طراحی سیم پیچی های با تلفات کم برای موتورهای القایی - بهینه سازی شکل و آرایش سیم پیچ

موتورهای القایی قلب تپنده بسیاری از صنایع و کاربردهای تجاری هستند،اما سهم قابل توجهی از مصرف انرژی الکتریکی را به خود اختصاص می دهند. بخش عمده ای از تلفات انرژی در این موتورها، به ویژه در شرایط کار با بار جزئی، در سیم پیچی های استاتور رخ می دهد. این تلفات عمدتا شامل تلفات مسی (I²R) و تلفات اضافی بار می باشد که تحت تاثیر پدیده های پیچیده ای چون اثر مجاورت (Proximity Effect) و اثر پوستی (Skin Effect) قرار دارند. این مقاله به بررسی استراتژی های نوین در طراحی سیم پیچی ها با هدف کمینه سازی این تلفات می پردازد. تمرکز اصلی بر بهینه سازی شکل و آرایش سیم پیچ (Winding Configuration) از طریق استفاده از هارمونیک های فازور (Phase Belt Harmonics)، بهینه سازی شکاف شیار (Slot Opening)، و به کارگیری آرایش های پیشرفته ای مانند سیم پیچی های با شکست گام توزیع شده (Distributed Chorded Windings) و سیم پیچی های فرکتال (Fractal Windings) است. نتایج شبیه سازی های میدان الکترومغناطیسی (با استفاده از روش اجزای محدود - FEM) و داده های تجربی نشان می دهند که بهینه سازی هندسی سیم پیچی می تواند تلفات مسی را تا ۱۵٪ و تلفات اضافی بار را تا ۳۰٪ در مقایسه با طراحی های متعارف کاهش دهد، که منجر به بهبود چشمگیر راندمان، کاهش دمای کارکرد و افزایش طول عمر موتور می شود.

کلیدواژه ها:

موتور القایی ، طراحی سیم پیچی ، تلفات مسی ، تلفات اضافی بار ، اثر مجاورت ، اثر پوستی ، بهینه سازی شکل ، راندمان