تاريخچه طراحي موتورهاي القايي

ايده هاي پايه اي موتورهاي القايي در اواخر دهه 1880 توسط نيكولا تسلا پي ريزي شد. او در سال 1888 اين ايده ها را به ثبت رساند. در آن زمان او مقاله اي در انستيتو آمريكايي مهندسين برق (AIEE كه فعلاً IEEE شده است) ارائه داد و در آن اصول اساسي موتور القايي سيم پيچي شده را به همراه ايده هاي مربوط به دو موتور ac مهم ديگر – موتور سنكرون و موتور رلوكتانسي- مطرح كرد.

گرچه ايده ي اساسي موتور القايي در 1888 تشريح شد، ولي چنين موتوري به شكل امروزي ساخته نشد. ابتدا يك دوره ي پيشرفتهاي سريع وجود داشت و به دنبال آن يك رشته بهبودهاي تدريجي كه تا امروز ادامه يافته است. موتور القايي در بين سالهاي 1888 تا 1895 شكل مدرن خود را پيدا كرد. در اين مدت از منابع تغذيه دو فاز و سه فاز براي ايجاد ميدان مغناطيسي دوار در موتور استفاده مي شد، پيچكهاي استاتور توزيع شده به وجود آمد و روتور قفس سنجابي معرفي شد. در 1896 موتورهاي القايي سه فاز كامل و عملي به صورت تجاري در دسترس قرار گرفت. از آن سال تا اوائل دهه ي 1970 كيفيت فولادها ، روشهاي ريخته گري ، عايق سازي و جنبه هاي ساختماني مورد استفاده در موتورهاي القايي مرتب رو به بهبود داشت. اين روند به ساخت موتورهاي كوچكتر (به ازاء توان مشخص) انجاميد و صرفه جويي عمده اي در هزينه هاي ساخت را ميسر كرد . در واقع يك موتور 100-hp امروزي از لحاظ اندازه فيزيكي با يك موتور 7/5-hp سال 1897 برابر است. اين پيشرفت به خوبي در موتورهاي القايي نشان داده شده است. ولي اين بهبودها در طراحي موتور القايي لزوماً به بهبود بازده ي كاري موتور منجر شد . كوشش اصلي طراحي متوجه ي كاهش هزينه ي مواد مصرفي بود ، نه در جهت افزايش بازده . دليل اين جهت گيري ارزاني فوق العاده ي نيروي برق بود كه باعث مي شد معيار اصلي خريدار موتور ، قيمت آن باشد . از وقتي كه افزايش چشمگير قيمت نفت در سال 1973 شروع شد، هزينه هاي كاري ماشين ها مهمتر و مهمتر شدند و هزينه ي اوليه خريد و نصب از آن اهميت سابق افتاد . در نتيجه ي اين روند تاكيد بر روي بازده موتور قرار گرفت ، هم از لحاظ طراح و هم از لحاظ مصرف كننده نهايي امروزه موتور هاي القايي پر بازده تقريباً توسط تمام سازندگان عمده ساخته مي شوند و اين موتورها روز به روز سهم بيشتري از بازار موتور القايي را به خود اختصاص مي دهند . براي ساختن موتور القايي پر بازده در مقايسه با طرحهاي سنتي موتور هاي القايي ، روشهاي خاصي به كار برده مي شوند. از اين روشها مي توان اينها را نام برد:

1 – در سيم پيچي استاتور مس بيشتري به كار مي رود تا تلفات مس كاهش يابد.

2 – طول هسته ي روتور و استاتور افزايش يافته است تا چگالي شار مغناطيسي در فاصله ي هوايي ماشين كاهش يابد. به اين ترتيب اشباع مغناطيسي كاهش يافته، تلفات هسته كمتر مي شود.

3 – در استاتور ماشين فولاد بيشتري به كار مي رود به اين ترتيب انتقال حرارت بيشتري صورت گرفته درجه حرارت كار موتور كاهش مي يابد، طراحي پنكه ي روتور تغيير كرده است، تا تلفات باد خوري كاهش يابد.

