איך משתנה הזרם ברוטור כאשר העומס גדל במנוע חשמלי בהשראה?

כאשר העומס על מנוע האינדוקציה עולה, זרם הרוטור משתנה. עקרון הפעולה של מנוע אינדוקציה מתבסס על ההתייחסות בין השדה המגנטי הסיבוב שנוצר על ידי ליפוף הסטטור והזרם המושרה בליפוף הרוטור. להלן הסבר כיצד זרם הרוטור משתנה עם עלייה בעומס:

איך זה עובד כאשר העומס עולה

• עלייה בעומס: כאשר העומס על מנוע האינדוקציה עולה, זה אומר שהמנוע צריך לעשות יותר עבודה כדי להתגבר על התנגדות גדולה יותר או להניע עומס כבד יותר.

• דרישה לתorque גדול יותר: עלייה בעומס גורמת למנוע להיות צריך לייצר תorque גדול יותר כדי לשמור על אותו מהירות.

• תorque אלקטרומגנטי: התorque האלקטרומגנטי של מנוע האינדוקציה נקבע על ידי כוח האמפר שנוצר על ידי השדה המגנטי של הסטטור וזרם הרוטור. בכדי להגדיל את התorque, על זרם הרוטור להיגדל.

שינויים בזרם הרוטור

• קצב החלק: קצב החלק הוא פרמטר חשוב של מנוע האינדוקציה, שמוגדר כיחס בין ההבדל בין מהירות הסינכרונית למהירות האמיתית ומהירות הסינכרונית, כלומר s= (ns−n) /ns, כאשר ns היא מהירות הסינכרונית ו-n היא מהירות האמיתית.

• עלייה בזרם הרוטור: כאשר העומס עולה, מהירות האמיתית תרד, מה שיגרום לעלייה בקצב החלק. לפי הנוסחה של זרם הרוטור I2=k⋅s⋅I1, כאשר I2 הוא זרם הרוטור, I1 הוא זרם הסטטור, ו-k הוא קבוע. ניתן לראות כי עם עלייה בקצב החלק s, זרם הרוטור יגדל גם כן.

• שינוי בזרם הסטטור: ככל שהעומס עולה, זרם הסטטור יגדל בהתאם, מכיוון שהמנוע דורש יותר אנרגיה חשמלית לייצור תorque גדול יותר.
  

תגובה המנוע

• התאמה של מתח: בכדי לשמור על פעולת המנוע הנורמלית, מערכת הבקרה יכולה להתאים את מתח הקלט או תדר כדי לשמור על מהירות המנוע קרוב למהירות הסינכרונית.

• השפעה תרמית: ככל שזרם הרוטור עולה, החום בתוך המנוע יגדל גם כן, ולכן המנוע עשוי לחמם. המנוע צריך להיות מעוצב עם הדרכה לאיבוד חום כדי לוודא שלא יתלכלך כשהעומס עולה.

יעילות המנוע

שינוי ביעילות: ככל שהעומס עולה, יעילות המנוע עשויה לרדת מעט מכיוון שאחת מהאנרגיה ממומשת לאנרגיה תרמית ולא אנרגיה מכנית. עם זאת, מנועים בדרך כלל יעילים ביותר כשהם קרובים לעומס מלא.

הגנה על המנוע

הגנה על עומס: בכדי למנוע נזק למנוע עקב עומס, מתקינים בדרך כלל התקנים להגנה מעומס, כגון רלאות תרמיות או מגני זרם, שמפסיקים אוטומטית את אספקת החשמל כאשר זרם הרוטור גדול מדי.

סיכום

כאשר העומס על מנוע האינדוקציה עולה, זרם הרוטור עולה בכדי לייצר תorque גדול יותר להתגבר על העומס המוגבר. תהליך זה גורם למהירות האמיתית של המנוע לרדת באופן זמני ולהגדיל את קצב החלק, מה שמוביל לעליה נוספת בזרם הרוטור. מערכת הבקרה של המנוע תשמור על מהירות המנוע כמה שיותר קרוב למהירות הסינכרונית על ידי התאמת מתח או תדר קלט, ותבטיח שהמנוע לא ייפגע מעומס יתר.