نامتعادلی جریان موتور

موتور ها به همان اندازه که بار سنگینی را در صنایع مختلف به دوش می کشند، چالش‌ های زیادی هم برای دستیابی به عملکرد بهینه ی خود دارند. با توجه به نقش پر رنگ آن ها لازم است تک تک چالش ها را بررسی کرده و به بهترین نحو به آن ها پاسخ دهیم تا در ادامه بتوانیم بهترین بهره وری را از این تجهیز داشته باشیم.

ممکن است با کم توجهی به چالش‌ های موتور، زمینه را برای آسیب های جدی به آن (مانند سوختن موتور و یا سایر آسیب های الکتریکی و مکانیکی) فراهم کرده و هزینه های مالی سنگینی را متحمل شویم. در ادامه می خواهیم به یکی از چالش های پیش روی موتور یعنی نامتعادلی جریان موتور بپردازیم.

با مطالعه مقاله «الکتروموتور و چالش های آن» با چالش های بیشتری در مورد الکتروموتور آشنا می شوید.

الکتروموتور چیست؟

در یک کلام الکتروموتور “ تجهیزی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌ کند.“

هر الکتروموتور از یک بخش ثابت (استاتور) و یک بخش متحرک (روتور) تشکیل شده است.

استاتور: استاتور متشکل است از اتصال چند لایه فلز به شکل یک استوانه تو خالی روی ورقه های فلزی شیارهای مختلفی قرار دارند که سیم پیچ های استاتور در این شیارها جای می گیرند.

روتور: روتور معمولا از هسته هایی از جنس آلومینیوم یا مس تشکیل شده اند، که اطراف آن را ورقه های فولادی پوشانده است. نوع مشهور روتور ها، روتوری با ساختاری ساده به نام روتور قفس سنجابی است.

با عبور جریان از سیم پیچ های استاتور، میدان مغناطیسی سبب ایجاد گشتاور لازم برای حرکت دورانی در روتور و شفت موتور خواهد شد.

شکل 1- اصلی ترین اجزای موتور

کاربرد های الکتروموتور ها

همانطور که اشاره شد، الکتروموتور ها کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارند.

• آسانسور
• جرثقیل ها
• بالابرها
• سنگ شکن ها
• کارخانه های استخراج روغن
• صنعت نساجی
• صنعت فولاد
• معادن
• کشتی ها
• و غیره

موارد فوق، برخی از مهم ترین کاربردهای الکتروموتور ها هستند. با نگاهی به اطراف به راحتی کاربردهای زیاد الکتروموتور را پیدا می کنیم.

شکل 2- کاربرد الکتروموتورها.  الکتروموتورها در صنایع نقش مهمی را ایفا می کنند.

چالش های الکتروموتور

اضافه جریان، اتصال کوتاه، اضافه ولتاژ، اضافه گرما، قطعی فاز، نامتعادلی جریان، نامتعادلی فاز از مهم ترین چالش هایی هستند که الکتروموتور با آن ها روبرو است. در این مقاله توجه خود را به چالش نامتعادلی جریان معطوف می کنیم.

نامتعادلی جریان

در یک سیستم سه فاز، نامتعادلی جریان موتور یعنی:

حداکثر انحراف جریان هر فاز از جریان متوسط، تقسیم بر جریان متوسط

که اغلب به صورت درصد بیان می شود. پس:

که در آن برابر جریان نامتعادل، جریان یک فاز و  جریان متوسط است.

شکل 3- عدم تعادل جریان. اختلاف جریان فاز قرمز با دو فاز دیگر کاملا مشهود است.

اغلب اوقات عدم تعادل جریان مستقیماً ناشی از عدم تعادل در ولتاژ است. اگر ولتاژ متعادل باشد، آنگاه یک نامتعادلی جریان به دلیل عدم تعادل بار در موتور خواهد بود.

