در صنایعی مانند تصفیه آب، فرآوری مواد شیمیایی یا تولید، احتمال زیادی وجود دارد که محرکهای شیر برقی مورد استفاده توسط موتورهای قفس سنجابی تغذیه شوند. و این تا حد زیادی به دلیل دوام بالا، کارایی و مقرون به صرفه بودن آنهاست.
این مقاله به بررسی اجزای موتورهای قفس سنجابی، نحوه عملکرد و روشهای نگهداری آنها میپردازد.
۱. موتور قفس سنجابی چیست؟
موتور القایی قفس سنجابی یک موتور AC است که بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار میکند: میدان مغناطیسی دوار استاتور جریانی را در روتور القا میکند و باعث چرخش آن و تولید توان مکانیکی میشود.
در یک نگاه، روتور از ورقهای فولادی چندلایه تشکیل شده است که یک ساختار استوانهای را تشکیل میدهند، با میلههای رسانا که در دو انتها اتصال کوتاه شدهاند و شبیه قفس سنجاب هستند - از این رو این نام را به خود گرفته است.
اگر نگاه دقیقتری بیندازید، با این اجزای اصلی مواجه خواهید شد که به دستگاه القایی قفس سنجابی اجازه میدهند طبق برنامه عمل کند:
- استاتور
- روتور
- بلبرینگ
- زنگهای پایان
- شفت
در بخش بعدی بیشتر در مورد آنها بحث خواهیم کرد.
۲. موتورهای قفس سنجابی در مقابل موتورهای القایی استاندارد
حالا، دقیقاً چه چیزی قفس سنجابی را از سایر انواع موتور القایی استاندارد متمایز میکند؟
طراحی سادهتر
برخلاف سایر موتورهای القایی استاندارد، به ویژه موتورهای روتور سیمپیچی شده، موتورهای قفس سنجابی قطعات کمتری دارند که میتوانند فرسوده شوند زیرا هیچ جاروبک یا حلقه لغزانی در طراحی آنها گنجانده نشده است.
به طور خودکار، این به معنای نیازهای تعمیر و نگهداری کمتر در درازمدت است - چیزی که به ویژه در کاربردهایی که شامل محرکهای شیر برقی هستند (مانند تصفیه آب، فرآوری شیمیایی) مزیت محسوب میشود.
عملکرد و کارایی
به دلیل طراحی سادهتر، یک موتور الکتریکی قفس سنجابی فوراً کارآمدتر است. از نظر مدیریت حرارتی و به حداقل رساندن تلفات داخلی عملکرد بهتری دارد و بنابراین، برای کاربردهایی با عملکرد مداوم، مانند موارد زیر، قابل اعتمادتر است:
- سیستمهای نقاله
- پمپها و فنها
- سیستمهای تهویه مطبوع
تغییرات طراحی
موتورهای قفس سنجابی به دلیل تطبیقپذیریشان محبوب هستند، زیرا میتوانند در اندازهها و توانهای مختلف متناسب با کاربردهای خاص طراحی شوند.
با توجه به طراحی ساده آنها، میتوان به راحتی آنها را برای کاربردهای سرعت متغیر در ترکیب با درایوهای فرکانس متغیر (VFD) که روشهای کنترل سرعت مؤثری برای تنظیمات دقیق هستند، تطبیق داد.
از سوی دیگر، موتورهای القایی استاندارد معمولاً در مواردی استفاده میشوند که گشتاور راهاندازی بالا یا تنظیم سرعت نرم مورد نیاز است، مانند جرثقیلها، آسیابها و ماشینآلات صنعتی بزرگ.
۳. ساختار و اصول کار موتور قفس سنجابی
اصل القای الکترومغناطیسی دقیقاً چگونه در موتورهای قفس سنجابی کار میکند؟ بیایید نگاهی به اجزای اصلی و مکانیسمهای عملیاتی آنها بیندازیم:
مجموعه استاتور و سیمپیچها
استاتور قسمت ثابت بیرونی موتور قفس سنجابی است که از مجموعهای از ورقهای فولادی چندلایه تشکیل شده است که شکلی استوانهای دارند. در اینجا، فرآیند القای الکترومغناطیسی آغاز میشود.
وقتی جریان متناوب (AC) به سیمپیچهای استاتور اعمال میشود، یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد میکند. این میدان با سرعتی به نام ... میچرخد. سرعت همزمانکه تحت تأثیر فرکانس تغذیه AC و تعداد قطبها در سیمپیچهای استاتور قرار دارد.
در مورد موتور القایی سه فاز، جریان متناوب در سه فاز تأمین میشود که در مقایسه با موتورهای تک فاز، امکان کارکرد روانتر و کارآمدتر را فراهم میکند.
ساخت روتور
روتور قفس سنجابی بخشی است که درون استاتور میچرخد. این روتور از مجموعهای از ... تشکیل شده است. میلههای هادی (معمولاً آلومینیوم یا مس) که در هسته فولادی چندلایه جاسازی شده و در دو انتها توسط حلقههای انتهایی اتصال کوتاه شده است.
