وقتی ولتاژ کاهش می‌یابد، موتور، به عنوان هسته اصلی یک درایو الکتریکی، دستخوش یک سری تغییرات قابل توجه می‌شود. در ادامه، تجزیه و تحلیل دقیقی از این تغییرات ارائه شده است که برای کمک به درک بهتر تأثیر کاهش ولتاژ بر عملکرد و شرایط عملیاتی موتور طراحی شده است.
۱. تغییرات جاری
توضیح اصل: طبق قانون اهم، رابطه بین جریان I، ولتاژ U و مقاومت R به صورت I=U/R است. در موتورهای الکتریکی، مقاومت R (عمدتاً مقاومت استاتور و مقاومت روتور) معمولاً تغییر زیادی نمی‌کند، بنابراین کاهش ولتاژ U مستقیماً منجر به افزایش جریان I می‌شود. برای انواع مختلف موتورهای الکتریکی، تغییر جریان مشابه مقاومت استاتور خواهد بود. برای انواع مختلف موتورها، جلوه‌های خاص تغییرات جریان ممکن است متفاوت باشد.
عملکرد خاص:
موتورهای DC: موتورهای DC بدون جاروبک (BLDC) و موتورهای DC دارای جاروبک، در صورت ثابت ماندن بار، با کاهش ولتاژ، افزایش قابل توجهی در جریان خود تجربه می‌کنند. دلیل این امر این است که موتور برای حفظ گشتاور خروجی اصلی به جریان بیشتری نیاز دارد.
موتورهای AC: برای موتورهای آسنکرون، اگرچه موتور هنگام کاهش ولتاژ به طور خودکار سرعت خود را برای مطابقت با بار کاهش می‌دهد، اما در صورت افزایش بار یا تغییر سریع بار، جریان ممکن است همچنان افزایش یابد. در مورد موتور سنکرون، اگر بار هنگام کاهش ولتاژ بدون تغییر باقی بماند، جریان از نظر تئوری تغییر زیادی نخواهد کرد، اما اگر بار افزایش یابد، جریان نیز افزایش می‌یابد.
۲. تغییر گشتاور و سرعت
تغییر گشتاور: کاهش ولتاژ معمولاً منجر به کاهش گشتاور موتور می‌شود. دلیل این امر این است که گشتاور متناسب با حاصلضرب جریان و شار است و هنگامی که ولتاژ کاهش می‌یابد، اگرچه جریان افزایش می‌یابد، اما شار ممکن است به دلیل کمبود ولتاژ کاهش یابد و در نتیجه گشتاور کلی کاهش یابد. با این حال، در برخی موارد، مانند موتورهای DC، اگر جریان به اندازه کافی افزایش یابد، ممکن است کاهش شار را تا حدی جبران کند و گشتاور را نسبتاً پایدار نگه دارد.
تغییر سرعت: برای موتورهای AC، به ویژه موتورهای آسنکرون و سنکرون، کاهش ولتاژ مستقیماً منجر به کاهش سرعت می‌شود. دلیل این امر این است که سرعت موتور به فرکانس منبع تغذیه و تعداد جفت قطب‌های موتور مربوط می‌شود و کاهش ولتاژ بر قدرت میدان الکترومغناطیسی موتور تأثیر می‌گذارد که به نوبه خود سرعت را کاهش می‌دهد. برای موتورهای DC، سرعت متناسب با ولتاژ است، بنابراین با کاهش ولتاژ، سرعت نیز به همان نسبت کاهش می‌یابد.
سوم، راندمان و گرما
راندمان پایین‌تر: ولتاژ پایین‌تر منجر به راندمان پایین‌تر موتور می‌شود. زیرا موتور در ولتاژ پایین‌تر برای حفظ توان خروجی به جریان بیشتری نیاز دارد و افزایش جریان باعث افزایش تلفات مسی و آهنی موتور شده و در نتیجه راندمان کلی را کاهش می‌دهد.
افزایش تولید گرما: به دلیل افزایش جریان و کاهش راندمان، موتورها در حین کار گرمای بیشتری تولید می‌کنند. این امر نه تنها باعث تسریع فرسودگی و ساییدگی موتور می‌شود، بلکه ممکن است باعث فعال شدن دستگاه محافظت در برابر گرمای بیش از حد و در نتیجه خاموش شدن موتور شود.
四، تأثیر بر عمر موتور
کار طولانی مدت تحت ولتاژ ناپایدار یا محیط ولتاژ پایین، عمر مفید موتور را به طور جدی کاهش می‌دهد. زیرا کاهش ولتاژ ناشی از افزایش جریان، نوسانات گشتاور، افت سرعت و کاهش راندمان و سایر موارد باعث آسیب به ساختار داخلی و عملکرد الکتریکی موتور می‌شود. علاوه بر این، افزایش تولید گرما نیز روند فرسودگی مواد عایق موتور را تسریع می‌کند.
اقدامات متقابل
برای کاهش تأثیر کاهش ولتاژ بر موتور، می‌توان اقدامات زیر را انجام داد:
بهینه سازی سیستم منبع تغذیه: اطمینان حاصل کنید که ولتاژ شبکه منبع تغذیه پایدار است تا از تأثیر نوسانات ولتاژ بر موتور جلوگیری شود.
انتخاب موتورهای مناسب: در طراحی و انتخاب نوسانات ولتاژ، عوامل انتخاب موتورهایی با طیف وسیعی از تطبیق ولتاژ را به طور کامل در نظر بگیرید.
نصب تثبیت‌کننده ولتاژ: برای حفظ پایداری ولتاژ، تثبیت‌کننده ولتاژ یا تنظیم‌کننده ولتاژ را در ورودی موتور نصب کنید.
تقویت تعمیر و نگهداری: بازرسی و نگهداری منظم موتور برای شناسایی و رسیدگی به موقع به مشکلات احتمالی به منظور افزایش عمر مفید موتور.
به طور خلاصه، تأثیر کاهش ولتاژ بر موتور چند وجهی است، از جمله تغییرات جریان، تغییرات گشتاور و سرعت، مشکلات راندمان و گرما و تأثیر بر عمر موتور. بنابراین، در کاربردهای عملی باید اقدامات مؤثری برای کاهش این اثرات انجام شود تا عملکرد ایمن و پایدار موتور تضمین شود.
زمان ارسال: ۸ آگوست ۲۰۲۴