سیم پیچی موتور بالابر

بررسی تکامل سیم پیچی بالابر

سیم پیچی موتور بالابر :توسعۀ فناوری باعث ایجاد تغییرات زیادی در موتورهای برقی بالابرها شده است؛ این تغییرات که اغلب به سیم پیچی بالابر ختم می شود، باعث افزایش کارایی و در عین حال کاهش مصرف انرژی در آنها شده است. در ادامه دو گروه اصلی از موتورها را بررسی می کنیم:

_ موتورهای راه اندازی مستقیم که مستقیماً از توان شبکه استفاده می کنند

_ موتورهای کنترل سرعت

موتورهای راه اندازی مستقیم

این موتورها که دارای دو مدل استاتور تک قطبی و چند قطبی هستند، به صورت مستقیم به برق متصل می شوند و امکان محدود کردن جریان گرفته شده و یا تنظیم شتاب موتور را ندارند. در مرحلۀ راه اندازی، موتور برای غلبه بر اصطکاک بار، نیاز به گشتاور حداکثر دارد. نیاز به گشتاور راه اندازی زیاد به همراه جریان هجومی پایین، برای جلوگیری از اضافه بار شدن شبکه توزیع باعث شد که تولیدکنندگان موتورهای بالابر، از موتورهایی استفاده کنند که با موتورهای اولیه هم از نظر مکانیکی و هم الکتریکی تفاوت اساسی داشت.

موتورهای روتور سیم پیچی شده

این موتورها که تا قرن گذشته مورد استفاده قرار می گرفتند، دارای مشخصه هایی همچون مقاومت بسیار کم روتور، جریان راه اندازی بالا و گشتاور راه اندازی پایین هستند. در این حالت، برای به دست آوردن گشتاور مورد نیاز و محدود کردن جریان راه اندازی بالا، از مقاومت روتور استفاده می شود که از طریق حلقه های فاز به سیم پیچی بالابر متصل می شود و در فاز شتاب گیری موتور، از موتور جدا می شود. به این ترتیب، جریان مورد نیاز در راه اندازی، به طور قابل توجهی کاهش و به همین شکل، گشتاور موتور افزایش می یابد. طبیعی است که این نوع موتور هرچند عملکرد خوب بالابر را تضمین می کند، در عین حال، نصب پر هزینه و پیچیده ای دارد و به همین دلیل است که یافتن راه حل های ساده تر و ارزان تر در کانون توجه است.

---

حتما مقاله جامع سیم پیچی را مطالعه کنید.

---

موتورهای آسنکرون قفس سنجابی با یک سیم پیچی بالابر

این موتورها محبوب ترین و پر کاربردترین موتورها هستند چرا که مقاوم هستند، نصب ساده ای دارند و در عین حال ارزان هستند. اولین موتور، قفس سنجابی شش قطب است که دارای شش قطب در ابتدا و چهار قطب در انتها است اما برای بالا بردن مصالح استفاده نمی شود. اینها موتورهای صنعتی بوده که دارای قفس مسی هستند و معایبی از جمله جریان های راه اندازی بالا و گشتاور راه اندازی محدود دارند.

مشکلات آنها بسیار شبیه به موتورهای حلقه ای یا روتور سیم پیچی شده است و نمی توان جریان راه اندازی آنها را کاهش یا گشتاور راه اندازی را افزایش داد. تنها مزیت این موتورها ارزان بودن آنها است. بعدها، موتورهای خاصی برای بالا بردن مصالح استفاده شد که تفاوت اصلی آنها با موتورهای قبلی، در قفس آنها بود که از آلیاژ فلزی ساخته شده تا امپدانس روتور را بیشتر کند. در این موتورها جریان راه اندازی به 3.54.5 کاهش یافته، در حالی که گشتاور آغازین 22.5 است. تنها نقطه ضعف آنها تغییر سرعت موتور از حالت بی باری تا باردار بودن موتور است که معمولاً 810٪ و در بعضی موارد بیشتر از این مقدار است.

