موتور القایی یک ماشین الکتریکی A.C است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. موتور القایی به طور گسترده در کاربردهای مختلف از لوازم خانگی گرفته تا صنایع سنگین استفاده می شود. این دستگاه کاربردهای بسیار زیادی دارد که شمارش آنها دشوار است و شما می توانید با دانستن اینکه تقریباً 30 درصد نیروی الکتریکی تولید شده در سطح جهان توسط خود موتورهای القایی مصرف می شود، این مقیاس را تصور کنید.
این ماشین شگفت انگیز توسط دانشمند بزرگ نیکولا تسلا اختراع شده است و این اختراع مسیر تمدن بشری را برای همیشه تغییر داده است. در اینجا چند مورد از کاربردهای انواع موتور القایی تک فاز و سه فاز که می توانیم در زندگی روزمره پیدا کنیم، آورده شده است.
کاربرد موتور القایی تک فاز:
- پنکه های برقی در خانه
- ماشین آلات حفاری
- پمپ ها
- آسیاب
- اسباب بازی
- جارو برقی
- فن های اگزوز
- کمپرسور و ماشین اصلاح برقی
کاربرد موتور القایی سه فاز:
- صنایع مقیاس کوچک، متوسط و بزرگ.
- آسانسور
- جرثقیل ها
- ماشین های تراش رانندگی
- کارخانه های استخراج روغن
- بازوهای رباتیک
- سیستم تسمه نقاله
- سنگ شکن های سنگین
موتور القایی در اندازه‌ها و شکل‌های زیادی با ویژگی‌های نسبی و رتبه‌بندی الکتریکی تولید می‌شود. اندازه آنها از چند سانتی متر تا چند متر متغیر است و دارای توانی از 0.5 اسب بخار تا 10000 اسب بخار هستند. کاربر می تواند از میان اقیانوس مدل ها مناسب ترین را برای پاسخگویی به تقاضای خود انتخاب کند. ما قبلاً در مورد مبانی موتورها و عملکرد آن در مقاله قبلی صحبت کرده ایم. در اینجا به طور مفصل درباره ساخت و کار موتور القایی بحث خواهیم کرد.
موتور القایی تک فاز
موتور القایی که با برق تک فاز AC کار می کند موتور القایی تک فاز نامیده می شود. خط برقی که در خانه ها برای ما در دسترس است، خط برق تک فاز AC 240 ولت/50 هرتز است و موتورهای القایی که در زندگی روزمره در خانه از آنها استفاده می کنیم، موتورهای القایی تک فاز نامیده می شوند.
قانون القای الکترومغناطیسی فارادی
این تنظیماتی که تا کنون در مورد آن بحث کرده ایم، برای تحقق قانون القای الکترومغناطیسی فارادی بسیار مناسب است. دلیل آن این است که یک میدان مغناطیسی دائما در حال تغییر، اساسی ترین و مهم ترین نیاز برای القای الکترومغناطیسی است. ما در اینجا این قانون را مطالعه می کنیم زیرا موتور القایی بر اساس اصل قانون القای الکترومغناطیسی فارادی کار می کند. اکنون برای مطالعه پدیده القای الکترومغناطیسی، اجازه دهید تنظیمات زیر را در نظر بگیریم.
یک هادی گرفته می شود و آن را به شکل مربع در می آورند که هر دو انتهای آن اتصال کوتاه است.
یک میله فلزی در مرکز مربع هادی ثابت شده است که به عنوان محور نصب عمل می کند.
اکنون مربع هادی می تواند آزادانه در امتداد محور بچرخد و به آن روتور می گویند.
روتور در مرکز شکاف هوا قرار می گیرد تا حلقه هادی بتواند حداکثر میدان تولید شده توسط سیم پیچ های روتور را تجربه کند.
طبق قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، می دانیم که “وقتی یک میدان مغناطیسی متغیر یک هادی فلزی را قطع می کند، آنگاه یک EMF یا ولتاژ در هادی القا می شود”.