میلههای هادی با یکدیگر موازی هستند و از یک حلقه انتهایی به حلقه انتهایی دیگر امتداد یافته و یک حلقه بسته را تشکیل میدهند. آنها جریان القایی را از میدان مغناطیسی دوار استاتور دریافت میکنند و میدان مغناطیسی خود را ایجاد میکنند که با میدان استاتور تعامل دارد و باعث چرخش روتور میشود.
مفهوم لغزش در اینجا برای تولید گشتاور حیاتی است. اگر روتور به سرعت سنکرون میدان مغناطیسی دوار برسد، هیچ حرکت نسبی بین میدان مغناطیسی استاتور و روتور وجود نخواهد داشت - و هیچ جریانی القا نخواهد شد.
با این اوصاف، موتور القایی قفس سنجابی در واقع یک موتور آسنکرون است.
روتور همیشه سعی میکند میدان مغناطیسی استاتور را دنبال کند، اما کمی عقب میماند. این اختلاف، اختلاف پتانسیل نامیده میشود. لغزش، که معمولاً از حدود 1% تا 6% متغیر است. هرچه لغزش بیشتر باشد، جریان بیشتری در روتور القا میشود و گشتاور تولید شده بیشتر است.
سیستم یاتاقان و شفت
یاتاقانها از روتور پشتیبانی میکنند و به آن اجازه میدهند که آزادانه درون استاتور بچرخد. آنها اصطکاک بین روتور و قطعات ثابت موتور را به حداقل میرسانند و اطمینان حاصل میکنند که روتور کاملاً با استاتور همتراز است.
شفت، میله فلزی استوانهای متصل به هسته روتور است که از محفظه موتور خارج میشود تا توان مکانیکی را به ماشینآلات یا سیستمهای خارجی مانند ... منتقل کند. محرک الکتریکی.
قاب
این قاب، تمام اجزای دیگر موتور مانند استاتور و یاتاقانها را در خود جای میدهد و از قطعات داخلی موتور محافظت میکند. این قاب معمولاً از چدن یا فولاد ساخته میشود که به اندازه کافی بادوام است تا در برابر فشارهای مکانیکی و تغییرات دما مقاومت کند.
۴. مشخصات فنی موتورهای قفس سنجابی
هنگام کار با محرکهای شیر برقی، عملکرد و ویژگیهای گشتاور موتور تعیین میکند که آیا شیرها را تحت شرایط متغیر (مانند فشار، دینامیک سیالات) به طور قابل اعتمادی باز یا بسته میکند یا خیر.
برخی از پارامترهای عملکرد که باید بررسی شوند عبارتند از:
- سرعت موتور: تعیین میکند که آیا موتور میتواند الزامات سرعت سیستم محرک را برآورده کند یا خیر.
- ویژگیهای شروع: رفتار موتور را در هنگام راه اندازی، از جمله جریان هجومی، شرح میدهد.
- عملکرد دویدن: به عملکرد موتور در شرایط کاری عادی اشاره دارد. این شامل رتبهبندی راندمان موتور و ضریب توانکه نشان میدهد موتور چقدر مؤثر از توان الکتریکی استفاده میکند.
از طرف دیگر، به این ویژگیهای گشتاور توجه کنید:
- گشتاور راه اندازی (روتور قفل شده): مشخصههای گشتاور راهاندازی به گشتاور تولید شده در ... اشاره دارد. سرعت صفر برای غلبه بر مقاومت اولیه. به عنوان مثال، ممکن است موتورهایی با گشتاور راه اندازی بالا را انتخاب کنید که در آنها شیرها در ابتدا به دلیل رسوب یا افزایش فشار گیر کرده باشند.
- گشتاور بالا کشیدن: به حداقل گشتاور در هنگام شتابگیری از حالت سکون تا سرعت کارکرد اشاره دارد. در سیستمهای سوپاپ، گشتاور بالاکش تضمین میکند که اگر سوپاپ هنگام باز شدن با مقاومت متغیر (مثلاً ناشی از دینامیک سیالات) مواجه شود، موتور از کار نمیافتد.
- گشتاور شکست: این حداکثر گشتاوری است که موتور میتواند قبل از از کار افتادن زیر بار تولید کند. در مواردی که شیرها گاهی اوقات با اضافه بارهایی مواجه میشوند، به موتوری با گشتاور شکست بالا نیاز است.
- گشتاور در حال اجرا: این گشتاور مورد نیاز برای حفظ حرکت شیر در سرعت عملیاتی است.
نتیجهگیری
همانطور که میبینید، طراحی طبیعی موتورهای قفس سنجابی و همچنین توانایی آنها در انجام وظایف دشوار، آنها را برای بسیاری از کاربردها، از جمله محرکهای شیر برقی، مناسب میکند.
علاوه بر این، انواع مختلفی از موتورهای القایی قفس سنجابی (مثلاً موتورهای با گشتاور راهاندازی بالا یا پایین) وجود دارد که انتخاب صحیح آنها بسته به مشخصات فنی مطابق با نیازهای سیستم شما انجام میشود.
اگر میخواهید درباره محرکهای شیر برقی بیشتر بدانید، به ما مراجعه کنید راهنمای عملگرهای شیر برقییا برای مشاوره در مورد یافتن محرک مناسب برای نیازهای خود با ما تماس بگیرید.
