راه اندازی الکتروموتور تک فاز

 

 

روش های راه اندازی موتور الکتریکی تک فاز

 

 

  • انواع موتور الکتریکی تک فاز

الکتروموتور تک فاز به موتورهایی گفته می شود که جهت راه اندازی نیاز به جریان متناوب تک فاز (N,L) دارند. ساختمان داخلی این موتورها از یک قسمت ساکن (استاتور) و یک قسمت گردان (روتور) تشکیل شده است. این موتورها از اندازه های کوچک ۱/۸ hp تا چند اسب بخار حدود ۵ اسب بخار ساخته می شوند.

اصول کار اغلب موتورهای تک فاز مانند موتورهای سه فاز بر خاصیت القایی استوار است. این موتورها به میدان دوار نیاز دارند در موتورهای تک فاز بیشتر در وسایل خانگی استفاده می شود تا صنعت.

الکتروموتور تک فاز را بر اساس ساختمان داخلی و روش راه اندازی به صورت زیر می توان طبقه بندی کرد:

  • الکتروموتور القایی (فاز شکسته- خازن دار- قطب چاک دار)
  • الکتروموتور دفعی (ربولسیونی)
  • الکتروموتور اونیورسال
  • الکتروموتور سنکرون با قطب دائم (رلوکتانسی – هیسترزیسی)


بیشتر بخوانید:

انواع موتور الکتریکی

اساس کار موتور الکتریکی

روش های راه اندازی موتور سه فاز

 راه اندازی ستاره-مثلث موتور سه فاز

راه اندازی موتور با استفاده از اینورتر

 آزمایش و عیب یابی موتور


 

  • سیستم سیم پیچی و شار موتور تک فاز

یک هسته استاتور که مشابه با هسته به کار رفته در موتورهای چند فاز است، در شکل زیر نشان داده شده است. از سیم پیچی استاتور نشان می دهد که ماشین مذکور دو قطب دارد. از طرفی دیده می شود که سیم پیچ های هر قطب هم مرکز بوده و سیم پیچی درونی نسبت به سیم پیچی بیرونی دارای گام کمتری است. در اینجا فقط دو سیم پیچ در هر قطب نشان داده شده است، اما تعداد این سیم پیچ ها می تواند سه، چهار و یا پنج سیم پیچ (بسته به اندازه موتور و تعداد شیارهای استاتور) باشد.

باید توجه داشت، سیم پیچی مورد استفاده در این ماشین از نوع هم مرکز است. سیم پیچ های هر قطب با یکدیگر سری هستند و این سیم پیچ ها خود می توانند با قطب دیگر سری و یا موازی شوند.

سیم پیچی-موتور-الکتریکی-تک-فاز

 

سیم پیچی اصلی یک موتور تک فاز دو قطب سیم پیچ های a و b به صورت سری به یکدیگر وصل شده اند

سیم پیچ های ab و ′a′b می توانند سری یا موازی باشند.

 

اگر سیم پیچی این موتور را به یک ولتاژ متناوب تک فاز وصل کنیم، به طور تقریبی یک شار متناوب به صورتی که نشان داده شده، در شکاف هوایی هسته استاتور ایجاد می شود، که تنها در امتداد یک محور (در اینجا محور عمودی) نوسان می کند. این شار از صفر شروع شده، و به حداکثر خود می رسد و سپس مجدد صفر شده و در جهت مخالف به مقدار حداکثر خود می رود و در انتهای سیکل دوباره صفر می شود.

چنین به نظر می رسد که در این سیستم هیچ گونه دوران و چرخش شار وجود ندارد. اگر یک روتور قفس سنجابی در داخل استاتور قرار داده شود، روتور حرکتی نمی کند، تنها لرزش داشته و داغ می شود.

با این وجود اگر به روتور در یک جهت دلخواه نیروی نسبتاً اندکی وارد کنیم، در همان جهت سریع سرعت گرفته، و شروع به کار می کند. با توجه به این پدیده نتیجه می گیریم که موتورهای تک فاز القایی گشتاور راه اندازی ندارند.

 

  • راه اندازی موتور تک فاز

نخستین راه حلی که برای راه اندازی موتور های الکتریکی تک فاز پیشنهاد می شود این است که حرکت اولیه ای برای رتور به سمت راست یا چپ ایجاد شود. با ایجاد این حرکت اولیه در یک جهت، رتور در همان جهت به چرخیدن خود ادامه خواهد داد تا به سرعتی نزدیک به سرعت سنکرون برسد.