بازده ي نامي % مي نيمم باز ده ي تضمين شده %

0/95 1/94

5/94 6/93

1/94 0/93

6/93 4/92

0/93 7/91

4/92 0/91

7/91 2/90

0/91 5/89

2/90 5/88

5/89 5/87

5/88 5/86

5/87 5/85

5/86 0/84

5/85 5/82

0/84 5/81

5/82 0/80

5/81 5/78

0/80 0/77

5/78 5/75

0/77 0/74

5/75 0/72

0/74 0/70

0/72 0/68

0/70 0/66

0/68 0/64

0/66 0/62

0/64 5/59

0/62 5/57

5/59 0/55

5/57 5/52

0/55 5/50

5/52 0/48

5/50 0/46

«شكل 1 : جدول بازده ي نامي استاندارد NEMA . بازده ي نامي بازده ي متوسط تعداد زيادي موتور نمونه است و بازده ي مي نيمم پايين ترين بازده ي مجاز يك مدل را نشان مي دهد . »

4 – فولاد به كار رفته در استاتور يك فولاد الكتريكي با كيفيت بالاست كه تلفات هيسترزيس كمي دارد.

5 – فولادهاي به كار رفته در استاتور نازكند (يعني لايه ها به هم خيلي نزديك اند) و مقاومت ويژه ي خيلي بزرگ دارند . هر دوي اينها باعث كاهش تلفات جريانهاي گردابي موتور مي شود.

6 – روتور به دقت تراشكاري مي شود تا فاصله ي هوايي يكنواختي به وجود آمده ، تلفات پراكنده در موتور كاهش يابد. علاوه بر روشهاي عمومي بيان شده در بالا، هر سازنده راه منحصر به فردي براي ساختن موتوري با بازده ي بالا دارد. NEMA براي سهولت مقايسه ي موتورها روش استانداردي براي اندازه گيري بازده ي موتور بر اساس روش B استاندارد IEEE112 ، روش هاي آزمايش موتور ها و ژنراتورهاي القايي چند فاز پذيرفته است. NEMA همچنين يك درجه بندي جديد موسوم به بازده ي نامي NEMA ابداع كرده است كه روي پلاك هاي موتور كلاس C,B,A حك مي شود. بازده ي نامي متوسط تعداد زيادي موتور هم مبدل است و يك بازده ي مي نيمم براي هر موتور تضمين مي كند. استاندارد بازده ي نامي NEMA در جدول نشان داده شده است. مؤسسات استاندارد ديگري نيز استاندارد هاي بازده ي ديگري براي موتور هاي القايي تعيين كرده اند، مهمترين اينها عبارتند از استاندارد هاي انگليسي (BS-269) و (IEC 34 – 2 ) IEC و ژاپني (JEC – 37) . ولي روشهاي توصيف شده براي اندازه گيري بازده ي موتور در هر استاندارد متفاوت است و براي يك ماشين خاص نتايج متفاوتي به دست مي دهند. از ميان چهار استاندارد، استاندارد U.S.NEMA (IEEE – 112 روش B ) محافظه كارانه ترين روش اندازه گيري بازده است و در مقايسه ي بازده هاي اندازه گيري شده با استاندارد هاي مختلف بايد اين مطلب را به خاطر داشت. اگر بازده ي دو موتور 5/82 درصد بيان شده باشد ولي يكي با استاندارد NEMA اندازه گيري شده و ديگري با استاندارد ژاپني اندازه گيري شده باشد بازده موتوري كه با استاندارد NEMA اندازه گيري شده بيشتر است. در مقايسه موتور ها اين نكته مهم است كه بازده با يك استاندارد اندازه گيري شده باشد.

راه اندازي موتورهاي القايي

مشكلاتي كه در راه اندازي موتورهاي سنكرون وجود دارد در موتور هاي القايي وجود ندارد در بسياري موارد مي توان تنها با اتصال موتور به خطوط برق ، آن را راه اندازي كرد. ولي گاهي دلايل خوبي براي پرهيز از چنين كاري وجود دارد. مثلاً جريان راه اندازي لازم ممكن است ، آنقدر بزرگ باشد كه ولتاژ سيستم قدرت به شدت افت كند و چنين واقعه اي قابل قبول نباشد. در موتور هاي القايي سيم پيچي شده با گذاشتن مقاومت اضافي در مدار روتور مي توان راه اندازي را با جريانهاي كوچك آغاز كرد. اين مقاومت اضافي علاوه بر اينكه باعث افزايش گشتاور راه اندازي مي شود جريان راه اندازي را نيز پايين مي آورد. براي موتور هاي القايي قفس سنجابي جريان راه اندازي مي تواند بسته به توان نامي موتور و مقاومت مؤثر روتور در شرايط راه اندازي بسيار متفاوت باشد. براي اينكه بتوانيم جريان روتور در شرايط راه اندازي را برآورد كنيم، بر روي پلاك تمام موتورهاي قفس سنجابي جديد يك كد راه اندازي حك مي شود (اين كد را نبايد با كلاس طراحي موتور اشتباه كرد) اين كد براي جرياني كه موتور مي تواند در شرايط راه اندازي بكشد ، حدودي تعيين مي كند .

