الکتروموتور های ضد انفجار سه فاز و موارد کاربرد آن

الکتروموتور های ضد انفجار به موتور هایی گفته می شود که در محیط های قابل انفجار ( Explosion) ، اشتعال ( Falamable)  مخاطره امیز (Hazardious ) از لحاظ مجاورت با گازها و مواد محترقه و قابل اشتعال به کار می رود. به عنوان  مثال در پالایشگاه ها،پمپ بنزین ها، معادن و کارخانه جات تولید  مواد شیمیایی و ...
در یک چنین محیط هایی امکان تشکیل مثلت آتش با جرقه ای از سوی سیستم الکتریکی موتور تکمیل می شود لذا موتور باید از حفاظت ویژه ای برخوردار باشد تا باعث احتراق نشود و یا انفجار صورت گرفته را در خود خنثی نماید.

موارد کاربرد الکتروموتور های ضد انفجار سه فاز عبارت اندز:

• انتقال گازها
  
• جایگاه پمپ CNG
• انواع میکسر و همزن
• جابجایی سوخت
• پمپ بنزین
• معادن ذغال سنگ
• صنایع نفت و گاز و پتروشیمی
• صنایع رنگ سازی
• صنایع الکل سازی
• صنایع نضامی و هسته ای
• صنایع شیمیایی

موتور های برق و عوامل فرسودگی و کاهش بازده آن ها

در این نوشتار به عوامل فرسودگی و کاهش بازده موتور های برق می پردازیم. در این راستا می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

- روغنکاری بیش از اندازه موتور برق ( بر اثر نفوذ روغن به درون موتور و تماس با سیم پیچهای آرمیچر ، عایقبندی نیز ممکن است آسیب ببیند ) .

- روغنکاری کم موتور برق (بکاربردن روغن کم، باعث خوردگی بلبرینگها ، تماس رتور و استاتور ، افزایش دمای بلبرینگ و گیرپاژ کردن موتور می شود).

- اصطکاک یاتاقانها و اصطکاک هوا (به سبب گردش آرمیچر).

- آلودگی محیط کار موتور براثر گردوغبار ، رطوبت و بخار روغن .

- افزایش بیش از اندازه درجه حرارت محیط کار موتور .

- عدم روغنکاری منظم.

بهینه سازی مصرف انرژی الکتروموتور ها چگونه است؟

بهینه سازی مصرف انرژی الکتروموتور ها چگونه است: بیش از نیمی از انرژی الکتریکی عرضه شده به صنایع را موتورهای الکتریکی بیش از یک اسب بخار مصرف می کنند. به بیان دیگر تقریبا" 60% انرژی الکتریکی مصرفی صنایع ، صرف الکتروموتور ها می شود. امروزه بهینه سازی مصرف انرژی الکتروموتور ها از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد.

در صنایع معمولا موتورهای القایی سه فاز پرقدرت استفاده می گردد و بازده این موتورها با توجه به توان آنها عموما" در محدوده 70-90 درصد می باشد. ماشین های الکتریکی به علت آلودگی محیط کار، وجود اصطکاک و عوامل محیطی مانند رطوبت و دما، فرسوده شده و به تعمیر و نگهداری دائمی نیاز دارند. عوامل یاد شده در بالا ، افزون بر کاهش عمر مفید و اطمینان بخشی کارکرد موتورها، بازده آنها را کاهش داده و اتلاف انرژی را به دنبال خواهد داشت. با استفاده از روش تعمیر و نگهداری پیشگیرانه می توان بازده الکتروموتور ها را ثابت نگهداشت و نیز مدیران واحدهای صنعتی را در برنامه ریزی مجدد فرآیند تولید، که یکی از روشهای مدیریت بار است، یاری کرد.

یکی دیگر از موارد مهم در خصوص الکتروموتور ها عدم استفاده آنها در کم باری و بی باری است. می باید بررسی دقیقی صورت پذیرد تا در صورت امکان، الکتروموتورهای با ظرفیت نامی بیش از نیاز مصرف با موتورهای متناسب با نیاز ، تعویض شوند. بدیهی است این عمل باعث بهبود راندمان و اصلاح ضریب توان سیستم می شود. چون در موتورهای الکتریکی، راندمان با کاهش بار تنزل می یابد،

اگر الکتروموتور را بزرگتر از حد نیاز انتخاب کنیم موجب عوامل ذیل می شود:

1. هزینه های کلی تجهیزات اصلاح کسینوس فی افزایش یابد.
2. به دلیل افزایش تلفات، هزینه ( مصرف ) برق افزایش یابد.
3. هزینه های کلی خرید موتور افزایش یابد.
4. هزینه های مربوط به حفاظت و کنترل افزایش یابد.