موتورهای قفس سنجابی با دو سیم پیچی بالابر

به منظور سهولت حرکت موتور و افزایش سرعت توقف، از اوایل دهۀ 50 موتورهایی با استاتور دو قطبی و موتور دالاندر 4/8قطب استفاده شد. در این شرایط از سیم پیچ کم قطب برای راه اندازی استفاده می شود و سیم پیچی بالابر که تعداد قطب بیشتری داشته در فاصله مشخصی از کف قرار داده می شود، در نتیجه سرعت در هنگام نزدیک شدن به لحظۀ توقف کاهش می یابد و باعث می شود توقف راحت تر صورت بگیرد. این موتورها امکان ساخت بالابرهایی با راه اندازی مستقیم تا حداکثر سرعت 0.81 متر بر ثانیه را فراهم کردند. برای سرعت های بالاتر و سهولت حرکت، از مقاومت استاتور استفاده می شود که معمولا در راه اندازی در سیم پیچ کم قطب و در سرعت پایین در سیم پیچ با قطب بالاتر درج می شود. این مقاومت ها باید پس از خاتمه مراحل شتاب موتور برداشته شوند که همین امر سبب می شود کنترل آنها سخت تر شود و اتلاف گرما بالاتر برود.

---

میتوانید مقاله سیم پیچی موتور دالاندر را هم مطالعه کنید.

---

موتورهایی با روتور خارجی

از بین بسیاری از انواع موتورهای مورد استفاده در بالابرها، موتورهای روتور خارجی باید به طور جداگانه مورد بررسی قرار گیرند. این موتورها به دلیل ارزان بودن کاملاً موفق عمل کرده اند. ویژگی های الکتریکی این موتورها مشابه موتورهای معمولی است؛ اما از نظر مکانیکی، یک سیم پیچی استاتور داخلی دارند و یک بخش دوار بیرونی که همزمان به عنوان روتور دیستک ترمز و چرخ هرزه گرد عمل می کنند تا شتاب و ترمزگیری را محدود کند. آنها مانند موتورهای سنتی با سیم پیچی بالابر یک یا دو قطبی ساخته شده اند، اما در سیستم هایی که توقف عملیات زیاد است دیسک و روتور داغ شده و اصطکاک آن افزایش می یابد و سبب بروز مشکلاتی در ترمز گرفتن می شود. در موتور های جدید، شیوۀ کار تغییر کرده و از چرخ دنده استفاده می شود تا عملیات ترمز گیری راحت تر شود.

موتورهایی با سرعت کنترل شده

هنگامی که سرعت بالابر از 1 متر بر ثانیه بیشتر شود از موتورهایی با سرعت کنترل شده استفاده می شوند به گونه ای که در هر لحظۀ شروع حرکت و ترمز، عملکرد موتور هموارتر می شود و موتور به تدریج شتاب می گیرد و یا کند می شود.

موتورهای قفس سنجابی ACVV

همزمان با ظهور کنترلرهای الکترونیکی برای موتورهای DC، کنترلرهای ACVV موتورهای آسنکرون قفس سنجابی برای بالابرها طراحی شد که در حالت یک سرعته با چهار یا شش قطب و دو سرعته با 4 یا 16 قطب ساخته می شود. این نوع کنترلر برای منابع تغذیه ای استفاده می شود که سرشار از هارمونیک است و کنترل سرعت، با کار بر روی لغزش روتور حاصل می شود و انرژی ترمز سیستم در روتور تلف می شود. در نتیجه، یک موتور معمولی آسنکرون برای بالابر، سرو صدای بسیاری داشته و گرمای زیادی تولید می کند. در برخی موارد برداشتن قفس روتور که در آن میله های قفس روتور شکسته می شود هم باعث افزایش حرارت می شود. به منظور غلبه بر این اشکالات، موتورهایی که در بالا توضیح داده شد، کمی تغییر کرده و روتور آنها از قفس های مسی مخصوصی ساخته شد و چندین سیستم عایق برای سیم پیچی بالابر تعبیه شده و همچنین سیستم های خنک کننده آنها پیشرفت کرده است. از لحاظ مفهومی این موتورها همان موتورهای بدون کنترل برای بالابرها بوده، اما ویژگی های ساختاری آنها در استاتور و روتور بسیار متفاوت است.

