الکتروموتور اسلیپ رینگ
موتورهاي اسليپ رينگ از نوع موتورهاي القايي آسنكرون و شبيه موتورهاي قفس سنجابي مي باشند.
روتور اين موتورها بر عكس موتورهاي قفس سنجابي سيم پيچي شده و به اسليپ رينگها (حلقه هاي لغزشي) و جاروبكهاي خروجي وصل هستند. به اسليپ رينگها ولتاژ و يا به عبارت ساده تر برق وصل نمي شود. هدف از اسليپ رينگها سري كردن مقاومت با سيم پيچهاي رتور در زمان راه اندازي مي باشد. بعد از راه اندازي اين مقاومتها را اتصال كوتاه كرده و رتور عملا شبيه به رتورهاي قفس سنجابي مي شود.
چرا اين مقاومتها را سري با سري با سيم پيچهاي رتور قرار مي دهند؟
موتورهاي قفس سنجابي در زمان راه اندازي از ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ درصد جريان نامي موتوردر بار كامل را مي كشند. اگر چه اين مورد مساله حادي را براي موتورهاي با توان كم ايجاد نمي كند. ولي در موتورهاي بزرگ كه جهت راه اندازي سيستم هايي با گشتاور بالا بكار مي روند. مساله ساز مي باشد. زيرا جريان زيادي در زمان راه اندازي در خطوط جاري مي شود. قرار دادن مقاومت سري با سيم پيچ هاي روتور نه فقط جريان راه اندازي را كاهش مي دهد. بلكه بمراتب گشتاور راه اندازي بالايي نيز ايجاد مي كند.
امروزه در صنعت موتورهاي القايي قفس سنجابي به كمك درايورهاي موجود بعلت كاربري ساده و كم هزينه جاي موتورهاي اسليپ رينگ را گرفته اند.
توجه:
رتور موتورهاي اسليپ رينگ سيم پيچ بيشتري نسبت به رتور موتورهاي قفس سنجابي دارند. لذا ولتاژ القايي بيشتري توليد شده و جريان براي ايجاد ميدان مغناطيسي با يك قدرت معين كمتر خواهد شد. در زمان راه اندازي رتور داراي سه حلقه سيم پيچ هست كه از طريق اسليپ رينگ ها به مقاومتهاي متغير توان بالا وصل مي شوند. زمانيكه موتور به سرعت نامي رسيد سيم پيچهاي موتور اتصال كوتاه شده و عملا عملكرد موتور شبيح به يك موتور قفس سنجابي مي شود.
با زياد شدن مقاومت راه اندازي رتور گشتاور راه اندازي بطور قابل توجه افزايش مييابد.
گشتاور استارت در مقاومتهاي بالاي رتور همان گشتاور شكست مي باشد. يعني در واقع در مقاومتهاي زياد گشتاور شكست به سمت چپ و به سرعت صفر شيفت پيدا مي كند.همانطور كه قبلا نيز اشاره شد . مقدار لغزش با مقدار مقاومت رتور متناسب است و مقدار گشتاور خروجي با مقدار لغزش متناسب مي باشد. لذا گشتاور زياد در زمان راه اندازي با توجه به مقاومت زياد رتور ايجاد مي شود.
اين مقاومتها مقدار گشتاور قابل دسترسي را در سرعت نامي كاهش مي دهند. لذا همينكه روتور شروع به چرخش و سرعت گرفتن كرد ، اين مقاومتهابايد اتصال كوتاه شده و از مسير سيم پيچ رتور خارج شوند. تا گشتاور نامي در شرايط بار كامل ايجاد گردد.
عملا در موتورهاي قفس سنجابي ماگزيمم گشتاور خروجي موتور در 80 درصد سرعت سنكرون اتفاق مي افتد
در زمان راه اندازي، مقاومت هاي رتور قدرت ميدان مغناطيسي در استاتور را كاهش مي دهند. در نتيجه جريان راه اندازي كاهش مي يابد
اين مقاومتها همچنين با شيفت زاويه ميدان عملا باعث افزايش گشتاور راه اندازي مي شوند.
دو نكته مهم زير در مورد موتورهاي اسليپ رينگ مطرح مي باشد:
– گشتاور راه اندازي اين موتورها در مقايسه با موتورهاي قفس سنجابي بالاتر مي باشد. تقريبا گشتاور راه اندازي آنها 200 تا 250 درصد بيشتر از گشتاور بار كامل مي باشد.
– جريان راه اندازي موتورهاي روتور سیم پیچی شده همانطور كه اشاره شد. حدود 500 تا 1000 درصد بيشتر از جريان بار كامل آنها مي باشد. در صورتيكه جريان راه اندازي موتورهاي قفس سنجابي خيلي كمتر از اين مقدار يعني حدود 250 تا 400 درصد جريان بار كامل مي باشد
به هيچ وجه موتورهاي اسليپ رينگ را بدون مقاومت و با اتصال كوتاه كردن اسليپ رينگها راه اندازي نكنيد.
اگر موتورهاي اسليپ رينگ با اتصال كوتاه كردن سيم پيچهاي رتور راه اندازي شوند. صدمه جدي مي بينند. زيرا جريان راه اندازي آنها تقريبا تا 1400 درصد جريان بار كامل خواهد بود و مقدار گشتاور راه اندازي فقط 60 درصد خواهد شد.
