مقدمه
در اکثر کارخانجات و صنایع در سراسر جهان از موتورهای القائی (اندوکسیونی) استفاده میشود، به خصوص در مواقعی که به موتور نسبتاً بزرگی نیاز داشته باشیم از موتورهای القائی سه فاز استفاده میگردد. این موتورها دارای مزایای زیر هستند.
الف: قابلیت اطمینان آنها زیاد است.
ب: ارزان هستند.
ج: ساخت آنها ساده است.
این موتورها را اصولاً فراریس در سال 1885 اختراع نمود اما نام تسلا که در سال 1886 تئوری این موتورها را بیان نمود بیشتر به چشم می‌خورد.
ساختمان موتورهای القائی CONSTRUCTION
موتورهای القائی سه فاز از دو قسمت اساسی تشکیل شدهاند:
الف: قسمت ثابت به نام استاتور
ب: قسمت دوار به نام رتور
استاتور موتورهای القائی سه فاز
استاتور این گونه ماشینها حاوی شیارهائی میباشد که درون آنها سیم پیچی سه فازی جاسازی شده و با توجه به نحوه این سیم پیچی، موتورهای القائی سه فاز دوقطبی، 4 قطبی 6 قطبی و ... حاصل می‌گردند.
فی‌المثل می‌توان گفت که در موتور 4 قطبی دو قطب مثبت (شمال) و دو قطب منفی (جنوب) وجود دارد.
رتور موتورهای القائی سه فاز
رتورهای متداول در این گونه ماشینها به قرار زیر است:
الف: رتور قفس سنجابی ساده
ب: رتور قفس سنجابی مضاعف
ج: رتور سیم پیچی شده
رتور قفس سنجابی ساده
متداولترین رتور برای موتورهای القائی سه فاز همین رتور قفس سنجابی ساده میباشد، زیرا شباهت زیادی به قفس سنجاب دارد. این گونه رتورها از میله‌های مسی تشکیل شده که در شیارهای رتور جاسازی می‌شوند و همان‌طور که در شکل پیداست بدنه رتور (قسمت فلزی) که به صورت مورق ساخته میگردد نشان داده شده است.
رتور قفس سنجابی مضاعف
در برخی از موتورهای القائی سه فاز رتورهائی از نوع قفس سنجابی مضاعف وجود دارد و این گونه رتورها از دو سری میله تشکیل شدهاند.
الف: سری اول میله‌ها از نوع برنج بوده و در نزدیک سطح رتور تعبیه میشود و به میله‌های خارجی موسوم‌اند.
ب: سری دوم میله‌ها از جنس مس بوده و در زیر سری اول و در داخل شیارهای رتور نصب می‌گردند و به میله‌های داخلی موسوم‌اند.
باید خاطرنشان ساخت که:
الف: مقاومت میله‌های برنجی یا میله‌های خارجی (سری اول) از مقاومت میله‌های مسی (سری دوم) بیشتر است.
ب: چون میله‌های مسی یا میله‌های داخلی (سری دوم) به هم نزدیک‌تر هستند لذا راکتانس نشتی آنها نسبت به میله‌های برنجی (میله‌های خارجی) بیشتر خواهد بود برای آنکه بهتر درک کنیم چرا رتور قفس سنجابی مضاعف مشخصه موتور را بهبود می‌بخشد به مطالب زیر توجه می‌کنیم:
الف: فرکانس جریان رتور در لحظات راه‌اندازی زیاد است (معادل فرکانس منبع تغذیه موتور) وقتی سرعت موتور زیاد شد فرکانس جریان رتور کم میشود (نزدیک صفر)
ب: در راه‌اندازی میله‌های خارجی جریان بیشتری می‌کشند زیرا کل اَمپدانس آنها کمتر است و چون R در میله‌های خارجی از X بیشتر است لذا ضریب توان مدار بالا است و ترکیبی از جریان زیاد و ضریب توان بالا گشتاور یا کوپل راه‌اندازی نسبتاً خوبی ایجاد می‌کند.
ج: در سرعتهای بالا تمامی جریان از میله‌های داخلی عبور می‌کند و در فرکانسهای کم از راکتانس این میله‌ها می‌توان صرف‌نظر کرد و مشخصه خوبی در سرعتهای بالا پدیدار میشود.
رتورهای سیم پیچی شده
در این گونه رتورها در شیارهای رتور سیم پیچ تعبیه شده است و می‌توان در این گونه رتورها مقاومت خارجی از طریق حلقه‌های لغزان به سیم پیچ‌های رتور متصل ساخت و به این گونه مقاومتهای خارجی گاهی رئوستای حلقه‌های لغزان نیز گفته میشود.
در این گونه اتصالات به راحتی می‌توان مقاومت رتور را تغییر داد و مشخصه جالبی در لحظات راه‌اندازی و بهره‌برداری از ماشین بدست آورد.
در شکل زیر شمای ساده این گونه رتورها را نشان می‌دهد و باید در این گونه رتورها نکات زیر را به خاطر داشت.
الف: سیم پیچ این گونه رتورها نیز باید سه فاز باشد
ب: تعداد قطبهای حاصله از این گونه سیم پیچ باید با تعداد قطبهای حاصله در استاتور مساوی باشد.
ج: تعداد شیارهای رتور و استاتور باید یکسان باشند.
مفاهیم میدان گردنده ROTATING FIELD CONCEPT
قبل از اینکه وارد تئوری مربوط به عملکرد موتورهای القائی سه فاز گردیم باید درباره مفاهیم میدان گردنده صحبت کنیم. برای درک بهتر استاتور را در نظر می‌گیریم که به صورت دو قطبی سیم پیچی شده است (شکل الف) ولتاژهای اعمال شده به هر فاز استاتور نیز در این شکل نشان داده شده است. در شکلهای a، b، c و d استاتور را همراه با میدان مغناطیسی حاصله در زمانهای مختلف نشان داده‌ایم و این میدانها مربوط به زمانهای
تا در شکل (ب) میباشد.
در این بحث فرض بر آن است که نحوه اتصال سیم پیچ سه فاز استاتور به صورت ستاره (Y) باشد یعنی سرهای
، ، به هم متصل‌اند و سرهای A، B و C ترمینال خروجی ماشین را تشکیل میدهند.
در اینجا متذکر می‌شویم که هر گاه
مثبت باشد به معنی آن است کهA نسبت به مثبت است یعنی جریان از A وارد صفحه کاغذ شده و از خارج میگردد.
زمانهای
تا در (شکل ب) طوری انتخاب شدهاند که تحلیل مسأله را ساده سازند تا میدان گردنده بهتر تفهیم گردد.
در زمان
، و مثبت‌اند و ماکزیمم منفی است در اینجا حالت جهت جریان در سیم پیچ‌ها مطابق شکل a بوده و میدان دو قطبی مطابق شکل a خواهد بود (با استفاده از قانون دست راست).
در زمان
، ماکزیمم مثبت است و منفی هستند و این حالت مترادف با جابجائی 60 درجه الکتریکی است. جهت جدید جریانها و میدان گردنده در شکل b رسم شدهاند می‌بینیم که میدان گردنده نیز 60 درجه در جهت عقربه ساعت (CW) نسبت به وضعیت چرخیده است. البته اگر استاتور 4 قطبی فرض میشود میدان 30 درجه می‌چرخید ولی در شکل الف فقط سیستم دو قطبی را مد نظر داشته‌ایم