با ایجاد چرخش اوليه، حالت کارکرد موتور به صورت ژنراتوری در خواهد آمد و بنا به قانون دست راست جریان هایی در رتور تولید خواهند شد که این جریان ها، میدانی را در رتور به وجود می آورند که بر شار استاتور عمود است، در نتیجه گشتاوری در رتور تولید خواهد شد و موتور به چرخش خود ادامه خواهد داد.

"<yoastmark

اجرای این شیوه راه اندازی گر چه عملی است اما مطلوب نیست و همواره راه اندازی خودکار موتور تک فاز مورد نظر است. بر این اساس موتورهای تک فاز مختلفی طراحی می گردند که با نام هایی همچون موتور تک فاز با فاز شکسته، موتور تک فاز با خازن راه اندازی موتور تک فاز با خازن دائمی و موتور تک فاز دو خازنه نامیده می شوند.

برای آنکه راه اندازی موتور تک فاز به طور خودکار صورت گیرد، باید میدان نوسانی موتور تک فاز به میدانی دوار تبدیل شود به همین دلیل از ایده تولید میدان دوار در موتور دو فاز در موتور تک فاز استفاده می شود. باید توجه داشت که در موتورهای دو فاز، بین فازهای تغذیه کننده سیم بندی موتور، ۹۰ درجه اختلاف فاز وجود دارد.

 

  • موتور القایی تک فاز

    • موتور اختلاف فاز

   شكل زیر نمونه ای از یک استاتور دو قطب را نشان می دهد که در شیارهای آن دو دسته سیم پیچی (قطبی و کمکی) قرار داده شده است. در حالت کار دائمی موتور، از سیم پیچ اصلی استفاده می شود.

 

یک استاتور تک فاز دو قطب

 

یک استاتور تک فاز دو قطب، که سیم پیچ های اصلی و کمکی آن ۹۰ درجه اختلاف مکان دارند.

اگر استاتور چهار قطب باشد، سیم پیچ های اصلی و کمکی ۹۰ درجۀ الکتریکی که معادل ۴۵ درجه مکانیکی است با یکدیگر اختلاف مکان دارند.

 

   یک روتور قفسه سنجابی در این استاتور قرار دارد و فرض می کنیم که یک منبع ۱۱۵ ولت، Hz ۶۰ به سیم پیچی اصلی استاتور متصل است. موقعیت نسبی شکل موج های ولتاژ و جریان مانند شکل زیر است که نمایش آن ها با فازور متداول است.

 

با اتصال سیم پیچی اصلی به یک منبع تغذیه مناسب، هنگامی که روتور ساکن است جریان مانند شکل است.

 

با اتصال سیم پیچی اصلی به یک منبع تغذیه مناسب، هنگامی که روتور ساکن است جریان مانند شکل است.

 

   کلاف ها درون فولاد قرار دارند، بنابراین شار مغناطیسی قوی تولید می کنند که به کلاف، راكتانس القایی قابل ملاحظه ای می دهد و در نتیجه جریان را نسبت به ولتاژ در موقعیت پس فاز قرار می دهد.

   دومین سیم پیچی که عمود بر سیم پیچ اصلی است را سیم پیچ راه انداز یا  کمکی می نامیم. اگر مشابه سیم پیچ اصلی باشد و به همان منبع تغذیه تک فاز متصل شود، شاری به وجود می آورد که با شار سیم پیچ اصلی ۹۰ درجه اختلاف مکان دارد. از ترکیب شار سیم پیچ کمکی و شار سیم پیچ اصلی، شاری پدید می آید که محور آن در فاصله میانی بین دو سیم پیچ قرار دارد. موتور هیچ گردشی نمی کند و تنها سر و صدا ایجاد کرده و گرم می شود.

   برای ساخت سیم پیچ کمکی از سیم نازکتری که مقاومت بیشتری دارد استفاده شده و تعداد دور این سیم پیچ کاهش داده می شود. بنابراین سیم پیچ کمکی مقاومت زیاد و راکتانس کو چکی دارد و جریان آن نسبت به ولتاژ خیلی پس فاز نیست.