«شكل 2 : جدول كدهاي NEMA كه كيلو ولت آمپر را ه اندازي لازم براي هر اسب بخار از توان نامي را مشخص مي كند. هر كد تا حد پاييني محدوده ي بعدي ادامه دارد ولي آن را شامل نمي شود.»

اين حدود بر حسب توان ظاهري راه اندازي موتور بر توان نامي آن بيان مي شود. شكل 2 جدولي است كه در آن به ازاي هر كد كيلو ولت آمپر لازم براي راه اندازي به ازاء هر اسب بخار توان نامي داده شده است. براي تعيين جريان نامي راه اندازي يك موتور القايي ، ولتاژ نامي ، توان نامي و كد موتور را از روي پلاك آن مي خوانيم. توان ظاهري راه اندازي موتور عبارتست از :

(ضريب كد)(توان نامي بر حسب اسب بخار)=

سپس جريان راه اندازي را از معادله ي زير بدست مي آوريم .

1 – موتورهاي القايي قفس – سنجابي : در يك موتور قفس سنجابي در مرحله طراحي پارامترهاي مختلفي بايستي انتخاب شوند. يك موتور با مقاومت روتور كوچك ترجيح داده مي شود زيرا مشخصه هاي كاري ماشين بهبود مي يابد. مقاومت كوچك منجر به لغزش اسمي كوچك مي شود كه اين امر موجب بازدهي بالا و رگولاسيون سرعت خوب مي شود . با اين حال جريان راه اندازي بزرگ و گشتاور و راه اندازي كوچك مي شود. هر افزايش در مقاومت روتور مشخصه راه اندازي را بهبود مي دهند زيرا جريان راه اندازي كاهش و گشتاور راه اندازي افزايش مي يابند اما مشخصه هاي كار عادي ماشين را خراب مي كند. گشتاور شكست معياري براي سنجش توانايي موتور در مقابل اضافه بار هاي كوتاه مدت است . روتوري بار راكتاس كوچك يك گشتاور شكست بزرگ را ايجاد مي كند ولي در مقابل افزايش جريان راه اندازي را بدنبال دارد. پس ملزومات طراحي براي كار عادي و دائمي موتور ، و در مرحله راه اندازي متضاد هستند. در يك موتور القايي قفس سنجابي يك راه اندازي خوب همراه با عملكرد دائمي عادي هنگامي بدست مي آيد كه مقاومت روتور بطور اتوماتيك با سرعت تغيير كند، بطوريكه در حالت توقف مقاومت بزرگ و با افزايش سرعت كاهش يابد و در سرعت هاي نزديك سرعت نامي مقدار آن كاملاً كوچك شود. چنين تغييراتي با وابسته كردن مقدار مقاومت روتور به فركانس روتور تحقق مي يابد. در حالت توقف، فركانس روتور بزرگ و برابر با فركانس استاتور است. با افزايش سرعت ، فركانس روتور كاهش مي يابد و در سرعت نامي به محدوده ي 2 تا 10 درصد فركانس استاتور مي رسد. روتور بگونه اي طراحي مي شود كه مقاومت آن در فركانس استاتور بزرگ باشد .