حال، اجازه دهید این قانون را برای درک عملکرد یک موتور القایی اعمال کنیم:
طبق این قانون القای الکترومغناطیسی، یک EMF باید در هادی روتور که در مرکز قرار دارد، به دلیل تغییر میدان مغناطیسی که توسط آن تجربه می‌شود، القا شود. به دلیل اتصال کوتاه EMF و هادی القایی، جریانی در کل حلقه جریان می یابد.
در اینجا کلید کار موتور القایی است، ما می دانیم که طبق قانون لنز یک هادی حامل جریان، میدان مغناطیسی در اطراف خود ایجاد می کند که شدت آن متناسب با بزرگی جریان است. از آنجایی که قانون جهانی است، حلقه هادی روتور نیز باید یک میدان مغناطیسی ایجاد کند زیرا جریان به دلیل القای الکترومغناطیسی از آن عبور می کند.
شار اصلی یا شار استاتور
اگر میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچی استاتور و تنظیم هسته آهنی را شار اصلی یا شار استاتور بنامیم. سپس میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط حلقه هادی روتور را شار روتور بنامیم. به دلیل تعامل بین شار اصلی و شار روتور، نیرویی توسط روتور تجربه می شود. این نیرو سعی می کند با تنظیم موقعیت روتور با القای EMF به روتور مخالفت کند. از این رو در این زمان حرکتی را در موقعیت شفت تجربه خواهیم کرد.
اکنون میدان مغناطیسی به دلیل ولتاژ متناوب تغییر می کند، نیرو نیز به طور مداوم و بدون توقف موقعیت روتور را تنظیم می کند. بنابراین روتور به دلیل ولتاژ متناوب به چرخش خود ادامه می دهد و در نتیجه خروجی مکانیکی در شفت یا محور روتور داریم. با آن، ما دیدیم که چگونه به دلیل القای الکترومغناطیسی به روتور، خروجی مکانیکی در شفت داریم. بنابراین نامی که برای این تنظیمات داده شده است موتور القایی نامیده می شود. تا به حال آنچه ما در مورد اصل کار موتور القایی بحث کردیم، اما به یاد داشته باشید که هم تئوری و هم عملی متفاوت است. و برای کار موتور القایی به یک راه اندازی اضافی نیاز است که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.
موتور القایی سه فاز
موتور القایی که با برق سه فاز AC کار می کند موتور القایی سه فاز نامیده می شود. معمولا موتورهای سه فاز القایی در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند و برای مصارف خانگی مناسب نیستند. خط برق موجود برای صنایع 400 ولت / 50 هرتز برق AC سه فاز چهار خط است و موتورهای القایی که در صنایع بر روی این منبع کار می کنند موتورهای القایی سه فاز نامیده می شوند.
اگر نیروی الکتریکی را به سیم‌پیچ‌های سه فاز استاتور بدهیم، جریان در هر سه سیم‌پیچ شروع به جریان می‌کند. به دلیل این جریان، یک میدان مغناطیسی توسط سیم پیچ ها ایجاد می شود و این میدان از طریق مسیر مقاومت مغناطیسی کمتری که توسط هسته چند لایه ارائه می شود، جریان می یابد. در اینجا ساختار موتور به گونه ای طراحی شده است که میدان مغناطیسی حمل شده توسط هسته بر روی شکاف هوا در مرکز جایی که روتور قرار دارد متمرکز می شود. بنابراین میدان مغناطیسی متمرکز شده توسط هسته در شکاف مرکزی بر هادی های روتور تأثیر می گذارد و در نتیجه جریانی را در آنها القا می کند.
در اینجا میدان مغناطیسی تولید شده توسط استاتور به دلیل قدرت سه فاز، بر خلاف نوع متناوب که در موتورهای تک فاز مورد بحث قرار گرفت، از نوع دوار است. و به دلیل این میدان مغناطیسی دوار، روتور به خودی خود شروع به چرخش می کند حتی در غیاب فشار اولیه. این باعث می شود موتور سه فاز از نوع خود راه انداز باشد و برای این نوع موتور نیازی به سیم پیچی کمکی نداریم.
