چرا باید روتور شیار عمیق را برای موتور آسنکرون قفس سنجابی انتخاب کنیم؟

با رواج منبع تغذیه فرکانس متغیر، مشکل راه اندازی موتورها به راحتی قابل حل شده است، اما برای منابع تغذیه معمولی، راه اندازیروتور قفس سنجابیموتورهای آسنکرون همیشه یک مشکل بوده‌اند. از تجزیه و تحلیل عملکرد راه‌اندازی و کارکرد موتورهای آسنکرون، می‌توان دریافت که برای افزایش گشتاور راه‌اندازی و کاهش جریان در حین راه‌اندازی، مقاومت روتور باید بزرگتر باشد؛ در حالی که وقتی موتور در حال کار است، برای کاهش تلفات مسی روتور و بهبود راندمان موتور، مقاومت روتور باید کوچکتر باشد؛ این آشکارا یک تناقض است.
برای موتورهای روتور سیم‌پیچی شده، از آنجایی که مقاومت می‌تواند در هنگام راه‌اندازی به صورت سری متصل شود و سپس در حین کار برداشته شود، این نیاز به خوبی برآورده می‌شود. با این حال، موتور آسنکرون روتور سیم‌پیچی شده دارای ساختار پیچیده، هزینه بالا و نگهداری نامناسب است که کاربرد آن را تا حدی محدود می‌کند. این امر باعث می‌شود افراد از شکل شیار روتور قفس سنجابی شروع کنند.موتور آسنکرونو سعی کنید از «اثر پوستی» برای رسیدن به هدف مقاومت راه اندازی بزرگ و مقاومت کم در حین کار استفاده کنید. موتورهای روتور شیار عمیق و روتور قفس سنجابی دوبل این عملکرد راه اندازی را دارند. امروز، بیایید در مورد موتورهای روتور شیار عمیق صحبت کنیم.

موتور آسنکرون شیار عمیق

به منظور افزایش اثر پوستی، شکل شیار روتور موتور آسنکرون شیار عمیق، عمیق و باریک است و نسبت عمق شیار به عرض شیار در محدوده 10-12 است. هنگامی که جریان از میله‌های روتور عبور می‌کند، شار نشتی متصل به پایین میله‌ها بسیار بیشتر از شار نشتی متصل به دهانه شیار است. بنابراین، اگر میله‌ها به عنوان تعدادی هادی کوچک که در امتداد ارتفاع شیار به صورت موازی متصل شده‌اند، در نظر گرفته شوند، هادی‌های کوچک نزدیک‌تر به پایین شیار، راکتانس نشتی بزرگتری دارند و هرچه به دهانه شیار نزدیک‌تر باشند، راکتانس نشتی کوچکتر است.
در هنگام شروع، از آنجایی که فرکانس جریان روتور بالا و راکتانس نشتی بزرگ است، توزیع جریان در هر هادی کوچک به راکتانس نشتی بستگی خواهد داشت. هرچه راکتانس نشتی بزرگتر باشد، جریان نشتی کوچکتر است. به این ترتیب، تحت عمل همان پتانسیل القا شده توسط شار مغناطیسی اصلی شکاف هوایی، چگالی جریان نزدیک به پایین شکاف در میله‌ها بسیار کوچک خواهد بود و هرچه به دهانه شکاف نزدیکتر باشد، چگالی جریان بزرگتر است.
به دلیل اثر پوستی، پس از اینکه بیشتر جریان به قسمت بالایی میله هادی فشرده شد، نقش میله هادی در پایین شیار بسیار کوچک می‌شود، که معادل کاهش ارتفاع و سطح مقطع میله هادی است، بنابراین مقاومت روتور افزایش می‌یابد و نیاز به مقاومت زیاد در هنگام شروع را برآورده می‌کند. هنگامی که موتور روشن می‌شود و موتور به طور عادی کار می‌کند، به دلیل فرکانس پایین جریان روتور، راکتانس نشتی سیم‌پیچ روتور بسیار کوچکتر از مقاومت روتور است، بنابراین توزیع جریان در هادی‌های کوچک فوق‌الذکر عمدتاً توسط مقاومت تعیین می‌شود.

