S>1 وقتی بدست می آید كه رتور در جهت عكس میدان استاتور دوران نماید. از آنجایی كه سرعت نسبی میدان گردان روتور و استاتور مثبت است, گشـــتاورمــــوتور مثــبت است و موتور قدرت الكتریكی را از منبع جذب می­نماید. چون موتور در جهت عكس دوران می كند یك گشتاور مثبت حالت ترمزی را ایجاد می كند , قدرت مكانیكی بار و اینرسی موتور با قدرت الكــتریكتــی تبــدیل شده و همچنین قدرت تغذیه شده توسط منبع در مقاومت های موتور بصورت حرارت تلف می شود . بنابراین در این روش تمامی انرژی ترمزی بصورت حرارتی تلف می شود . لذا این روش یك روش بی بازده است . با ولتاژ توالی منفی وقتی موتور در جهت مثبت دوران كند. تغییر توالی ولتاژ استاتور باعث ایجاد حالت ترمزی می شود. تغییر توالی ولتاژ استاتور با جابجایی دو فاز تغذیه به سادگی انجام می شود. گشتاور موتور در سرعت صفر مخالف صفر است لذا برای توقف كامل موتور. در نزدیكی یا روی سرعت صفر بایستی موتور از تغدیه جدا شود . بنابراین لازم است از عناصر و یا وسایلی برای تشخیص صفر شدن سرعت و قطع موتور از منبع استفاده شود . چرا كه در غیر این صورت موتور در جهت عكس شروع به شتاب گیری می كند . لذا بطور كلی این روش برای حالت توقف كامل مناسب نیست بلكه در جهت عكس شروع به شتاب گیری می كند . لذا بطور كلی این روش برای حالت توقف كامل مناسب نیست بلكه برای تغییر جهت گردش موتور مناسب است .

3-           در این روش موتور از منبع تغذیه AC قطع و به منیع تغذیه DC متصل می شود . جریان DC كه در سیم بندی استاتور جاری می شود . میدان مغناطیسی ساكن را در فاصله هوایی ایجاد می كند . اختلاف سرعت میان میدان ساكن استاتور و میدان گردانی ایجاد می كند كه در جهت عكس حركت روتور دوران می نماید تا میدان نتیجه آن نسبت به استاتور ساكن گردد . لذا بواسطه آنكه دو میدان گردان رتور و استاتور ساكن می گردند و جریان رتور معكوس حالت موتوری می باشد لذا در كلیه سرعتهای گشتاور ترمزی ایجاد میگردد در سرعت صفر ( در حالت سكون ) گشتاور ترمزی صفر می گردد . مقدار جریان DC كه در استاتور جاری است به مقاومت استاتور , كه دارای مقدار كوچكی , بستگی دارد لذا برای محدود ساختن جریان در حد مجاز یك ولتاژ DC كوچك كافی است . برای این منظور از ترانس كاهنده و پل دیودی استفاده می شود . در شرایطی كه گشتاور ترمزی كنترل شده ای مورد نیاز باشد ( گشتاور ترمز متغییر با سرعت ) از پل تریستوری بجای پل دیودی استفاده می شود . در شرایطی كه به ترمز سریع نیاز باشد گشتاور ترمزی بزرگی تولید شود. لذا در این حالت جریان استاتور می تواند تا ده برای جریان نامی نیز برای مدت كوتاه افزایش یابد. اما به محض توقف موتور بایستی منبع قطع شود یا جریان به زیر جریان نامی تقلیل یابد . در غیر اینصورت موتور دچار اضافه حرارت خواهد شد .

كنترل سرعت :

در این بخش اصول كنترل سرعت محركه های الكتریكی كه در آنها از مبدل های نیمه هادی كنترل شده استفاده می شود. مورد بررسی قرار می گیرد. روشهای مرسوم عبارتنداز:

1-                           كنترل با منبع ولتاژ متغیر فركانس ثابت

2-                           كنترل با منبع  ولتاژ فركانس متغیر

3-                           كنترل مقاومت رتور

4-                           كنترل از روش تزریق ولتاژ در مدار رتور

روشهای 3 و 4 فقط در موتورهای رتور سیم بندی شده قابل استفاده هستند .

