بر چه اصلی موتور القایی کار می‌کند

موتور القلب استقرائی نوع پرکاربردی از موتورهای جریان متناوب است که اصل عملکرد آن براساس قانون القاء الکترومغناطیسی است. در زیر توضیح دقیقی از نحوه عملکرد موتور القایی ارائه شده است:

۱. ساختار

موتور القایی عمدتاً از دو بخش تشکیل شده است: استاتور و روتور.

استاتور: استاتور بخش ثابت است که معمولاً از هسته‌های فولادی لایه‌ای و سیم‌پیچ‌های سه‌فازی نشسته در خانه‌های هسته فولادی تشکیل شده است. سیم‌پیچ‌های سه‌فازی به منبع برق جریان متناوب سه‌فاز متصل می‌شوند.

روتور: روتور بخش چرخان است که معمولاً از میله‌های هادی (معمولاً آلومینیوم یا مس) و حلقه‌های پایانی تشکیل شده و ساختاری مشابه با قفس موش صحرایی دارد. این ساختار «روتور قفس موش صحرایی» نامیده می‌شود.

۲. اصل عملکرد

۲.۱ ایجاد میدان مغناطیسی چرخان

منبع برق جریان متناوب سه‌فازی: هنگامی که منبع برق جریان متناوب سه‌فازی به سیم‌پیچ‌های استاتور متصل می‌شود، جریان‌های متناوب در سیم‌پیچ‌های استاتور ایجاد می‌شوند.

میدان مغناطیسی چرخان: بر اساس قانون فارادی القاء الکترومغناطیسی، جریان‌های متناوب در سیم‌پیچ‌های استاتور میدان مغناطیسی متغیر با زمان ایجاد می‌کنند. چون جریان سه‌فازی دارای اختلاف فاز ۱۲۰ درجه است، این میدان‌های مغناطیسی با هم تعامل کرده و میدان مغناطیسی چرخان را تشکیل می‌دهند. جهت و سرعت این میدان مغناطیسی چرخان بستگی به فرکانس منبع برق و ترتیب سیم‌پیچ‌ها دارد.

۲.۲ القای جریان

برش خطوط میدان مغناطیسی: میدان مغناطیسی چرخان خطوط میدان مغناطیسی در هادی‌های روتور را می‌بُرَد. بر اساس قانون فارادی القاء الکترومغناطیسی، این عمل القای یک دامنه الکترومغناطیسی (EMF) در هادی‌های روتور ایجاد می‌کند.

جریان القایی: دامنه الکترومغناطیسی القایی جریانی در هادی‌های روتور ایجاد می‌کند. چون هادی‌های روتور حلقه بسته تشکیل می‌دهند، جریان القایی از طریق هادی‌ها می‌گذرد.

۲.۳ ایجاد گشتاور

نیروی لورنتز: بر اساس قانون نیروی لورنتز، تعامل بین میدان مغناطیسی چرخان و جریان القایی در هادی‌های روتور نیرویی ایجاد می‌کند که باعث چرخش روتور می‌شود.

گشتاور: این نیرو گشتاوری ایجاد می‌کند که باعث چرخش روتور در جهت میدان مغناطیسی چرخان می‌شود. سرعت روتور کمی کمتر از سرعت همزمان میدان مغناطیسی چرخان است زیرا برای ایجاد جریان القایی و گشتاور کافی نیاز به کمی لغزش است.

۳. لغزش

لغزش: لغزش تفاوت بین سرعت همزمان میدان مغناطیسی چرخان و سرعت واقعی روتور است. این مقدار با فرمول زیر بیان می‌شود:

که در آن:

s لغزش است ns سرعت همزمان (در دور بر دقیقه) است

nr سرعت واقعی روتور (در دور بر دقیقه) است

سرعت همزمان: سرعت همزمان ns با فرکانس f منبع برق و تعداد جفت‌های قطب p در موتور تعیین می‌شود که با فرمول زیر محاسبه می‌شود:

۴. ویژگی‌ها

ویژگی‌های شروع: در زمان شروع، لغزش نزدیک به ۱ است و جریان القایی در هادی‌های روتور بالا است که گشتاور شروع بالایی ایجاد می‌کند. هنگامی که روتور شتاب می‌گیرد، لغزش کاهش می‌یابد و جریان القایی و گشتاور نیز کاهش می‌یابند.

ویژگی‌های عملکرد: در عملکرد پایدار، لغزش معمولاً کم (۰.۰۱ تا ۰.۰۵) است و سرعت روتور نزدیک به سرعت همزمان است.

۵. کاربردها

موتورهای القایی به دلیل ساختار ساده، عملکرد قابل اعتماد و نگهداری آسان در کاربردهای مختلف صنعتی و خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربردهای معمول شامل مراوح، پمپ‌ها، فشرده‌کننده‌ها و نوارهای حمل است.

خلاصه

اصل عملکرد موتور القایی براساس قانون القاء الکترومغناطیسی است. میدان مغناطیسی چرخان توسط جریان جریان متناوب سه‌فازی در سیم‌پیچ‌های استاتور ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی چرخان جریانی در هادی‌های روتور القای می‌کند که گشتاوری ایجاد می‌کند و باعث چرخش روتور می‌شود.