از آنجایی که مقاومت هر هادی کوچک برابر است، جریان در میله هادی به طور مساوی توزیع می‌شود، بنابراین اثر پوستی اساساً از بین می‌رود و مقاومت میله هادی روتور دوباره کوچک‌تر می‌شود و به مقاومت DC نزدیک می‌شود. می‌توان مشاهده کرد که عملکرد عادی مقاومت روتور به طور خودکار کاهش می‌یابد و در نتیجه اثر کاهش تلفات مس و بهبود راندمان حاصل می‌شود.
اثر پوستی چیست؟

اثر پوستی، اثر پوستی نیز نامیده می‌شود. هنگامی که جریان متناوب از رسانا عبور می‌کند، جریان روی سطح رسانا متمرکز می‌شود. این پدیده اثر پوستی نامیده می‌شود. هنگامی که جریان یا ولتاژ در رسانا با الکترون‌های فرکانس بالاتر هدایت می‌شود، به جای اینکه به طور مساوی در سطح مقطع کل رسانا توزیع شود، روی سطح کل رسانا جمع می‌شود.

اثر پوستی نه تنها بر مقاومت روتور، بلکه بر راکتانس نشتی روتور نیز تأثیر می‌گذارد. از مسیر شار نشتی شیار، می‌توان دریافت که جریان عبوری از یک هادی کوچک، فقط شار نشتی را از هادی کوچک به شیار تولید می‌کند، اما نه از هادی کوچک به پایین شیار، زیرا دومی هیچ ارتباطی با جریان ندارد. به این ترتیب، برای جریان یکسان، هر چه به پایین شیار نزدیک‌تر باشیم، شار نشتی بیشتری تولید می‌شود و هر چه به شیار نزدیک‌تر باشیم، شار نشتی کمتری تولید می‌شود. می‌توان مشاهده کرد که وقتی اثر پوستی جریان را در هادی به شیار فشار می‌دهد، شار نشتی شیار تولید شده توسط همان جریان کاهش می‌یابد، بنابراین راکتانس نشتی شیار کاهش می‌یابد. بنابراین، اثر پوستی مقاومت روتور را افزایش داده و راکتانس نشتی روتور را کاهش می‌دهد.

قدرت اثر پوستی به فرکانس جریان روتور و اندازه شیار بستگی دارد. هرچه فرکانس بالاتر و شیار عمیق‌تر باشد، اثر پوستی قابل توجه‌تر خواهد بود. برای یک روتور یکسان، اگر فرکانس متفاوت باشد، اثر پوستی متفاوت خواهد بود و پارامترهای روتور نیز متفاوت خواهند بود. به همین دلیل، مقاومت روتور و راکتانس نشتی در طول عملکرد عادی و راه‌اندازی باید کاملاً از هم متمایز باشند و نباید با هم اشتباه گرفته شوند. برای فرکانس یکسان، اثر پوستی روتورهای شیار عمیق بسیار قوی است، اما اثر پوستی همچنین تا حدودی بر روتورهای قفس سنجابی با ساختار معمولی تأثیر می‌گذارد. بنابراین، حتی برای یک روتور قفس سنجابی با ساختار معمولی، پارامترهای روتور در هنگام راه‌اندازی و بهره‌برداری باید جداگانه محاسبه شوند.
راکتانس نشتی روتور شیار عمیقموتور آسنکرون، به دلیل شکل شیار عمیق روتور، توسط اثر پوستی کاهش می‌یابد، اما پس از کاهش، راکتانس نشتی روتور هنوز بزرگتر از روتور قفس سنجابی معمولی است. بنابراین، ضریب توان و حداکثر گشتاور موتورهای شیار عمیق کمی کمتر از موتورهای قفس سنجابی معمولی است.