موتور برق ها و توصیه هایی در مورد استفاده بهتر آن ها

در این مطلب به توصیه هایی در مورد موتور برق ها و استفاده بهتر آن ها می پردازیم.

- بررسی مقدار توان راکتیو و در صورت نیاز طراحی و نصب خازن مناسب در کنار مصرف کنندگان مجهز به موتور برق.

- بررسی استفاده از مبدل فرکانسی برای تغییر سرعت موتورهای آسنکرون به تناسب نیاز.

- بهتر است موتو برق ها با بار نامی کار کنند و با برنامه ریزی مناسب از قطع و وصل بیش از حد آنها جلوگیری گردد(خاموش بودن موتور برق ها در ساعات غیرضروری).

- نگهداری و تعمیرات بموقع و بازدیدهای دوره ای به منظور حفظ بازده موتورها و تجهیزات.

- بررسی امکان استفاده از موتورهای دور متغیر بویژه برای پروانه ها و پمپها.

- انتخاب موتور برق های پربازده برای بهره برداری بلند مدت و متناسب با گشتاور مکانیکی مورد نیاز.

- محل استقرار موتور برق ها می باید به گونه ای باشد، که گرمای حاصل از موتورها به آسانی تهویه شود.

- به حداقل رساندن اصطکاک سیستم های مکانیکی متصل به موتور برق ها.

- بررسی امکان استفاده از مورتورهای پرمصرف درساعات غیرپیک مصرف برق شبکه.

و اما در صورت سوختن موتور برق به دلایل زیر عدم تعمیر موتور معیوب و جایگزینی آن با موتور جدید توصیه می گردد:

استفاده از شعله برای بیرون آوردن سیم پیچی در فرآیند تعمیر و در نتیجه تضعیف هسته.

احتمال خراب شدن عایق دندانه های ورق هسته.

بزرگتر گرفتن کلافها برای سهولت جازدن و در نتیجه افزایش تلفات.

مشکلات تنظیم موقعیت انتهای سیم پیچ.

افزایش احتمال سوختن مجدد.

کاهش راندمان موتور.

تلفات الکتروموتور ها به چه قسمت هایی مربوط می شود؟

تلفات الکتروموتور ها به چه قسمت هایی مربوط می شود: به طور کلی تلفات در الکتروموتور ها شامل چهار قسمت عمده می باشند که در این نوشتار برای شما آورده ایم.

تلفات مسی موتور الکتریکی که به میزان تلفات گرمائی شناخته می شود و متناسب با مجذور جریان بار می باشد.

تلفات اصطکاکی ( یا تلفات مکانیکی ) و تلفات سیم پیچی که مستقل از میزان بار و مقدار آن ثابت است.

تلفات آهنی الکتروموتور ها ( تلفات مغناطیس کنندگی یا تلفات هسته ) که مقدار آن به ولتاژ بستگی دارد بنابراین برای هر الکتروموتور خاصی مستقل از میزان بار آن ثابت است.

تلفات مربوط به بار هرز که میزان تلفات آهنی در تعیین مقدار ضریب توان الکتروموتور مؤثر می باشد. تلفات آهنی در بار کم افزایش یافته و از این رو منجر به ایجاد ضرایب توان کم می شود.
موتور القائی حتی در بار کامل نیز ضریب توان نسبتا” ضعیفی دارد مثلا” بین ۸/۰ تا ۹/۰ پس فاز می باشد. لذا به لحاظ اقتصادی لازم می باشد تا جائی که میسر است در انتخاب مناسب و همسازی موتور با بار دقت کافی به عمل آید تا راندمان های کم و ضرایب توان ضعیف به حداقل ممکنه برسند. موتورهای کوچک درمقایسه با موتورهای بزرگتر مشخصه های ضریب توان ضعیف تری دارند و لذا در تأسیساتی که موتورهای کوچک زیادی به کار گرفته شوند احتمال کاهش ضریب توان وجود دارد. تلفات آهنی شامل تلفات هیسترزیس و تلفات فوکو ( جریان های سرگردان ) است. میزان تلفات هیسترزیس به نوع و ترکیب هسته ها (ورق های فولادی) بستگی دارد و بخش دیگر یعنی تلفات فوکو (یا تلفات جریان های سرگردان) می باشد.
 