---

میتوانید مقاله سیم پیچی موتور سه فاز را هم مطالعه کنید.

---

موتورهای قفس سنجابی VVVF

در اوایل دهۀ 90، رگولاتورهای پیشرفته تر VVVF جایگزین رگولاتورهای ACVV شدند. موتورهایی که دارای امپنداس بالا هستند برای این نوع کنترلر مناسب نبوده و تنها در مدرن سازی از آنها استفاده می شود. تولید کنندگان موتورهای بالابر باید تولید موتورهای کنترل شده و کنترل نشده را در دو خط مجزا به صورت همزمان انجام میدادند. موتورهای اینورتر با دیگر موارد متفاوت است، گرمایش محدودی دارد و نیاز است عایق موتور را افزایش داد.

ویژگی های الکتریکی موتور، بسیار شبیه موتورهای قفس سنجابی مورد استفاده در بالابر است. این موتور ها در 50 _ 60 سال پیش توسط اینورتر کنترل می شدند و عملکرد مطلوب بسیار مشابه موتورهای امروزی را به ارمغان می آوردند. کنترل های VVVF منجر به خرابی عایق در گذر زمان می شدند چراکه ممکن بود در ولتاژ پیک به عایق فشار وارد شود.

پیدا کردن موتورهایی که در 40 یا 50 سال پیش از راه اندازی مستقیم استفاده میکردند کار سختی نیست. این موتورها بعد از چند ماه کار با اینورتر، عایق خود را از دست می دادند و نیاز به تعویض عایق یا سیم پیچی بالابر داشتند. چنانچه برای رفع این مشکلات، اقدامات لازم صورت نگیرد می بایست موتورهای جدید با سیم پیچی بالابر دارای عایق بیشتر تولید شوند که این عایق بین فازها و بین فاز و زمین قرار می گیرد. اما در این صورت در برخی موارد تلفات عایق موتور پس از اندکی کار افزایش پیدا می کند.

کنترل های VVVF قادرند بدون هیچ محدودیت سرعتی موتورهای آسنکرون با جعبه دنده و بدون جعبه دنده را کنترل کنند. همچنین این امکان را دارند در انرژی صرفه جویی قابل توجهی داشته باشند و عملکرد ترمز موتور را بهبود ببخشند.

موتورهای سنکرون مغناطیس دائم

از ابتدای قرن حاضر، برای سرعت های کمتر از 1 متر بر ثانیه، از موتورهای سنکرون بدون جعبه دنده با مغناطیس دائم استفاده شد. در این موتورها از سنگ های مغناطیسی دائم استفاده می شود که معمولاً از جنس نئودیمیم، آهن و بور هستند و ساختار پیچیده تری دارند، می توانند دارای روتور داخلی یا خارجی باشند، ابعاد یکسانی دارند، گشتاورهای بالاتر را مهیا می کنند و فضای زیادی را اشغال نمی کنند. این موتورها از موتورهای آسنکرون گران تر هستند و کنترل آنها پیچیده تر است، اما ویژگی های آنها به گونه ای است که توسط اکثر تولیدکنندگان نسبت به موتورهای کلاسیک آسنکرون ترجیح داده می شوند. کنترل موتورهای مغناطیس دائم، پیچیده تر و گرانتر از موتورهای آسنکرون است. در این موتورها محدودیت سرعت وجود ندارد و معمولاً از آنها برای بالا بردن اشیا با سرعت 0.15 متر بر ثانیه و حتی سرعت های بالای 15 متر بر ثانیه استفاده می شود.

منبع

https://www.elevatorimagazine.com/en/the-evolution-of-lift-engines/

https://www.thespruce.com/calculating-subpanel-loads-1152758