خلاصه خصوصيات موتورهاي اسليپ رينگ
براي مواردي كه اينرسي بالايي دارند مناسب هستند. زيرا گشتاور استارت بالايي دارند
جريان استارت پايين در مقايسه با موتورهاي القايي قفس سنجابي دارند
سرعت آنها را به كمك مقاومتهاي رتور از بيرون مي توان كنترل كرد. ( بين ۵۰ تا100 درصد سرعت نامی)
تعميرات بيشتري در بخش جاروبكها و اسليپ رينگها ( حلقه هاي لغزشي ) نياز دارند
اگر جاروبكها ( ذغالها) خورده شوند، اتصال مناسبي بين آنها و رينگها برقرار نشده و لذا گاها جرقه هاي شديدي ايجاد مي شود.
در حالت ژنراتوري ، از نوع تغذيه مضاعف يا دوبل مي باشند.
كنترل سرعت موتورهاي اسليپ رينگ
همانطور كه قبلا اشاره شد ، با اضافه كردن مقاومت در مدار رتور سرعت اين موتورها تحت كنترل در مي آيد. در عمل مقاومتها جريان رتور را كاهش داده و در نتيجه سرعت موتور كاهش پيدا مي كند. بيشترين گشتاور اين موتورها با اضافه شدن مقاومت در مدار رتوردر سرعت صفر يا در لحظه راه اندازي موتور حاصل مي شود.و در سرعت بالا اگر مقاومتها در مدار استاتور باقي بماند ، مقدار گشتاور بشدت كاهش پيدا مي كند
توجه:در این موتورها کنترل روی سرعت کارکرد در بازه کمی می باشد وبرای راه اندازی حتما نیاز به مقلومت راه انداز است.
موتورهای قفس سنجابی
استاتور دارای سیم‌پیچ‌هایی است که با عبور جریان AC از آنها میدان مغناطیسی دوار تولید می‌کنند. این میدان مغناطیسی موجب القا شدن ولتاژ در هادی‌های رتور می‌شود و این ولتاژ و با توجه به مقاومت الکتریکی هادی‌ها جریانی را در آنها به وجود می‌آورد. این جریان نیز به نوبه خود یک میدان مغناطیسی تولید می‌کند، حال آنکه این میدان مغناطیسی با میدان مغاطیسی تولید کننده خود یعنی میدان استاتور مخالفت می‌کند. این مخالفت میدان‌ها موجب می‌شود تا روتور در جهت حرکت میدان دوار استاتور به حرکت درآید تا خطوط میدان کمتری را قطع کند. این حرکت روتور گشتاوری را حول محور روتور ایجاد می‌کند.
در موتورهای القایی آسنکرون همواره سرعت میدان دور استاتور با سرعت چرخش روتور اختلاف دارد و همین اختلاف سرعت شرط تولید گشتاور در این موتورهاست. این اختلاف در سرعت میدان دوار و سرعت روتور را در اصطلاح لغزش می‌نامند. استاتور تا زمانی می‌تواند در روتور ولتاژ القا کند که رتور خطوط میدان تولید شده توسط سیم‌پیچ استاتور را قطع کند. بنابراین رابطه‌ای بین گشتاور و لغزش در موتورهای روتور قفسی به وجود می‌آید که نشان می‌دهد بیشترین گشتاور در موتور در لحظه راه‌اندازی و کمترین گشتاور در موتور در حداکثر سرعت تولید می‌شود.
در موتورهای روتور قفسی هادی‌ها معمولاً با اختلاف زاویه نسبت به طول رتور قفس می‌گیرند. این اختلاف زاویه در هادی‌ها موجب کاهش نویز تولیدی و یک نواخت شدن گشتاور تولیدی موتور می‌شود.
هسته رتور وظیفه جابجایی میدان مغناطیسی در رتور را دارد و باید طوری طراحی شود تا کم تریم مقاومت مغناطیسی را داشته باشد. ورق ورق کردن این هسته باعث افزایش مقاومت الکتریکی و کاهش جریان گردابی خواهد شد که نقش موثری در کاهش تلفات در موتور دارد. این هسته‌ها طوری ساخته می‌شوند که دارای مقدار کم کربن و مقدار بیشتر سیلیکون باشند. استفاده از سیلیکون بیشتر در ساختار هسته باعث افزایش مقاومت الکتریکی هسته و کاهش تلفات گردابی خواهد شد و کاهش کربن در ساختار هسته باعث کاهش پسماند مغناطیسی در هسته و کاهش تلفات پسماند خواهد شد.
از رتورهای قفسی با ساختارهای نسبتا مشابه در موتورهای تک فاز و سه فاز به طور گسترده استفاده می‌شود. در موتورهای سه فاز اختلاف‌هایی در مورد شکل و عمق شیارها وجود دارد.
از مزیت های مهم این موتور:
1-گشتاور راه اندازی متوسط
2-کنترل دور دربازه گسترده: به سه صورت کنترل ولتاز-کنترل فرکانس-کنترل ولتاز فرکانس صورت می گیرد.
توجه:کنترل ولتاز فرکانس بیشترین کاربرد را دارد زیرا هرکدام به تنهایی مشکلات خود را دارند کاهش فرکانس تا یک حد مجاز هستیم و افزایش ولتاز نیز تا یک حد معین مجاز به افزایشیم بناباین برای افزایش دور از افزلیش فرکانس و کاهش دور از کاهش ولتاز استفاده می کنیم
3-سرعت کارکرد یکنواخت و خوب