حفظ یا ثابت نگهداشتن بازده الکتروموتور DC

الکتروموتور های DC به خاطر عمل یکسوسازی مکانیکی، که در آنها انجام می گیرد، دارای اجزایی هستند که پیوسته به تعمیر و نگهداری نیاز دارند. برای حفظ یا ثابت نگهداشتن بازده الکتروموتور DC ، رعایت 10 مورد که در ذیل آورده ایم ضروری می باشد:

موارد حفظ یا ثابت نگهداشتن بازده الکتروموتور DC عبارت اندز :

1. دقت در ترتیب قرارگرفتن جاروبکهای مثبت و منفی نسبت به هم.
2. تنظیم زاویه گیره جاروبک با محور شعاعی کموتاتور.
3. دقت در نحوه اتصال سیم بین جاروبک و گیره آن.
4. دقت در نحوه جاگذاری جاروبکهای جدید از لحاظ انطباق با سطح مدور کموتاتور.
5. تنظیم فشار جاروبک برروی کموتاتور.
6. بازدید کموتاتور ( از لحاظ تشکیل لایه قهوه ای برروی آن).
7. زدودن آلودگی روی کموتاتور.
8. تراشیدن لایه های میکا در بین هادیهای کموتاتور و تراشیدن لبه هادیها.
9. تعویض کل جاروبکهای ماشین درصورت نیاز به تعویض بعضی از آنها.
10. تنظیم و هم راستا بودن جاروبکها و هادیهای کموتاتور.
    

الکتروموتورهای خطی شتاب بالا چگونه هستند؟

الکتروموتورهای خطی شتاب بالا عموما خیلی کوتاه هستند و برای شتاب دادن به جسمی تا سرعت بسیار زیاد و سپس رها کردن آن به کار گرفته می شوند. این نوع  موتورهای الکتریکی معمولاً برای مطالعات برخورد سرعت بالا به عنوان تسلیحات نظامی یا به عنوان راه‌اندازنده جرمی برای پیشرانه فضاپیما به کار می‌رود. موتور خطی‌ای که برای شتاب دادن به یون ها یا ذره‌های زیر اتمی به کار می‌رود، یک شتاب دهنده ذره نامیده می‌شود. با نزدیک شدن ذره‌ها به سرعت نور، طراحی الکتروموتورها عموما متفاوت می‌شود و این ذره‌ها نیز عموماً داری بار الکتریکی هستند.

الکتروموتورهای خطی شتاب بالا

الکتروموتوهای خطی شتاب بالا برای کاربرهای گوناگونی پیشنهاد شده‌اند. به علت اینکه مهمات ضد زرهی کنونی بایستی گلوله‌های کوچکی با انرژی جنبشی بسیار بالا باشند یعنی دقیقاً آنچه که الکتروموتورهای خطی شتاب بالا فراهم می نمایند، از آنها به عنوان تسلیحات استفاده شده‌ است. این الکتروموتورها همچنین برای استفاده در پیشرانه فضا پیماها به کار گرفته می‌شود. در چنین شرایطی به این موتورها راه‌اندازهای جرمی گفته می‌شود. ساده‌ترین روش استفاده از راه‌انداز جرمی برای پیشرانه فضا پیما، ساخت یک راه‌انداز جرمی بزرگ است که بتواند محموله را تا سرعت گریز شتاب دهد.

طراحی موتورهای الکتریکی شتاب بالا به دلایل متعددی مشکل است. آنها مقادیر بزرگ انرژی را در مدت زمان کوتاه نیاز دارند. که برای هر پرتاب در فضا نیاز به 300GJ در مدت زمان کمتر از یک ثانیه دارد. ژنراتورهای الکتریکی معمولی برای چنین نوع از باری طراحی نشده‌اند اما روش‌های ذخیره انرژی الکتریکی کوتاه مدت را می‌توان مورد استفاده قرار داد. خازن ‌ها پر حجم و گران هستند اما می‌توانند به سرعت مقادیر بزرگ انرژی را فراهم کنند. ژنراتورهای هم قطب را می‌توان برای تبدیل سریع انرژی جنبشی یک چرخ طیار به انرژی الکتریکی به کار برد. موتورهای خطی شتاب بالا نیازمند میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی‌ای نیز هستند، در واقع میدان‌های مغناطیسی اغلب آنقدر قوی اند که اجازه استفاده از ابر رساناها را نمی‌دهند. اما با طراحی دقیق می‌توان این مشکل را حل کرد.

الکتروموتورهای خطی شتاب پایین چگونه هستند ؟

طرح‌های زیادی برای موتورهای الکتریکی خطی ارائه شده است که همه آنها را می توان در دوسته قرار داد. الکتروموتور های خطی شتاب بالا و شتاب پایین. الکتروموتورهای خطی شتاب پایین برای قطارهای مگلیو و دیگر کاربردهای حمل و نقلی روی زمین مناسب هستند.

