ولتاژ شفت القایی در موتور القایی

امروزه، موتور القایی سه فاز پر استفاده‌ترین نوع موتور الکتریکی می‌باشد. موتور القایی، در صورتی که سرعت ثابت مورد نیاز موجود باشد، می‌تواند به طور مستقیم به شبکه متصل شود. وقتی که موتور القایی به وسیله یک مبدل فرکانس اجرا می‌شود، لیست کاربردهای آن تقریبا نامحدود می‌شود. صرف نظر از نیروی تلف شده در مبدل و تلفات هارمونیک در موتور، کنترل سرعت،  بهره‌وری انرژی کل را در کاربردهای فراوانی افزایش می‌دهد. کنترل یک موتور القایی با تغذیه مبدل، میزان کنترل سرعت و گشتاور عملکرد بالا را ممکن ساخته است. در واقع کیفیت معادل با کنترل موتورهای DC می‌باشد. یک روند مداوم در الکترونیک نیرو، یک زمان خیز کوتاه برای پهنای پالس مدولی (PWM) می‌باشد که میزان تلفات را در نیمه هادی‌های قدرت کاهش می‌دهد.

در نتیجه، اندازه مبدل کاهش می‌یابد و فرکانس‌های سوئیچ بالاتر می‌توانند استفاده شوند. فرکانس سوئیچ افزایش یافته، کیفیت جریان موتور را افزایش داده و تلفات هارمونیک در موتور را کاهش می‌دهد. با این وجود، یک زمان خیز کوتاه ولتاژ PWM نیز می تواند موجب مشکلاتی در شکل تداخل الکترومغناطیسی شود. محتوای هارمونیک ولتاژها و جریان‌ها به فرکانس‌های بالاتر منتقل شده است، و احتمالا تداخل الکترومغناطیسی  را در شبکه افزایش می‌دهد. پالس‌های ولتاژ شیب‌دار همچنین خطراتی را برای موتور به همراه دارند. به دلیل اثر خط عبور در کابل موتور، امواج جریان و ولتاژ در یک سرعت محدود در کابل انتشار می‌یابند، و از ناپیوستگی‌های امپدانس در پایانه‌های موتور و خروجی مبدل انعکاس می‌یابند. ترکیبی از ولتاژ‌های منعکس شده در پایانه‌های موتور ممکن است منجر به ولتاژهایی شود که موجب خرابی در عایق سیم پیچ استاتور موتور می‌شود. یک ولتاژ حالت رایج در ولتاژ خروجی مبدل فرکانس وجود دارد. این ولتاژ ممکن است موجب ایجاد جریان‌های برینگ در موتور شود. جریان‌های برینگ باعث ایجاد سایش برینگ در سطح‌های بلبرینگ‌ها می‌شود. برینگ‌ها ممکن است بر اثر اصطکاک بیش از حد و یا روان کننده آلوده در برینگ خراب شوند. جریان‌های برینگ‌ها اغلب به سه دسته تقسیم می‌شوند: جریان‌های تخلیه، جریان‌های زمین‌گیری شفت، جریان‌های گردشی. توزیع ولتاژ مود رایج بین خازن‌های پارازیتی در موتور یک ولتاژ شفت خازنی را سبب می‌شود. این ولتاژ از شکل موجی ولتاژ مود رایج پیروی می‌کند و دامنه آن به وسیله نسبت خازن‌های پارازیتی در موتور تعیین شده است. ولتاژ شفت خازنی دلیل جریان تخلیه در برینگ‌ها می‌باشد.  ولتاژ مود رایج می‌تواند همچنین موجب یک خیز در پتانسیل استاتور شود. این پتانسیل استاتور می‌تواند از طریق برینگ‌ها تخلیه شود در حالیکه دستگاه یک مسیر آمپدانس پایین را برای جریان مود رایج فراهم می‌کند. خازن‌های پارازیتی در درایو، مسیرهای امپدانس پایین را برای جریان مود رایج با فرکانس بالا فراهم می‌کند.

در موتور، یک جریان مود رایج با فرکانس بالا موجب یک میدان مغناطیسی در یوغ استاتور می‌شود. این شار مغناطیسی شفت را محاصره کرده و یک ولتاژ را در حلقه‌ای که توسط استاتور، روتور و برینگ‌ها ایجاد شده، القا می‌کند. اگر ولتاژ از ولتاژ خرابی فیلم های روغنی موجود در برینگ‌ها بیشتر باشد، یک جریان گردشی از طریق برینگ‌ها جریان می‌یابد. ولتاژ شفت خازنی باعث ایجاد آسیب‌های برینگ در موتورهای کوچک می‌شود، در حالی که ولتاژ شفت القایی به عنوان علت غالب خرابی‌های برینگ در موتورهای بزرگ به حساب می‌آید. حد بین موتورهای بزرگ و کوچک در این زمینه مبهم است، اما مرتبه بزرگی، ارتفاع شفت بین ۲۸۰ تا ۳۱۵ میلی متر و قدرت موتور حول ۱۰۰ کیلو وات می‌باشد. شار مغناطیسی حول شفت، تولید شده توسط جریان مود رایج با فرکانس بالا تا کنون تنها در سطح مفهوم شناخته شده و یک مدل دقیق برای ولتاژ شفت القای ارائه نشده است. علاوه بر این، تنها مدل موتور برای آنالایز جریان برینگ کافی نیست چرا که ولتاژ مود رایج در پایانه‌های موتور به وسیله توزیع امپدانس مود رایج در کل سیستم درایو تعیین شده است. توزیع نیز به فرکانس وابسته است. بنابراین، مدل کل سیستم درایو مهم می‌باشد.  امپدانس برینگ باید به منظور شبیه‌سازی جریان برینگ مدل‌سازی شود. با این حال، امپدانس برینگ یک تابع غیرخطی از ولتاژ شفت می‌باشد، و همچنین تحت تاثیر تعداد زیادی از متغیرها، مثل دما و بار مکانیکی در برینگ می‌باشد. بنابراین ولتاژ شفت بیشتر به عنوان نشان گر مشکلات احتمالی برینگ‌ها کاربرد دارد.

دیدگاه خود را بنویسید

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