با كاهش فركانس روتور، مقاومت كم مي شود و در فركانسي برابر با 2 تا 10 درصد فركانس استاتور كوچك مي شود . اين نوع تغييرات مقاومت روتور با استفاده از روتور با ميله هاي عميق يا روتور قفس سنجابي دوبل بدست مي آيد . روتور قفس سنجابي با شيار عميق ، داراي شيارهاي عميق باريك است . مي توان تصور نمود كه هادي داخل شيار توسط چند هادي نازك كه بصورت موازي به يك ديگر متصل شده اند جايگزين بشوند . اندوكتانس پراكندگي بالاترين هادي از بقيه هاديها كمتر مي باشد . زيرا با كمترين شار پراكندگي پيوند دارد . در سرعتهاي كم وقتي كه فركانس روتور بالاست تفاوت راكتانسهاي هادي ها باعث مي شود كه توزيع جريان در هادي بالا و پايين متفاوت گردد. بطوريكه هادي بالا بيشترين جريان و هادي پايين كمترين جريان را از خود عبور مي دهند به علت عدم توزيع يكنواخت جريان ، مقاومت مؤثر هادي ها افزايش و راكتانسهاي آنها كاهش مي يابد زمانيكه به نزديكي سرعت نامي مي رسد بدليل كاهش فركانس روتور ، راكتانس لايه هاي پايين تقليل مي يابد. لذا توزيع جريان داخل شيار عمدتاً ناشي از مقاومت هاديها مي باشد و چون مقاومت ميله ها يكسان است جريان توزيع يكنواخت خواهد شد و در نتيجه مقاومت معادل روتور كاهش مي يابد روتور قفس سنجابي دوبل شامل 2 هادي اتصال كوتاه شده در هر شيار است. هادي بالا داراي مقطع كوچك و هادي پايين داراي مقطع بزرگ مي باشد. لذا مقاومت هادي بالايي از هادي پايين بزرگتر است از سوي ديگر با توجه به خطوط شار مغناطيسي در شيار بين 2 هادي مي توان مشاهده كرد كه اندوكتانس پراكندگي هادي بالايي كمتر از هادي پاييني است. لذا هادي بالايي داراي مقاومت اهمي بزرگ و اندوكتانس پراكندگي كوچك و هادي پاييني داراي مقاومت اهمي كوچك ولي اندوكتانس پراكندگي بزرگ است. در سرعت هاي كم فركانس جريان روتور بالاست . بنابراين هادي پايين فقط قسمت كوچكي از جريان را حمل مي نمايد. پس در سرعتهاي پايين لايه ي بالايي در عملكرد موتور مؤثر است. وقتي سرعت موتور نزديك سرعت نامي مي شود راكتانس هر دو لايه كوچك مي شوند زيرا فركانس روتور كوچك و قابل صرف نظر مي باشد. در اين شرايط مقاومت معادل روتور ، تقريباً معادل مقاومت موازي دو لايه بالا و پايين است و بسيار كوچك تر از مقاومت حالت راه اندازي است.

1 – 1 طبقه بندي موتور هاي قفس سنجابي

موتور هاي قفس سنجابي القائي سه فاز بطور گسترده مورد استفاده قرار مي گيرند. متناسب با هر كاربر و مشخصه هاي خاصي از سرعت – گشتاور سرعت – جريان لازم است با انتخاب مناسب روتور از نظر مقاومت و راكتانس و ميزان عمق شيار و يا دوبل بودن آن مي توان موتوري را طراحي نمود كه مشخصه هاي مورد نياز را داشته باشد. موتور هاي با ظرفيت بالا براي كاربرد هاي خاصي طراحي مي شوند. در موتور هاي متوسط و كوچك (در حدود كمتر از 150 كيلو وات) طراحي بر اساس طبقه بندي هاي استاندارد انجام مي شود . استاندارد هاي فوق با توجه به مشخصه هاي سرعت – گشتاور و سرعت – جريان در طول زمان و براي برآورده شدن نيازهاي اكثر موتور هاي القائي تعيين شده اند. در كاربرد هاي مهندسي انتخاب بگونه اي انجام مي شود كه مشخصه موتور به مشخصه مورد نياز نزديكترين حالت باشد. برخي از كشورها استاندارد هاي خاصي براي خود وضع نموده اند. بطور مثال استاندارد آمريكايي NEMA در زير توضيح داده شده است: در طبقه بندي NEMA موتورهاي قفس سنجابي به 5 گروه تقسيم مي شود: F,D,C,B,A يك موتور كلاس A داراي روتوري با مقاومت و راكتانس كم است . لغزش كوچك ، بازدهي و ضريب قدرت بالا در بار نامي ، گشتاور شكست بالا ، گشتاور راه اندازي معمولي ، و جريان راه اندازي بالايي دارد. موتور كلاس A رفتار مناسبي در حالت كار دائم از خود نشان مي دهد . ولي رفتار راه اندازي مطلوبي ندارد. لغزش بار كامل از 2% در موتور هاي با ظرفيت بالا تا 4% در موتور هاي با ظرفيت پايين تغيير مي كند. گشتاور شكست دو برابر گشتاور نامي است. محدوده ي گشتاور راه اندازي از گشتاور نامي براي موتورهاي بزرگ تا دو برابر گشتاور نامي براي موتورهاي كوچك مي باشد. در موتورهاي بزرگ جريان راه اندازي 8 برابر جريان نامي و در موتور هاي كوچك 5 برابر جريان نامي است.