الکتروموتورهای خطی شتاب پایین

ایده موتور الکتریکی خطی اولین بار توسط پرفسور اریک لیتویت از کالج امپریال در لندن مطرح شد. در طرح وی و در اکثر طرح‌های شتاب پایین، نیرو توسط یک میدان مغناطیسی خطی سیار که بر روی هادی‌ها موجود در میدان عمل می‌کند، ایجاد خواهد شد. در هر هادی‌ چه یک حلقه، چه یک سیم‌پیچ یا یک تکه از فلز تخت که در این میدان قرار گیرد جریان‌های گردابی القا شده وجود خواهد داشت و بنابراین یک میدان مغناطیسی مخالف را ایجاد خواهد کرد. دو میدان مغناطیسی همدیگر را دفع خواهند کرد و بنابراین جسم هادی را از استاتور دور خواهند کرد و آن را در طول جهت میدان مغناطیسی سیار حمل خواهند کرد.

به علت این ویژگی‌ها، موتور خطی اغلب در پیشرانه قطار مگلیو به کار می‌رود هر چند که می‌توان صرف نظر از پرواز مغناطیسی از آنها استفاده کرد، مانند استفاده در فن‌آوری انتقال پیشرفته و سریع نور که در سیستم ترن آسمانی ونکوور ، Scarborough RT تورنتو، ترن هوایی فرودگاه JGK نیویورک و Putra RTL کووالالامپور به کار می‌رود. از این فن‌آوری با تغییراتی در برخی از قطار‌های بازی نیز استفاده می‌شود.

الکتروموتور DC بدون جاروبک و مزایای استفاده از آن

الکتروموتورهای BLDC عموما در جایی استفاده می‌شوند که در آن کنترل دقیق سرعت لازم باشد؛ همانند هارد دیسک کامپیوتر یا درایوهای CD و مکانیزم‌های درون محصولات اداری مانند فن‌ها، پرینتر‌های لیزری و فتوکپی. برخی از مشکلات الکتروموتور DC جاروبکی، در طراحی BLDC حذف شده‌اند. در این موتور الکتریکی، سوییچ دوار (rotating switch) مکانیکی یا کموتاتور با یک سوییچ الکترونیکی خارجی که با موقعیت روتور سنکرون می‌شود، جایگزین شده است. در که الکتروموتورهای DC جاروبکی به طور معمول دارای راندمان ۷۵ تا ۸۰ درصد می‌باشند موتورهای BLDC معمولا دارای راندمان ۸۵ تا ۹۰ درصد و یا بیش‌تر هستند. راندمان تا ۹۶.۵ درصد نیز برای یک الکتروموتور BLDC گزارش شده است، در حالی که الکتروموتورهای DC جاروبکی به طور معمول دارای راندمان ۷۵ تا ۸۰ درصد می‌باشند.

الکتروموتور DC بدون جاروبک مزایای زیادی نسبت به موتور‌های معمولی دارد:

در مقایسه با فن‌های AC دارای موتور قطب چاکدار (shaded-pole motors) بسیار کارآمد هستند و بسیار خنک‌تر از موتورهای AC کار می‌کنند. این کارکرد خنک منجر به بهبود بسیاری در عمر بیرینگ‌های فن می‌شود.

در الکتروموتورهای BLDC، بر خلاف موتورهای جاروبکی هیچ شانسی برای جرقه وجود ندارد که این باعث مناسب شدن آن‌ها در محیط‌های دارای مواد شیمیایی فرار و سوخت می‌شود. همچنین جرقه باعث تولید اوزن می‌شود که می‌تواند در ساختمان‌های با تهویه ضعیف جمع شود و به سلامت ساکنان آسیب رساند.

بدون داشتن کموتاتوری که بخواهد فرسوده شود، عمر یک موتور BLDC می‌تواند بسیار طولانی‌تر از یک الکتروموتور DC بدون جاروبک و دارای کموتاتور باشد. کموتاسیون می‌تواند منجر به میزان زیادی نویز الکتریکی و رادیویی شود؛ بدون کموتاتور و یا جاروبک، موتور BLDC می‌تواند در دستگاه‌های حساس الکتریکی مانند تجهیزات صوتی و یا کامپیوتر استفاده شود.

الکتروموتورهای BLDC از نظر آکوستیکی بسیار آرام هستند که مزیت زیادی در تجهیزاتی است که تحت تاثیر ارتعاشات قرار دارند.

الکتروموتورهای BLDC معمولا در تجهیزات کوچکی مانند کامپیوتر و همچنین در فن‌ها برای رهایی از گرمای ناخواسته استفاده می‌شوند.

