موتورهای الکتریکی

تلفات در موتورهای الکتریکی

تلفات در موتورهای الکتریکی

همان گونه که میدانیم، موتورهای الکتریکی در ورودی خود انرژی الکتریکی را دریافتکرده و آن را به انرژی مکانیکی مورد نیاز بار تبدیل مینماید. در این میان مقداری ازانرژی الکتریکی به شکلهای مختلف تلف میگردند.

2016-01-14 09_01_33-power2.ir,proje267.pdf - Iron

انواع تلفات در موتورهای الکتریکی عبارتند از:

 تلفات اهمی (مسی)
 تلفات هسته ( آهنی)
 تلفات تهویه و اصطکاک (تلفات مکانیکی )
 تلفات پراکنده بار

 تلفات اهمی (تلفات مسی )

تلفات اهمی ناشی از مقاومت در برابر جریان در سیم پیچها استاتور و میله های روتوربوده و تابعی از طول و سطح مقطع آنها میباشد. میتوان با کاهش مقاومتسیم پیچ استاتور و روتور، میزان تلفات اهمی موتور را کاهش داد. روش مرسوم برایکاهش مقاومت، افزایش سطح مقطع مس در سیم پیچهای استاتور میباشد،با افزایش سطح مقطع سیم پیچها، ابعاد شیار استاتور نیز بایستی افزایش یابد. این کاربا ثابت ماندن ابعاد موتور، باعث کاهش سطح مقطع موثر ورقه های آهن در برابرشارهای مغناطیسی خواهد شد. افزایش ابعاد موتور نیز باعث افزایش هزینه ساخت موتور خواهد شد.

برای دستیابی به گشتاور مورد نیاز موتور، لازم است در مقدار شار مغناطیسی آن تغییریحاصل نشود. بنابراین در صورت کاهش سطح مقطع موثر آهن، لازم است چگالی شاردر آهن افزایش یابد که خود، تلفات آهنی را افزایش میدهد. دستیابی به چگالی شاربالاتر نیز جز با افزایش جریان الکتریکی حاصل نمیشود. این افزایش در جریان نیز خودباعث ایجاد تلفات اهمی بیشتر در موتور خواهد شد. نتیجه نهایی، کاهش هرچه بیشتربازده موتور خواهد بود.

کاهش تلفات مسی

یکی دیگر از روشهای موثر برای کاهش تلفات مسی، کاهش مقدار مس غیر فعال درقسمتهای حلقه های انتهایی با تغییرات در لایهها و اتصالات کلافها میباشد که ضمنکاهش تلفات مسی، در مدار مغناطیسی موتور نیز تغییری ایجاد نخواهد کرد.

عوامل دیگری نیز هستند که بر میزان تلفات اهمی تاثیر میگذارند. یکی از این عوامل،درجه حرارت است، چرا که مقاومت سیم پیچ بجز طول و سطح مقطع، تابعی از درجهحرارت نیز میباشد به طوری که با بالا رفتن درجه حرارت محیط مقدار مقاومتافزایش مییابد. بنابراین لازم است گرمای سیم پیچهای موتور در حد مجاز قرار داشتهباشد .

عامل دیگر، افزایش جریان مورد نیاز موتور و درنتیجه افزایش تلفات اهمی نگهداری
نامناسب بوده که باعث افزایش اصطکاک و اعمال بار اضافی بر محور شده و موتور بار
اصلی را در جریان الکتریکی بیشتر از مقدار اصلی تامین میکند. در واقع بخشی از توان
الکتریکی ورودی صرف تامین بار اصلی و بخشی از آن نیز برای غلبه بر اصطکاک مصرف
میشود .

 تلفات هسته (تلفات آهنی )

مهمترین عامل در تعیین میزان این تلفات، چگالی شار میباشد. تلفات هسته استاتور و
روتور از مجموع تلفات پسماند وتلفات جریان گردابیحاصل میشود .