يك موتور كلاس B نيز داراي لغزش نامي كوچك و گشتاور راه اندازي معمولي است . جريان راه اندازي موتور كلاس B ، 70 تا 80 درصد جريان راه اندازي موتور كلاس A مشابه است. زيرا راكتانس روتور يك موتور كلاس B بزرگتر از راكتانس موتور مشابه كلاس A است . گشتاور راه اندازي با استفاده از روتور شيار عميق يا دوبل فراهم مي شود. بعلت افزايش راكتانس پراكندگي روتور، گشتاور شكست از 2 برابر گشتاور نامي كمي كمتر خواهد بود. همچنين ضريب قدرت در بار نامي كمي تقليل مي يابد در موتور كلاس C از روتور دوبل استفاده مي شود. مقاومت روتور در لحظه راه اندازي از مقاومت موتور مشابه كلاس B بيشتر است . همچنين جريان راه اندازي كوچكي دارد. در موتور كلاس C در مقايسه با كلاس B مشابه ، گشتاور شكست كوچكتر ، راندمان بار نامي كمتر و لغزش بار نامي بزرگتر (لغزش كمتر از 5%) دارد.

موتور قفس سنجابي كلاس D بصورت تك شيار با مقاومت بزرگ و راكتانس كم طراحي مي شود. گشتاور راه اندازي بالا (در حدود 3 تا 4 برابر گشتاور نامي ) و جريان راه اندازي آن كوچك است ولي عليرغم اصلاح مشخصه در حالت راه اندازي مشخصه حالت كار دائم نا مناسبي را از خود نشان مي دهد. از جمله مي توان به لغزش بار نامي بالا (5 الي 50 درصد) و راندمان كاري كم اشاره نمود.

كلاس F تركيبي از مشخصه هاي مناسب در كار دائم (لغزش 2 الي 4 درصد) و جريان راه اندازي كوچك را دارد. ولي در مقابل گشتاور راه اندازي و شكست كمي ايجاد مي كند . به همين دليل بر خلاف موتورهاي قفس سنجابي كاربرد وسيعي ندارد.

2 – ترمز كردن

همانند موتور هاي dc روش هاي متفاوتي در ترمز الكتريكي موتورهاي القائي مورد استفاده قرار مي گيرند كه به 3 دسته زير تقسيم مي شوند:

1 – ترمز ژنراتوري 2 – ترمز كردن با معكوس كردن تغذيه

3 – ترمز ديناميكي يا رئوستايي

بر خلاف موتور هاي dc ترمز ديناميكي در موتور هاي القائي از چند طريق امكان پذير است . در بحث فقط روش ترمز ديناميكي dc كه بطور گسترده استفاده مي شود مورد بررسي قرار مي گيرد.

2 – 1 ترمز ژنراتوري

معادلات زير

(1-1)

(1-2)

(1-3)

عبارت مربوط به گشتاور ، را بيان مي كند . روابط فوق در سرعتهاي زير سنكرون (S>0 ) و بالاي سنكرون (S<0 ) صادق است . شكل هاي 3 و 4 به ترتيب مشخصه ي سرعت – گشتاور را براي محدوده سرعت صفر تا سرعت سنكرون نشان مي دهد . مشخصه ي مزبور را براي كليه محدوده هاي سرعت نشان مي دهد.

شكل 3 منحني هاي سرعت گشتاور و سرعت جريان رتور براي يك موتور القايي

شكل 4 : مشخصه سرعت – گشتاور موتور القائي در سرعتهاي بالاتر و پايين تر از سرعت سنكرون

عملكرد براي (يا S<0 ) و (يا S>1 ) قدرت منفي توليد مي كند و بنابراين متناظر با شرايط ترمزي است. منحني هاي سرعت – گشتاور با تعويض متوالي ولتاژ موتور بدست مي آيد كه با خطوط نقطه چين در شكل 4 نشان داده شده است. اگر موتور در بالاي سرعت سنكرون با ولتاژ توالي مثبت تغذيه شود ، رفتار ژنراتوري دارد ( ناحيه BAE) . به طريق مشابه اگر توالي ولتاژ تغذيه معكوس شود و موتور در جهت عكس و بالاتر از سرعت سنكرون گردش نمايد، عملكرد ژنراتوري در جهت عكس ايجاد مي شود (ناحيه bae) در حالت ترمزي ژنراتوري ماشين القائي همانند ژنراتور آسنكرون رفتار مي نمايد و انرژي مكانيكي ناشي از بار و موتور به انرژي الكتريكي تبديل مي شود. انرژي فوق به منبع تغذيه بازگردانده مي شود كه مي توان از آن بطور مفيد استفاده نمود. واضح است اگر منبع تغذيه امكان جذب انرژي بازگشتي ناشي از ترمز الكتريكي را نداشته باشد عملكرد محركه در حالت ترمز ژنراتوري عملي نخواهد بود . لذا دراين شرايط نمي توان از نقطه كار ترمز ژنراتوري استفاده نمود. عملكرد موتور در حالت ژنراتوري به صورت زير بيان مي شود . زمانيكه سرعت موتور در بالاتر از سرعت سنكرون قرار مي گيرد ، سرعت نسبي بين ميدان گردان روتور و استاتور منفي است. لذا ولتاژ و جهت جريان روتور عكس حالت موتوري خواهد گرديد. بنابراين جهت جريان استاتور نيز عكس مي گردد تا تعادل آمپر دو فاصله هوايي حفظ گردد. در نتيجه جهت قدرت الكتريكي نيز تغيير كرده و قدرت از سوي ماشين به منبع تغذيه جاري مي شود و موتور همانند يك ژنراتور القايي عمل مي نمايد . جريان مغناطيس كنندگي مورد نياز براي ايجاد ميدان گردان از منبع تغذيه استاتور تأمين مي شود. لذا عملكرد ژنراتور القائي امكان پذير نمي باشد مگر آنكه استاتور به منبع تغذيه متصل گردد. براي قرار گرفتن در شرايط ترمز ژنراتوري لازم است سرعت موتور از سرعت سنكرون بيشتر باشد . زماني كه استاتور به منبع تغذيه با فركانس ثابت متصل باشد، حالت ژنراتوري تنها با افزايش سرعت موتور به بالاتر از سرعت سنكرون امكان پذير مي گردد.

ولي در صورتي كه از منبع فركانس متغير استفاده شود، مي توان فركانس منبع را به گونه اي تنظيم نمود كه سرعت ميدان گردان همواره از سرعت موتور كوچكتر باشد. بنابراين ترمز ژنراتوري تا سرعتهاي كم عملي خواهد بود. در شرايطي كه از ترمز ژنراتوري براي ثابت نگاه داشتن سرعت بارهاي فعال استفاده مي شود بايستي دقت نمود كه نقطه كار بين سرعت سنكرون و سرعت مربوط به بيشترين گشتاور ترمزي محدود بماند . ناحيه مورد نظر در شكل AB است كه در آن 0>S>-Sm مي باشد (يا ab براي توالي منفي ولتاژ ) . در لغزش هاي منفي تر از –Sm (ناحيه AE ) گشتاور ترمزي شديداً كاهش مي يابد كه منجر به افزايش شديد سرعت مي شود ، زيرا هر چه سرعت موتور بيشتر شود ، گشتاور ترمزي كمتر مي شود. چنين قيدي روي محدوده ي لغزش ترمز در مقابل بار هاي فعال كه با منابع تغذيه فركانس متغير كار مي كنند نيز وجود دارد.