سنسورهای اثر هال (Hall effect sensors) کوچکی که که کموتاسیون تولید می نماید می‌توانند یک سیگنال سرعت سنج مناسب را برای استفاده در کنترل حلقه بسته (closed-loop control) همانند سروو کنترل (servo-controlled) فراهم کنند. در فن‌ها، سیگنال سرعت‌سنج را می‌توان برای استخراج یک سیگنال برای کارکرد فن و همچنین ایجاد بازخورد از سرعت حرکت استفاده نمود. موتور به راحتی می‌تواند با یک ساعت داخلی یا خارجی سنکرون شود که منجر به کنترل سرعت دقیق می‌شود.

موتورهای BLDC مدرن دارای بازه توانی از کم‌تر از یک وات تا چند کیلووات هستند. موتورهای BLDC بزرگ‌تر تا حدود ۱۰۰ کیلووات در وسایل نقلیه برقی به کار می‌روند. همچنین این موتورهای الکتریکی استفاده قابل توجهی در هواپیماهای برقی مدل دارند.

مشخصات الکتروموتور ها برای استفاده بهینه در طراحی چیست؟

مشخصات الکتروموتور ها برای استفاده بهینه در طراحی و راه اندازی صحیح بکار گرفته می شود لذا مشخصات کلی الکتروموتور ها را روی پلاک الکتروموتورها می نویسند و این مشخصات شامل نکاتی می گردد که گاهی بی توجهی به آن باعث بهره وری کمتر و خسارت به تجهیزات الکتریکی می شود. به همین دلیل پلاک خوانی الکتروموتورها کمک زیادی به طراح و راه انداز برای طراحی مدار مربوطه و انتخاب صحیح کنتاکتور و بی متال و ... می کند.

مشخصات الکتروموتور ها که روی پلاک ها نوشته می شود به طور عموم عبارتند از:

50HZ: الکتروموتور بایستی در فرکانس 50 هرتز کار کند (برق ایران).
60HZ: الکتروموتور بایستی در فرکانس 60 هرتز کار کند (فرکانس برق برخی کشورها).
نکته: دور الکتروموتورها با فرکانس ارتباط دارد لذا الکتروموتور که در فرکانس 50 هرتز مثلا 1500 دور می باشد همین موتور الکتریکی در فرکانس 60 دورش دیگر 1500 نیست.
No: شماره ساخته شده توسط کارخانه
Type: شامل کلیه مشخصات فنی موتور الکتریکی است که در کاتالوگ کارخانه موجود بوده و یا در مکاتبه با کارخانه باید به آن اشاره شود و یا در هنگام خرید مشابه
A: حداکثر جریان مجاز الکتروموتور را نشان می دهد که میزان جریان نباید بیشتر از مقدار فوق و بلکه همیشه الکتروموتور طوری انتخاب شود که زیر مقدار فوق کار کند.
V: ولتاژ کاری الکتروموتور می باشد که نباید ولتاژ بیشتر و یا کمتر به سیم پیچهای الکتروموتور اعمال گردد.
RPM: نشان دهنده دور الکتروموتور در یک دقیقه در روی شفت خروجی می باشد.
KW: مقدار توان الکتروموتور را نشان می دهد.

نکته: اگر روی الکتروموتوری نوشته شده بود 380/220 =V معنی آن این است که این موتور الکتریکی در شبکه برق 110 ولت که در برخی از کشورها مورد استفاده قرار می گیرد باید به صورت مثلث و در کشورهایی که ولتاژ 220 ولت ( ولتاژ بین یک فاز و نول) دارند مثل ایران باید بصورت ستاره بسته شود.

IP: میزان حفاظت الکتروموتور در مقابل گرد و غبار و .. طبق جدول زیر می باشد.

انواع حفاظتها طبق استاندارد DIN 40050

IP00: باز بدون حفاظت در مقابل تماس با اجسام خارجی و آب
IP10: محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجی - محافظ در مقابل آب
IP11: محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجی - محفوظ در مقابل آب
IP20: محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط بدون حفاظ در مقابل آب
IP21: محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط - ضد آب
IP22: محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط –محفوظ در مقابل ترشح آب بطور عمودی یامایل با زاویه بیشتر از 30 درجه نسبت به افق
IP30: محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن – بدون محافظت در مقابل آب
IP31: محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن - ضدآب
IP32: محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن - محفوظ در مقابل ترشح آب بطور عمودی یا مایل با زاویه بیشتر از 30 درجه نسبت به افق
IP40: در مقابل کلیه موارد فوق به غیر از عمق