دلایل افزایش تلفات در موتور‌های بازپیچی کدامند؟

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز:سه دلیل عمده باعث افزایش تلفات موتور‌های بازپیچی است. ۱-افزایش در تلفات آهنی ۲-تلفات مسی ۳-ملاحظات مکانیکی که در این مقاله تشریح شده اند.


سالیانه در پادشاهی متحد (انگلستان، ولز، ایرلندشمالی و اسکاتلند) تقریبا تعداد ۳۰۰۰۰۰ دستگاه الکتروموتور بازپیچی می‌شود. رنج متوسط توان این موتور‌ها ۱۲ کیلووات است، از اینرو توجه به بازده موتور‌های بازپیچی شده بشدت مهم است. افت راندمان موتور بازپیچی شده، بستگی به تکنیکها، فرآیند و مهارت بکار رفته در بازپیچی دارد؛ و معمولا این افت راندمان بین ۱ تا ۲ درصد است.

در ادامه دلایل این افزایش تلفات تشریح شده است. اگر مساله انتخاب بین بازپیچی یک موتور راندمان معمولی و خریدن یک موتور جدید راندمان بالا باشد. اختلاف راندمان بین ۴ تا ۵% در بار کامل به نفع موتور راندمان بالا است. موتور راندمان بالا علاوه بر آن طول عمر بسیار بیشتری خواهد داشت.

عموما سه عامل بر راندمان موتور‌های بازپیچی شده تاثیر گذار است. در ادامه این عوامل مورد بحث و بررسی بیشتر قرار گرفته است.

افزایش در تلفات آهنی
تلفات مسی
ملاحظات مکانیکی


۱- افزایش در تلفات آهنی

افزایش در تلفات آهنی می‌تواند به دلایل زیر رخ دهد.

آسیب مکانیکی به هسته
آسیب حرارتی به هسته
تغییرات الکترومغناطیسی

تنش مکانیکی در هسته باعث افزایش تلفات هیسترزیس خواهد شد. ممکن است هسته به صورت فیت درون فریم جا خورده باشد. انجام چکش کاری دندانه‌های استاتور به عقب پس از لخت کردن آن باعث افزایش ناحیه‌ای هیسترزیس در نتیجه تنش باقیمانده در آن ناحیه می‌گردد.

در صورتیکه عایق بین لمینیشن‌های مجاور آسیب دیده باشد تلفات جریان گردابی افزایش خواهد یافت. بطور مثال این حالت می‌تواند با فرورفتن ورقه‌ها در یکدیگر با براده برداری یا با ضربات ناگهانی ایجاد شود.

در شکل زیر ورقه‌های فولاد آسیب دیده نشان داده شده اند. شیار‌های عمودی در اصل باید در خط مستقیم باشند، نه منقطع به صورت نشان داده در عکس. در این حالت لبه‌های آن‌ها تیز و برنده بوده و به آسانی می‌توانند عایق سیم پیچی استاتور را شکافته و به یکدیگر اتصال کوتاه کنند. در این حالت به جای موتور یک مدار گرمایشی الکتریکی ایجاد می‌شود.



شکل (۱): هسته استاتور آسیب دیده، ورقه‌ها با ضربه جابجا شده اند.

نوک دندانه‌های استاتور و سطح روتور بسیار آسیب پذیر هستند، از آنجاییکه هر دو آن‌ها حامل شار‌های هارمونیکی فرکانس بالا هستند. با براده برداری (زیر سایز بردن) آن‌ها به منظور برطرف کردن خرابی از آنجایی که باعث افزایش فاصله هوایی و کاهش راندمان می‌شود، انجام این کار بندرت قابل قبول است.

آسیب حرارتی به عایق اکسیدی یا لاک بین ورقه‌ها معمولا یکی از دلایل متداول افزایش تلفات آهنی هنگام بازپیچی موتور است. کار‌های تحقیقاتی که اخیرا درباره افزایش تلفات مرتبط با بازپیچی انجام شده است بیانگر این است که تحت شرایط به دقت کنترل شده اندازه گیری‌های انجام شده بر روی تعدادی از موتور‌ها نشان می‌دهد که برای فولاد‌های متعارف درجه حرارت نباید از ۳۸۰ درجه سانتیگراد بیشتر شود.

در موتور‌های با راندمان خیلی زیاد از ورقه‌های فولاد خیلی نازک با کیفیت بالا استفاده می‌کنند؛ که با یک لایه فیلم خیلی نازک لاک پوشیده شده است در این موتور‌ها هنگام آزمون در دمای رنج ۳۵۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد افزایش زیادی در تلفات مشاهده نشد.

اغلب موتور‌ها به گونه‌ای طراحی شده اند که چگالی شار‌های عبوری از هسته استاتور و روتور آن‌ها در قسمت زانویی منحنی مغناطیسی قرار گرفته است. اگر مشخصات سیم پیچی پس از بازپیچی تغییر یابد، برای مثال تعداد دور سیم پیچ کاهش یابد، چگالی شارژ و متعاقب آن تلفات افزایش خواهد یافت.



شکل (۲): منحنی مغناطیسی هسته الکتروموتور

۲ - تلفات مسی

تلفات مسی استاتور عمده‌ترین تلفات (در بار کامل) در اغلب موتور‌های القایی است. ممکن است به منظور ساده کردن بازپیچی طرح و الگوی سیم پیچی تغییر پیدا کند، به منظور چنین تغییراتی، تعمیرکار بایستی تاثیر چگالی شار و مقاومت را مورد توجه قرار داد. تلفات مسی استاتور (به عنوان تلفات I۲R نیز شناخته می‌شود) با عبور جریان از مقاومت سیم پیچی استاتور به صورت گرما اتلاف می‌گردد. تکنیک‌های کاهش دادن این تلفات شامل بهینه سازی طراحی سطح مقطع هادی‌های استاتور و سرکلاف سیم پیچ‌ها است. تلفات روتور معلول جریان‌های روتور و تلفات آهنی است. تلفات روتور با اقداماتی نظیر افزایش دادن اندازه میله‌های هادی و رینگ‌های انتهایی (end rings) برای ایجاد مقاومت کمتر کاهش می‌یابد. تلفات پراکندگی بار ناشی از شار‌های نشتی القا شده از طریق جریان‌های بار است. این تلفات را می‌توان با اصلاح هندسی شیار موتور‌های بازپیچی شده کاهش داد.

۳ – ملاحظات مکانیکی

هم مرکز بودن روتور و استاتور خیلی مهم است. بسیار اتفاق می‌افتد که در هنگام سرویس موتور شفت متال اسپری شده و یا هوزینگ بلبرینگ (محل نشیمنگاه بلبرینگ) آسیب دیده است. از اینرو بایستی بطور ویژه دقت شود که هم مرکز بودن استاتور و روتور حفظ شود. خطای ایجاد شده در حداقل و حداکثر مقدار فاصله هوایی نباید بیشتر از نسبت ۱:۱.۲۵ باشد که این پارامتر به طور معکوس بر راندمان تاثیر می‌گذارد. در هنگام جایگزینی یاتاقان و روان کننده‌های موتور بایستی از اقلامی مطابق با مشخصات مواد و قطعات اصلی استفاده گردد؛ و تعمیر کار باید آگاه باشد که در موتور‌های راندمان بالای جدید معمولا از یاتاقان‌های جدید و پیچیده استفاده شده است.

 

منبع: موتوردرایو