با توجه به اینکه چگالی شار در هسته موتور با تغییرات ولتاژ تغییر میکند، تلفات هسته
نیز با تغییرات ولتاژ تغییر خواهد نمود .یکی از روشهای کاهش چگالی شار و در نتیجه کاهش تلفات هسته، افزایش سطحهسته (افزایش حجم هسته) است. این کار باعث افزایش وزن موتور شده ضمن آنکه باکمتر شدن مقاومت مغناطیسی هسته، جریان مغناطیس کنندگی افزایش یافته و ضریبتوان کاهش خواهد یافت. استفاده از ورقههای آهن با ضریب تلفات (تلفات به واحدحجم) کمتر و استفاده از ورقههای آهن نازکتر نیز سهم به سزایی در کاهش تلفاتجریان گردابی خواهد داشت.

تلفات تهویه و اصطکاک (تلفات مکانیکی )

این تلفات ناشی از اصطکاک در بلبرینگهای موتور و تلفات فن تهویه و دیگرقسمتهای چرخان موتور است. تلفات اصطکاک تابعی از اندازه بلبرینگ، سرعت، نوعبلبرینگ، بار و روغنکاری آن است. با روغنکاری مناسب و به موقع بلبرینگ و نظافتقسمت های چرخان موتور و همچنین اطمینان از بالانس بودن محور، میتوان اینتلفات را به حداقل خود رساند. از آنجایی که فن نیز برای خنکسازی موتور که در اثروجود انواع تلفات داغ میشود به کار برده میشود، با کاهش میزان تلفات میتوان ازفنهای کوچکتر استفاده کرد و مقدار تلفات تهویه را نیز کاهش داد .

تلفات پراکنده بار

تلفات پراکنده بار در حقیقت، تلفات باقیمانده در موتور بوده که تعیین مقدار آن بااندازه گیری مستقیم و یا محاسبه آن کار دشواری است. این تلفات وابسته به بار بوده وعموماً فرض میشود که با مربع گشتاور خروجی نسبت مستقیم دارد. این تلفاتطبیعت پیچیدهای داشته و به عوامل زیادی بستگی دارد.

برخی از عواملی که بر اینتلفات اثر دارند عبارتند از :
– نحوه سیم پیچی استاتور.
– نسبت طول فاصله هوایی به عرض شیار روتور.
– نسبت تعداد شیارهای روتور به شیارهای استاتور.
– چگالی شار در فاصله هوایی.
– شرایط سطح استاتور در فاصله هوایی.
– شرایط سطح روتور در فاصله هوایی.

تفاوت اساسی بین تلفات مسی ( سیمپیچ) و آهنی (هسته)

تفاوت اساسی بین تلفات مسی ( سیمپیچ) و آهنی (هسته) چه در استاتور و چه درروتور،نحوه تغییرات آنها با میزان بار است. تلفات مسی از آنجا که متناسب با مجذور جریاناست بسیار حساس به میزان باردهی بوده و مقدار آن در بیباری ناچیز و در بار کامل
معادل مقدار حداکثر خود میباشد. در صورتی که با فرض ثابت بودن ولتاژ ورودی وفرکانس تغذیه مقدار تلفات آهنی ثابت بوده و تابعی از سطح بار نیست.

بدین ترتیب با توجه به وابستگی تلفات مسی به سطح بار موتور و ثابت بودن تلفاتآهنی، بدیهی است بازده کلی موتور تابعی از میزان بار موتور خواهد بود و تنها در بارمعینی مقدار بازده حداکثر خواهد بود. نقطه حداکثر بازده موتورنقطهای است که تلفات ثابت ومتغیر موتور برابر باشد .

سعید عربعامری
من سعید عربعامری نویسنده کتاب 28 گام موثر در فتح متلب مدرس کشوری متلب و سیمولینک و کارشناس ارشد مهندسی برق قدرتم . بعد از اینکه دیدم سایتهای متعدد یک مجموعه کامل آموزش متلب و سیمولینک ندارند به فکر راه اندازی این مجموعه شدم
http://sim-power.ir

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *