گشتاور چیست

بار ها در موارد متفاوت و مختلف ممکن است کلمه گشتاور به گوش ما خورده باشد. اما شاید ندانیم که اصلا این کلمه چه معنایی دارد. به عبارتی می توانیم در پاسخ به سوال گشتاور چیست بگوییم که گشتاور نیرویی است که به صورت مدور ( دایره ای – چرخشی) چیزی را به گردش در میاورد. توجه داشته باشید که ما هر نیرویی را نمی توانیم به عنوان گشتاور بشناسیم. برای مثال وقتی می گوییم گشتاور راه اندازی، یعنی نیرویی که در هنگام راه اندازی، موتور را به صورتی چرخشی به حرکت در میاورد.

یک مثال از گشتاور

فرض کنید که یک پمپ را از موتور جدا کرده اید و قصد دارید تا شفت موتور را با دست بچرخانید. تا زمانی که موتور داخل آب نباشد شما قادر خواهید بود تا به سادگی شفت را با دست بچرخوانید. بنابراین دست شما قادر است تا گشتاور لازم را ایجاد کند.

حال بیایید تا فرض کنیم که شما پمپ را داخل آب قرار داده اید و می خواید شفت را بچرخوانید. در این حالت احتمالا یا نتوانید پمپ را بچرخوانید و یا به سختی بتوانید این کار را انجام دهید.پس در این شرایط دیگر دست شما قادر نیست تا گشتاور لازم را ایجاد کند.

اکنون تصور کنید که در مثال قبلی از یک آچار استفاده کرده ایم. اگر طول آچار مناسب باشد قاعدتا شما قادر خواهید بود تا مجددا نیرو و گشتاور لازم را ایجاد کنید. گرچه شما همان نیروی قبلی را وارد می کنید اما به دلیل ایجاد فاصله موفق شدید تا مجددا گشتاور را ایجاد کنید. پس می توانیم بگوییم که گشتاور معادل است با نیرو ضرب در فاصله، که این فرمول را در تصویر بالا ملاحظه می کنید.

واحد اندازه گیری گشتاور نیز نیوتون – متر است. یعنی اگر می خواهید گشتاور را افزایش دهید می بایست یا نیرو را افزایش دهید و یا این که فاصله را بیشتر کنید. البته به میزان گشتاور مورد نظر، می توانید هر دو عامل یعنی فاصله و نیرو را با هم افزایش دهید.

گشتاور موتور چیست؟

یکی از پارامترهای مهم در موتورهای الکتریکی سه فاز، گشتاور آن است. گاها ممکن است که این پارامتر بر روی پلاک موتور درج شود(البته این موضوع ثابت نیست).البته اگر عبارت Torque یا گشتاور را بر روی پلاک الکتروموتور ملاحظه نکردید اصلا جای نگرانی نیست. زیرا به سادگی و تنها با استفاده از فرمول زیر می توانید گشتاور موتور را محاسبه نمایید.

فرمول محاسبه گشتاور موتور: دور / کیلووات * ۹۵۵۰٫ یعنی عدد ۹۵۵۰ را ضرب در مقدار کیلووات کرده و سپس عدد به دست آمده را تقسیم بر دور موتور نمایید.

برای مثال اگر یک موتور توانش ۳۰KW باشد و ۱۴۲۰ دور باشد گشتاور نامی آن طبق فرمول به این شکل خواهد بود:

۹۵۵۰ * ۳۰ / ۱۴۲۰ = ۲۰۰

این مقدار، گشتاور نامی الکتروموتور خواهد بود. پس اگر مقدار بار و یا هر عامل دیگری تغییر کند، گشتاور نیز تغییر خواهد کرد. برای مثال اگر سرعت را توسط اینورتر تغییر دهید، این مقدار تغییر خواهد یافت.

مشخصه گشتاور موتور ۳ فاز

منحنی گشتاور سرعت، فاکتوری است که برای بررسی رفتار و انتخاب صحیح الکتروموتور مورد توجه قرار می گیرد.درتصویر زیر نمونه ای ازین منحنی ها را ملاحظه می فرمایید. این منحنی، مشخصه گشتاور سرعت الکتروموتور ۳ فاز قفس سنجابی کلاس NEMA B است که پر کاربردترین نوع در میان موتور های سه فاز می باشد.

در تصویر بالا ملاحظه می فرمایید که از هنگام شروع راه اندازی تا زمان رسیدن به دور نامی، گشتاور الکتروموتور تغییر می کند. اجازه دهید تا در مورد نقاط مشخص شده بر روی نمودار بیشتر صحبت کنیم:

• گشتاور راه اندازی چیست

گشتاور راه اندازی که در نقطه A نمایان میشود، نیرویی است که در هنگام راه اندازی تک ضرب الکتروموتور، تولید می گردد. در تصویر بالا این مقدار ۱۵۰% گشتاور نامی می باشد.البته امکان دارد پاسخگوی راه اندازی برخی بارهای بسیار سنگین نباشند.این بارهای سنگین می تواند بارهایی مانند پرس ضربه ای یا پمپ چاه نفت باشد.

در موارد این چنینی می بایست از الکتروموتورهایی استفاده کنیم که یا به لحاظ قدرت،از رنج بالاتری برخوردار باشند و یا اینکه از الکتروموتورهای با کلاس قفس روتور خاص که گشتاور راه اندازی بالایی دارند استفاده نماییم. برای مثال در تصویر زیر یک الکتروموتور را ملاحظه می کنید که با کلاس طراحی روتور NEMA D می باشد.گشتاور راه اندازی این الکتروموتور به ۳۰۰% نیز میرسد.این میزان حدودا دو برابر الکتروموتورهای از کلاس B می باشد.

گشتاور Pull-up

پس از راه اندازی الکتروموتور و بعد از اینکه به اصطلاح موتور دور گرفت، گشتاور موتور مقداری کاهش یافته و سپس افزایش می یابد. در نمودار اول به نقطه B نگاه کنید. البته می بینید که در نمودار دوم (الکتروموتور با کلاس D) ما چنین نقطه ای برای گشتاور نداریم و بعدا از استارت، گشتاور الکتروموتور به صورت مداوم کاهش می یابد.

گشتاور ماکزیم

گشتاور نقطه C را گشتاورماکزیمم می نامند.این نیرو، حداکثر گشتاوری است که الکتروموتور قادر است تا تحت ولتاژ و فرکانس نامی ارائه دهد. نقطه A را در نمودار نخست ملاحظه فرمایید. این گشتاور در حدود ۷۵% سرعت سنکرون تولید می شود که مقدار آن ۲۰۰% گشتاور نامی می باشد. البته همان گونه که ملاحظه می کنید در نمودار دوم (الکتروموتور با کلاس D) این گشتاور در همان لحظه استارت تولید می شود.

گشتاور نامی چیست

گشتاور نامی که در نقطه D معین شده، مقدار گشتاور الکتروموتور در سرعت و شرایط نامی است و عموما بر روی پلاک الکتروموتور درج می گردد.

بار گشتاور ثابت و گشتاور متغیر

در بخش های بالا به حد و حدود و ظرفیت گشتاور موتور الکتریکی پرداختیم.این در حالی  است که امکان دارد تمام این ظرفیت زیر بار قرار نگیرد.

معمولا گشتاور مورد نیاز بار تابع سرعت چرخش آن تجهیز می باشد. سرعت چرخش الکتروموتور چون در فاز راه اندازی به تدریج افزایش می یابد، گشتاور مورد نیاز بار نیز متناسب با سرعت تغییر می نماید.

البته این امر فقط در هنگام راه اندازی نیست. امکان دارد که سرعت الکتروموتور بعد از راه اندازی هم با روش های مختلف تغییر یابد. برای مثا به وسیله اینورتر یا الکتروموتور های دالاندر.

هر چیزی را که الکتروموتور به چرخش در آورد را بار می نامیم. اغلب بار ها را می توانیم در ۲ دسته جای دهیم: بار گشتاور ثابت و بار گشتاور متغیر.

بار گشتاورمتغیر (Variable Torque)

فن ها و پمپ های سانتریفیوژ را بار گشتاور متغیر می گوییم. زیر سرعت آنها اگر تغییر یابد، گشتاور مورد نیاز و توان مصرفی آنهاز نیز به شدت تغییر می یابد.

>>> اینورتر آسانسور <<<

بار گشتاور ثابت (Constant Torque)

بارهایی همانند کمپرسور، بالابر، جرثقیل، نوار نقاله، اکسترودر و … را بار گشتاور ثابت می نامیم. زیرا گشتاورشان در سرعت های مختلف تقریبا ثابت است و یا به اصطلاح گشتاور تابع سرعت نیست .