1-           گشتاور فاصه هوایی در موتورهای القایی منتاسب با مجذور ولتاژ تغذیه است . شكل كلی منحنی های سرعت گشتاور مشابه است ولی با مجذور ولتاژ تغییر می نماید . كنترل سرعت با تغییر ولتاژ تغذیه به گونه ای انجام می شود كه در سرعت مورد نظر گشتاور بار بوسیله موتور تامین می شود . از آنجایی كه افزایش ولتاژ به بالاتر از ولتاژ نامی مجاز نمی باشد بنابراین در این روش افزایش سرعت تا سرعت نامی امكان پذیر است. چون گشتاور در لغزش مشخص با مجذور ولتاژ متناسب است لذا جریان رتور مستقیماً متناسب با ولتاژ تفذیه است. در نتیجه نسبت گشتاور به جرسان با كاهش ولتاژ تغذیه كاهش می یابد . همچینین گشتاور موجود برای یكی بارگذاری حرارتی مشخص برای موتور كاهش می یابد . گشتاور شكست نیز با مجذور ولتاژ كم می شود . بنابراین بهره برداری در سرعت های پایین و با شرایط حرارتی طبیعی موتور در صورتی امكان پذیر است كه گشتاور بار بار كاهش شرعت تقلیل باید بطور مثال می توان به بارهای پنكه ای بعنوان این دسته از بارهای متغییر اشاره نمود . برای داشتن محدوده وسیعی از تغییرات سرعت لازم است از موتورهای با لغزش نامی بالا استفاده شود . بنابراین موتورهای كلاس D افقی سنجابی با لغزش بین 10 تا 20 درصد یا بار نامی و یا موتورهای رتور سیم بندی شده با مقاومت خارجی بالا بكار گرفته می شوند . در موتورهای روتور سیم بندی شده بواسطه آنكه تلفات مسی رتور در مقاومت خارجی ایجاد ایجاد می شود نسبت به موتورهای كلاس D مناسب تر می باشند . لذا می توان از موتورهای كوچكتری نیز استفاده نمود .

2-           سرعت سنگرون مستقیماً با فركانس تغذیه متناسب است لذا با تغییر فركانس تغذیه سرعت موتور به كمتر و بیشتر از سرعت نامی تغییر می نماید . ولتاژ القایی E متناسب با حاصل ضرب فركانس و شار فاصله هوایی است . اگر از لغت ولتاژ استاتور طرف نظر شود می توان ولتاژ ورودی موتور را متناسب با حاصل ضرب شار و فركاس در نظر گرفت اگر فركانس بدون هیچ تغییر در ولتاژ تغذیه كاهش یابد شار فاصله فاصله هوایی افزایش می یابد . موتورهای القایی به گونه ای طراحی شوند كه در نزدیكی ناحیه زانویی منحنی اشباع مغناطیسی قرار گریند . بناباین افزایش شار باعث می گردد كه موتور با اشباع مواجه شود كه در نتیجه , منجر به افزایش جریان مغناطیسی , افزایش تلفات هسته , ایجاد هارمونیك در شكل موج جریان و ولتاژ و افزایش نویز صورتی می گردد همانطور كه افزایش شار باعث بروز شكلات ناشی از اشباع میگردد. كاهش شار نیز مناسب نمی باشد زیرا ظرفیت گشتاور موتور تقلیل می یابد . لذا تغییر فركانس با تغییر ولتاژ تغذیه همراه است به گونه ای كه شار در موتور ثابت باقی بماند. افزایش فركانس به بیش از فركانس اصلی در ولتاژ ثابت انجام می شود .

3-           در گشتاور بار مشخص , سرعت موتور با افزایش مقاومت رتور كاهش مییابد . ولی سرعت بی باری موتور از تغییرات مقاومت رتور تاثیر نمی پذیرد . با كاهش سرعت روتور راندمان موتور و لتفاتت مسی رتور به ترتیب كاهش و افزایش می یابند . لذا روش كنترل مقاومت روتور همانند روش تغییر ولتاژ تغذیه موتور از نقطه نظر تلفات روش غیر مفیدی می باشد  با اینحال سبت به روش كنترل تغذیه مزایای دارد . از جمه ایجاد گشتاور ثابت و نسبت گشتاور به جریان بالا را می توان نام برد . كنترل مقاومت رتور با استفاده از یك پل دیودی و یك برشگر پیاده سازی می شود .

فهرست مطالب

عنوان                                                                                         صفحه

موتورهای القائی                                                                            1

راه اندازی                                                                                    2

ترمز الكتریكی                                                                               3

كنترل سرعت                                                                                9

محركه های موتور القایی كنترل شده با فركانس                              15

بادهی ترانسفورماتور                                                                        21

تنظیم ولتاژ                                                                                   26

مراقبت و نگهداری از ترانسهای قدرت                                                  30

روشهای خشك كردن ترانسها                                                            35

دژنكتور                                                                                       36

سكسیونرها                                                                                  40

ترانسفورماتور های ولتاژ P.T                                                              45

ترانسفورماتورهای جریانCT                                                              47