نکته: همیشه مقداری عدم تعادل ولتاژ و جریان در منبع تغذیه وجود دارد. اما اگر میزان این عدم تعادل از حد مشخصی عبور کند، در عملکرد موتور اختلال ایجاد خواهد شد. ممکن است بپرسید حد مشخصی که مرز بین تعادل و عدم تعادل جریان است را چگونه تشخیص دهیم؟ جواب این است که اگر جریان یک فاز با بقیه فاز ها بیش از 10 درصد اختلاف داشته باشد، جریان نامتعادل است.

مثال

یک موتور 75 کیلووات را در نظر بگیرید، در حالت عادی این موتور باید در هر فاز خود حدود 130 تا 140 آمپر جریان داشته باشد. اگر حین اندازه گیری جریان فاز ها، یکی از فاز ها 98 آمپر جریان بکشد، موتور دچار نامتعادلی جریان است. برای جلوگیری از آسیب به موتور باید عامل ایجاد این عدم تعادل در جریان را یافت. در ادامه مسیر پیدا کردن عامل ایجاد جریان نامتعادل را بررسی می کنیم.

شکل 4- تشخیص عامل نامتعادلی جریان

تشخیص عامل نامتعادلی جریان موتور

همانطور که قبلا بیان شد، نامتعادلی جریان ناشی از نامتعادلی ولتاژ است. اگر اختلاف ولتاژ فاز ها بیش از 3 درصد باشد، این اختلاف ولتاژ باعث ایجاد اختلاف جریان خواهد شد. بنابراین برای تشخیص نامتعادلی جریان موتور باید ولتاژ را اندازه بگیریم.

گام اول تشخیص: اندازه گیری ولتاژ از سر موتور

ولتاژ سه فاز موتور را اندازه می گیریم. اگر اختلاف ولتاژ بیش از 3 درصد بود، U، V و W را به گونه ای جابجا می کنیم که جهت چرخش موتور تغییر نداشته باشد. برای مثال اگر جهت موتور چپگرد بوده است بعد از جابجا کردن U، V و W هم چپگرد باقی بماند.

گام دوم تشخیص: چک کردن اتصالات

باید چک کرد که آیا تمامی اتصالات و مسیر کابل ها سالم هستند؟ آیا سطح مقطع مناسبی برای سه فاز انتخاب شده است؟ آیا سطح مقطع کابل هر سه فاز برابر است؟ آیا طول کابل های متصل به سه فاز برابر است؟

اگر در اتصالات هم مشکلی وجود نداشت، باید گام بعدی را امتحان کنیم.

گام سوم تشخیص: اندازه گیری ولتاژ از سر منبع

موتور ها معمولا از درایو ها یا ولتاژ شبکه به عنوان منبع خود استفاده می کنند. پس از اندازه گیری ولتاژ از سر منبع، اگر اختلاف سه درصدی و بیشتر وجود داشته باشد، این اختلاف ناشی از عدم تعادل در بار است و باید به گام چهارم برویم!

گام چهارم تشخیص: تعادل بار

در این مرحله لازم است بار سه فاز را مشخص کنیم. ممکن است روی یکی از فاز ها رکتیفایر داشته باشیم، یا سیستم روشنایی روی یک فاز قرار گرفته باشد و یا به هر دلیلی بار روی سه فاز به صورت متعادل توزیع نشده باشد. در این صورت نامتعادلی بار باعث نامتعادلی ولتاژ سر منبع و در نهایت عدم تعادل در جریان باشد.

 جمع بندی

نا متعادلی جریان در موتور یعنی اختلاف بیش از 10 درصد بین جریان فاز ها. این اختلاف جریان ممکن است ناشی از عیب در اتصالات، بار نامتعادل و یا عدم تعادل ولتاژ از سر موتور یا منبع باشد. تمامی چالش های موتور ها و راه های رفع آن ها در دوره ” آموزش برق صنعتی ماهر” به خوبی توصیف شده‌ اند.  برای درک بهتر از مفهوم نامتعادلی جریان موتور، شما را به مشاهده ویدیوی زیر دعوت می کنیم.

منبع: fluke.com