زمانيكه با استفاده از ترمز ژنراتوري سرعت بارهاي فعال ثابت نگاه داشته مي شود افت كوتاه مدت ولتاژ تغذيه و يا افزايش لحظه اي گشتاور بار ، ممكن است نقطه كار را به ناحيه ناپايدار ببرد. لذا براي حفظ ايمني در چنين وضعيتي از ترمز مكانيكي در كنار ترمز ژنراتوري استفاده مي شود تا از افزايش شديد سرعت جلوگيري بعمل آيد . در روش ديگر از خازن كه با موتور سري مي شود استفاده مي شود . اين عمل باعث مي شود گشتاور ترمزي افزايش يابد. اگر از موتوري با روتور سيم بندي شده استفاده شود، افزايش مقاومت روتور محدوده ي ناحيه پايدار را افزايش مي دهد . گشتاور ترمزي حاصله از معادله (1-1) با قرار دادن لغزش s با علامت منفي به دست مي آيد. گشتاور روي محور موتور با كم كردن گشتاور ناشي از تلفات اصطكاك هوا و گشتاور هسته از گشتاور داخلي بدست مي آيد. حداكثر گشتاور ترمزي از معادله (1-3) و با لغزش منفي بدست مي آيد. بايد توجه نمود كه براي قدر مطلق لغزش گشتاور ترمزي از گشتاور موتوري بزرگتر است . چون سرعتهاي ترمزي هم بالاتر است، قدرت ترمز ژنراتوري از قدرت موتوري خيلي بزرگتر است.

2 – 2 ترمز و با معكوس كردن تغذيه

در اين حالت S>1 مي باشد. اگر موتور به تغذيه متوالي مثبت متصل شود S>1 وقتي بدست مي آيد كه روتور در جهت عكس ميدان استاتور دوران نمايد. (ناحيه CD از شكل 4) از آنجايي كه سرعت نسبي ميدان گردان رتور و استاتور مثبت است، گشتاور موتور مثبت است و موتور قدرت الكتريكي را از منبع جذب مي نمايد. چون موتور در جهت عكس دوران مي كند يك گشتاور مثبت حالت ترمزي را ايجاد مي كند. قدرت مكانيكي بار و اينرسي موتور كه به قدرت الكتريكي تبديل شده و همچنين قدرت تغذيه شده توسط منبع در مقاومتهاي موتور بصورت حرارت تلف مي شود. بنابراين در اين روش تمامي انرژي ترمزي بصورت حرارت تلف مي شود. لذا اين روش يك روش بي بازده است. با ولتاژ توالي منفي حالت ترمزي روي ناحيه cd رخ مي دهد. اين ناحيه در شكل 4 بصورت خط چين نمايش داده شده است. وقتي موتور در جهت مثبت دوران كند ، تغيير توالي ولتاژ استاتور باعث ايجاد حالت ترمزي مي شود. تغيير توالي ولتاژ استاتور با جابه جايي دو فاز تغذيه بسادگي انجام مي شود . اين عمل باعث مي شود كه نقطه كار موتور از F به f منتقل شود و در نتيجه حالت ترمزي ايجاد گردد. گشتاور موتور در سرعت صفر مخالف صفر است. لذا براي توقف كامل موتور ، در نزديكي يا روي سرعت صفر بايستي موتور را از تغذيه جدا شود. بنابراين لازم است از عناصر و يا وسايلي براي تشخيص صفر شدن سرعت و قطع موتور از منبع استفاده مي شود چرا كه در غير اينصورت موتور در جهت عكس شروع به شتاب گيري مي كند. لذا بطور كلي اين روش براي حالت توقف كامل مناسب نيست بلكه براي تغيير جهت گردش موتور مناسب است. چون لغزش موتور بزرگتر است (در نقطه f در حدود 2 است ) مقدار كوچك خواهد بود. در نتيجه جريان بزرگي در موتور جاري مي شود ولي بدليل كوچك بودن ضريب توان ، گشتاور كمي ايجاد مي شود. در موتور هاي روتور سيم بندي شده براي كاهش جريان و افزايش گشتاور ترمزي از مقاومتهاي خارجي استفاده مي شود. مقدار مقاومت خارجي بگونه اي انتخاب مي شود كه بيشترين گشتاور در S=2 حاصل مي شود. همزمان با كاهش S با تغيير مقاومت مي توان ترمز و يا معكوس نمودن موتور را در بيشترين گشتاور انجام داد. نقطه كار از حالت موتوري مستقيم در ناحيه BC به ناحيه CD زماني منتقل مي شود كه يك بار فعال موتور را در جهت عكس به گردش در مي آورد. همچون كاربرد هاي جرثقيل و وسايل نقليه.

2 – 3 ترمز ديناميكي

در اين روش موتور از منبع تغذيه <

نظرات شما عزیزان: