تبلیغات
برق - تعاریف و محاسبات اصلی سیم پیچی استاتور موتورهای سه فاز
 
برق
♥♥๑۩۞۩๑ در کوتاه ترین زمان به روز ترین اخبار تکنولوژی برق و الکترونیک را دریافت کنید๑۩۞۩๑♥♥
 
 

کلاف

مجموعه ای از چندین دور سیم که بر روی قالبهای متحدالمرکزی پیچیده می شوند یک کلاف را تشکیل می دهند. هر کلاف دارای دو بازو می باشد که هر یک در یک شیار استاتور قرار می گیرند. در نتیجه بازوهای هر کلاف دو شیار استاتور را اشغال می نمایند. از آنجا که سیم پیچ فازهای مختلف موتور سه فاز به ولتاژهای برابر متصل می شوند؛ لذا باشد تعداد کلافهای هر یک از فازها و همچنین تعداد دورها یا حلقه های کلافهای هر فاز، یکسان باشند. چنانچه Z تعداد کل شیارهای موجود در سطح استاتور باشد از آنجا که هر کلاف در سیم بندی یک طبقه در دو شیار جای می گیرد در نتیجه تعداد کل کلافها برابر با Z/2 می باشد. همچنین تعداد کلافهای (بوبین) مربوط به هر فاز برابر با Z/2m خواهد بود. اما در سیم بندی دو طبقه تعداد کلافها دو برابر حالت یک طبقه می باشد. در نتیجه تعداد کلافهای هر فاز برابر با Z/m خواهد شد. (m تعداد فازها)

                                                                                 



http://www.gselectronic.ir/download/ax/edame.gif

گام قطبی (yp) :

فاصله بین مراکز دو قطب غیرهمنام مجاور بر حسب شیار، گام قطبی نامیده می شود. به عبارت دیگر، گام قطبی تعداد شیارهای زیر هر قطب را تعیین می نماید. چنانچه Z تعداد شیارهای استاتور و 2P تعداد کل قطبهای موتور باشد، گام قطبی از رابطه زیر به دست می آید :

                                                                                                           

گام کلاف یا سیم بندی (yz) :

فاصله بین دو بازوی یک کلاف بر حسب تعداد شیار، گام سیم بندی یا گام کلاف نامیده می شود. چنانچه گام کلاف برابر با گام قطبی انتخاب شود سیم بندی را گام کامل می نامند. به دلایل متعددی مانند صرفه جویی در مصرف مس و بهبود توزیع شار در فاصله هوایی ماشین، معمولا گام کلاف را از گام قطبی کوتاهتر در نظر گرفته می شود. در عمل این گام در محدوده 80٪ تا 100٪ گام قطبی انتخاب می شود. به چنین سیم بندی، سیم بندی گام کوتاه یا فشرده یا کسری می گویند.

 تعداد شیار در قطب در فاز (q) :

به تعداد شیار زیر هر قطب مربوط به هر فاز، شیار در قطب در فاز گویند، به عبارتی تعداد شیاری که هر فاز پر می کند یا به اشتراک می گذارد تا یک قطب در ماشین تشکیل شود، شیار در قطب در فاز نام دارد. مقدار شیار در قطب در فاز (q) در یک موتور القایی سه فاز از رابطه زیر قابل محاسبه است :

                                                                 

چنانچه q یک عدد صحیح باشد سیم پیچی را شیار کامل و اگر یک عدد کسری باشد، سیم پیچی را شیار کسری می نامند.

تعداد کلاف ها یا بوبین های هر گروه کلاف نیز از نظر عددی برابر مقدار شیار در قطب در فاز (q) می باشد.

تعداد گروه کلاف های هر فاز موتور (Gph) :

هر چند کلاف از یک فاز با یکدیگر تشکیل یک گروه کلاف می دهند، بکارگیری گروه کلافهای متشکل از چند کلاف در هر فاز به جای یک کلاف با تعداد دور زیاد، باعث می شود که سیم بندی در سطح استاتور توزیع شود. این عمل باعث می شود که اندازه شیارها کوچکتر شود. توزیع سیم بندی با استفاده از گروه کلافها همچنین باعث بهبود گشتاور راه اندازی و کاهش نویز در شرایط کارکرد موتور می گردد.

در زیر یک گروه کلاف که از سه گروه کلاف تشکیل شده نشان داده شده است.

            

                                    

در یک موتور القایی تعداد گروه کلاف های هر فاز موتور (Gph) با توجه به تعداد طبقات سیم بندی (t) و تعداد زوج های قطبهای موتور (P) از رابطه زیر به دست می آید:

                                                                                                                       G=t*P

طبق این رابطه در سیم بندی یک طبقه (t=1) تعداد گروه کلاف های هر فاز از موتور برابر تعداد زوج قطبهای موتور بوده (Gph=1*P=P) و اصطلاحا به این سیم بندی، سیم بندی به ازای زوج قطب می گویند، همین طور در سیم بندی دو طبقه (t=2) تعداد گروه کلافهای هر فاز از موتور برابر تعداد قطبهای موتور بوده (Gph=2*P=2P) و اصطلاحا به این نوع سیم بندی، سیم بندی به ازای قطب می گویند.

زاویه الکتریکی بین دو شیار مجاور ( aez) :

در یک سیم بندی با گام کامل، از آنجا که گام کلاف برابر با گام قطبی است، چنانچه یک بازوی کلاف در زیر مرکز قطب Nباشد بازوی دیگر در زیر مرکز قطب S قرار می گیرد در نتیجه اختلاف فاز الکتریکی بین دو بازوی هر کلاف 180 درجه الکتریکی خواهد شد. با توجه به اینکه گام قطبی از تعداد Z/2P شیار تشکیل می گردد، در نتیجه زاویه الکتریکی بین دو شیار مجاور از رابطه زیر قابل محاسبه خواهد بود:

              

                                                                     

موتور 2 قطب، 4 قطب و 6 قطب و زاویه الكتریكی هر كدام :

باید به این نكته توجه داشته باشیم كه هر قطب 180 درجه در هر شرایطی اشغال می كند و محیط دایره همیشه 360 درجه مكانیكی است ولی زاویه الكتریكی می تواند بیشتر از 360 درجه باشد مثلاً aez=1080 , aez=720

با توجه به شكلهای زیر می توان نتیجه گرفت:

                

زاویه الكتریكی aez متناسب با تعداد جفت قطبهاست.

رابطه بین زاویه الکتریکی و زاویه مکانیکی

زاویه مکانیکی بین دو شیار مجاور از رابطه a=360/Z  به دست می آید که در آن Z، تعداد کل شیارهای استاتور می باشد چنانچه P تعداد کل زوج قطبهای ماشین باشد (2P تعداد کل قطبهای ماشین می باشد) از مقایسه رابطه زاویه مکانیکی و الکتریکی، نتیجه زیر به دست خواهد آمد :     

                                                                                                             

شیار شروع سیم پیچی هر یک از فازهای موتور سه فاز ( R , S , T) :

جهت تولید میدان دوار در یك موتور القایی سه فاز، لازم است سیم بندی استاتور به وسیله یك ولتاژ سه فاز كه در آن بین ولتاژ هر دو فاز 120 درجه الكتریكی اختلاف فاز وجود داشته باشد تغذیه شود. به همین دلیل چنانچه شروع سیم پیچی فازR از شیار شماره یك باشد، سیم پیچی مربوط به فاز S باید از شیاری شروع شود كه با شیار شروع فاز R به اندازه 120 درجه الكتریكی اختلاف فاز داشته باشد و سیم پیچی مربوط به فاز T باید از شیاری شروع شود كه با شیار شروع فاز R به اندازه 240 درجه الكتریكی اختلاف فاز داشته باشد. حال اگر  زوایه الكتریكی بین دو شیار مجاور باشد، شیار شروع هر یك از سه فاز به صورت روبه رو قابل محاسبه است :                   

        

                            

ولتاژ كار موتور :

 عبارت است از ولتاژ بین دو فاز شبكه كه باید موتور به آن ولتاژ اتصال یابد. این ولتاژ به همراه نوع اتصال برروی پلاك موتور نوشته می شود. اگر برروی پلاك موتور نوشته شده باشد (  )، بدین معنی است كه سیم پیچ های هر فاز موتور، حداكثر ولتاژ 220 ولت را می توانند تحمل كنند در صورتی كه اتصال سیم پیچ ها به صورت ستاره بسته شود، می توان آن را به شبكه ی 380 ولتی اتصال داد. گاهی برروی پلاك موتورهای سه فاز، دو ولتاژ ثبت می شود برای مثال 220 / 380 ولت . در این صورت ولتاژ كمتر، ولتاژ مجاز هر سیم پیچ است و در صورت بستن سیم پیچ ها به صورت مثلث باید آن را به ولتاژ سه فازه 220 ولتی متصل كرد و برای اتصال به ولتاژ سه فازه 380 ولتی نیز، باید حتماً سیم پیچ ها را به صورت ستاره اتصال داد.

قدرت نامی موتور :

 توان مكانیكی یا خروجی موتور P2 در حالت كار نامی، روی پلاك موتور برحسب كیلو وات ( KW ) یا اسب بخار (Ps ) نوشته می شود و براساس آن می توان قدرت ورودی موتور را حساب كرد. با توجه به قدرت ورودی و ولتاژ نامی می توان جریان هریك از سیم پیچ ها را حساب كرد و از روی آن قطر سیم را به دست آورد.

جریان خط :

 جریان خط نیز برروی پلاك موتور ثبت می شود و یا از طریق محاسبه به دست می آید. با توجه به آن می توان جریان هر یك از سیم پیچ ها را به دست آورد و هم چنین وسایل حفاظتی مناسب را برای موتور به كار گرفت.

 فرم كلافهای سیم پیچی:

الف) متحد المركز یا گام نامساوی : در سیم پیچی متحدالمركز،‌گام كلافهای مربوط به هر گروه كلاف با یكدیگر متفاوت می باشد و هر كلاف بزرگ، كلاف كوچكتر را در برمی گیرد. در یك گروه كلاف، هر كلاف از كلاف بزرگتر بعد از خود به اندازه دو شیار كوچكتر است. برای پیچیدن كلافهای یك گروه كلاف از قالبهای نامساوی استفاده می شود. در شكل زیر سه كلاف را كه به صورت متحدالمركز پیچیده شده اند نشان داده شده است:

  

ب) زنجیره ای یا گام مساوی : این سیم پیچی به گونه ای است كه در آن گام تمام كلافهای یك گروه كلاف و در نتیجه گام تمام كلافهایی كه در داخل شیارهای استاتور جا می گیرند به یك اندازه می باشد. برای پیچیدن این كلافها از قالبهایی با اندازه های مساوی استفاده می شود. در این سیم پیچی طول متوسط كلاف، كوتاهتر از سیم پیچی متحدالمركز می باشد،‌به همین جهت در مصرف سیم نیز صرفه جویی شده و اقتصادی تر می باشد. به دلیل مساوی بودن طول كلافها در این سیم بندی، امكان اتصال موازی كلافهای هر گروه وجود دارد در حالی كه این امكان در سیم بندی متحدالمركز وجود ندارد. همچنین در هر دو سیم بندی متحدالمركز و زنجیری امكان موازی كردن گروه كلافهای یك فاز وجود دارد. در شكل زیر سه كلاف را كه به صورت زنجیری پیچیده شده و یك گروه كلاف را تشكیل می دهند، نشان می دهد:

   

مقایسه سیم پیچی متحدالمركز و سیم پیچی رنجیره ای :

در سیم پیچی زنجیره ای اندازه كلافهای یك گروه كلاف مساوی است ولی در متحدالمركز این طور نیست.

-  در متحدالمركز به دلیل مساوی نبودن كلافها نمی توان آنها را با هم موازی كرد؛ البته گروه كلافها را می توان موازی اتصال داد.

-  در زنجیری به دلیل تشابه كلافها زمان لازم برای تهیه قالب و پیچیدن و جا زدن كلافها در داخل شیارها كمتر از متحدالمركز است و طول متوسط كلاف نیز كمتر و اقتصادی تر است.

-  در زنجیره ای پیشانی كلافهای فازهای مختلف در محیط استاتور از روی هم عبور می كنند. باید در عایق بندی دقت بیشتری كرد.

نشان دادن سیم پیچ متحدالمركز و زنجیری در جدول قطبها با q=2 و q=3 :

در صورت استفاده از سیم بندی زنجیری، گام تمامی كلافهای مربوط به یك گروه كلاف با هم مساوی خواهند شد. به عنوان نمونه در فاز R  جهت جا زدن گروه كلاف اول آن در شیارهای 1و2و7و8 باید بازوهای یك كلاف آن را در شیارهای 1و7 و بازوهای كلاف دیگر آن را در شیارهای 2و8 قرار داد به صورت جدول زیر:

              

ولی در صورت استفاده از سیم بندی متحدالمركز گام بزرگترین كلاف در هر گروه كلاف از كلاف دیگر به اندازه دو شیار بزرگتر خواهد شد. به عنوان نمونه در این حالت جهت جا زدن گروه كلاف اول فاز R  باید بازوهای یك كلاف آنها را در شیارهای 1و8 و بازوهای كلاف دیگر را در شیارهای 2و7 قرار داد به صورت جدول زیر:

 

انواع دیاگرام برای استاتور موتورهای الكتریكی :

یك روش برای نشان دادن نقشه سیم پیچی موتور استفاده از دیاگرام دوار است. روش دیگر، دیاگرام گسترده نام دارد.

در دیاگرام مدور از بالا به استاتوری كه عمودی قرار گرفته است نگاه می كنیم و نقشه شامل سطح مقطع دایره ای استاتور است كه شیارها با دایره های كوچك نشان داده می شود.

           

مزایا و معایب دیاگرام دوار:

مزیت : به سادگی می توان از محل كلافها و تعداد قطبها آگاه شد.

اشكال : اتصال كلافها و سیم پیچی دو طبقه را نمی توان به سادگی نمایش داد.

اگر استاتور را بریده و روی صفحه پهن كنیم دیاگرام گسترده موتور به دست می آید در این حالت شیارها به صورت عمودی قرار می گیرند. اشكال دیاگرام گسترده این است كه مثلاً اگر تعداد شیارها 24 باشد در این صورت شیارهای 1 و 24را در دو طرف نمایش  می دهد در حالیكه این دو شیار مجاور هم هستند.

   

نحوه اتصال یا سربندی گروه کلافهای مربوط به یک فاز:

اتصال سری گروه کلافهای یک فاز

این نوع اتصال در موتورهای با ولتاژ بالا و قدرت پایین به کار می رود. چنانچه Gph=P باشد (مانند سیم بندی یک طبقه) سربندی به صورت نزدیک (سربه ته یا ته به سر) خواهد بود. اما اگر Gph=2P باشد (مانند سیم بندی دو طبقه) سربندی به صورت دور (سربه سر یا ته به ته) خواهد بود.

                                             اتصال نزدیک دو گروه کلاف مربوط به یک فاز

 

       

                                              اتصال دور دو گروه کلاف مربوط به یک فاز

لازم به ذکر است که پس از اتصال گروه کلافهای یک فاز به یکدیگر آنها را نامگذاری می کنند به طوری که سرهای ابتدا و انتهای گروه کلافهای فاز اول را پس از اتصال به یکدیگر با U و X و سرهای مربوط به فاز دوم را با V و Y و سرهای مربوط به فاغز سوم را با W و Z مشخص می نمایند. البته ممکن است نامگذاری به صورت U و U برای فاز اول و V و V جهت فاز دوم و W و W برای فاز سوم نیز وجود دارد.

اتصال موازی گروه کلافهای یک فاز

در موتورهای پر قدرت و به ویژه موتورهای صنعتی از این نوع اتصال استفاده می شود. در این حالت ابتدای گروه کلافها به یکدیگر و انتهای آنها نیز به یکدیگر متصل شده و سپس به ولتاژ فاز اتصال می یابند.

     

اتصال مختلط سری و موازی

در موتورهای با ولتاژ و قدرت متوسط از این نوع اتصال که ترکیبی از اتصال سری و اتصال موازی است استفاده می شود.

     

تشخیص و نامگذاری سرهای سیم بندی یك موتور سه فاز :

چنانچه به هر دلیلی در هنگام سیم پیچی موتورهای سه فاز حروف مشخص كننده سرهای خروجی نامشخص باشد می توانیم به روش زیر سرها را مجدداً نامگذاری و مشخص كنیم:

ابتدا سرهای موتور را به دلخواه از یك تا شش شماره گذاری نموده و سپس لامپ آزمایش و یا اهم متر، مانند شكل دو سر كلافهای هر فاز را مشخص می كنیم. از سه سیم پیچ مشخص شده، دو سر یكی از آنها، مثلاً شماره (5 – 1) را به دلخواه با U و X مشخص نموده و سپس یك سر از هر یك از سیم پیچ های دو فاز دیگر مثلاً 4 و 6 را به X اتصال می دهیم. اگر سیم پیچ U-X را با ولتاژ متناوب تغذیه كنیم در این صورت در سیم پیچ (4-3) و (6-2) نصف ولتاژ تغذیه القاء خواهد شد. اگر اختلاف سطح بین سرهای 2-1 و 3-1 حدود 5/1 برابر ولتاژ تغذیه U-X باشد اتصال صحیح است. در این صورت ما بین ترمینالهای 2 و 3 اختلاف پتانسیل، صفر خواهد بود. بدین ترتیب  می توان شماره 3 را با W و 2 را با V و 4 را با Z و 6 را با Y مشخص نمود. اگر مثلاً اختلاف سطح بین دو سر 1 و 3 كمتر از اختلاف سطح تغذیه باشد، در این صورت باید ابتدا و انتهای سیم پیچ 4-3 را با یگدیگر عوض نمود. اگر اتصال سیم پیچ ها به صورت مثلث مورد نظر باشد باید ابتدا سیم پیچ ها را به صورت ستاره اتصال داده و به روش ذكر شده سرها را مشخص نموده و سپس سیم پیچ ها را مجدداً به صورت مثلت اتصال داد.

   

                                  







نوع مطلب : ارمیچر و موتورها، 
برچسب ها : تعاریف و محاسبات اصلی سیم پیچی استاتور موتورهای سه فاز،
لینک های مرتبط :


 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر


درباره وبلاگ


این وبلاگ توسط یکی از اقا گل های ازادی فلسطین در مقطع تحصیلی دوم برق سال 92-91 نوشته و برای شما دوستان عزیز گذاشته شده است.
(دوم برق هنرستان نمونه دولتی آزادی فلسطین)

مدیر وبلاگ : amir .
نویسندگان
نظرسنجی
سطح مطالب این وبلاگ چه جوری بود؟







جستجو

آمار وبلاگ
کل بازدید :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
تعداد نویسندگان :
تعداد کل پست ها :
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :
تحلیل آمار سایت و وبلاگ