 

  • اختلاف فاز مقاومتی

   نمودار شکل زیر ولتاژ (که برای هر دو سیم پیچ یکسان است) و جریان های سیم پیچ های کمکی و اصلی را نشان می دهد. توجه داشته باشید که در جریان با یکدیگر اختلاف فاز دارند. البته اختلاف فاز آن ها مانند سیستم های دو فاز ۹۰ درجه نیست بلکه در حدود ۳۰ است. بنابراین سیستمی شبیه سیستم دو فاز در موتور تک فاز پدیدار می شود، که یک شار گردان تولید می کند. در اینجا با یک منبع تک فاز توانستیم در سیم پیچ ها اختلاف فاز به وجود آوریم. بنابراین مناسب تر است آن ها را اختلاف فاز مقاومتی بنامیم.

   كل جریانی که موتور در لحظه راه اندازی از شبکه می گیرد، با مجموع IS و IM برابر است.

 

 

با اتصال سیم پیچ های اصلی و کمکی به یک منبع تک فاز، جریان های متمایزی مانند شکل پدید می آید. مجموع این دو جریان برابر با جریان خط (I) است، که موتور در لحظۀ راه اندازی از شبکه می گیرد.

 

 با اتصال سیم پیچ های اصلی و کمکی به یک منبع تک فاز، جریان های متمایزی مانند شکل پدید می آید.

مجموع این دو جریان برابر با جریان خط (I) است، که موتور در لحظۀ راه اندازی از شبکه می گیرد.

 

 

 

  • دليل قطع سیم پیچ کمکی در مدار موتور القایی تک فاز

   اگر در زمانی که سیم پیچ کمکی در مدار است، موتور به کار خود ادامه دهد نه تنها به کاربرد مطلوب موتور کمکی نمی کند، بلکه به موتور آسیب می رساند. در ساخت سیم پیچ کمکی از سیم های نازک استفاده شده است، تا مقاومت به اندازه کافی بزرگ گردد و اگر در حدود ۵ ثانیه در مدار باشد می سوزد، زیرا سیم ها به قدری گرم می شود که عایق آن ها ذوب شده و سیم پیچ اتصال کوتاه (زمین) می شود.

   بنابراین مجبوریم که از روش هایی برای قطع کردن سیم پیچ کمکی از منبع، بعد از راه اندازی موتور استفاده کنیم. اما این سیم پیچ در هنگام توقف یا کاهش سرعت موتور مجدداً باید در مدار قرار گیرد.

 

  • کليد گریز از مرکز موتور تک فاز

   کلید گریز از مرکز شامل یک محرک و یک صفحه اتصال است. محرک شامل وزنه های لولا شده ای است که با وارد شدن نیروی گریز از مرکز به اندازه فاصله کوتاهی باز می شوند، اما نیروی فنر با این عمل مخالفت می کند. سرعتی که در آن وزنه ها حرکت می کند ثابت است و توسط وزنه ها و ثابت فنر مشخص می شود. هنگامی که آن ها حرکت می کنند، یک اتصال سبب حرکت محوری غلاف می شود.

نمونه ای-از-کلید-گریز-از-مرکز-در-موتور-الکتریکی-تک-فاز

نمونه ای از کلید گریز از مرکز

 

 این غلاف در حالت سکون موتور، اتصال بازوهای لولا شده را به اتصال ساکن دیگری فشار می دهد. این دو اتصال به صورت سری با سیم پیچ کمکی قرار دارند. هنگامی که سرعت موتور به حدود سرعت نهایی رسید، این کلید باز شده، سیم پیچ کمکی از مدار خارج می شود و موتور تنها با سیم پیچ اصلی به کار خود ادامه می دهد، (شکل زیر). یک اضافه بار می تواند سرعت موتور را کم کند، که سبب نزدیک شدن نقاط اتصال به یکدیگر و سپس وصل آن ها می شود.

 

عملکرد-کلید-گریز-از-مرکز-و-موقعیت-آن-در-موتور-الکتریکی

 

   سپس سیم پیچ کمکی در مدار قرار می گیرد و گشتاور اضافه شده سرعت موتور زیاد می شود. این افزایش سرعت باعث باز شدن کلید می گردد. اگر اضافه بار ادامه یابد روند فوق تکرار شده و سبب سوختن اتصالات و سیم پیچ کمکی می گردد.

 

 

در منحنی گشتاور سرعت یک موتور تک فاز، گشتاور ناشی از ترکیب هر دو سیم پیچی و سیم پیچ اصلی به تنهایی نشان داده شده است.

 

در منحنی گشتاور سرعت یک موتور تک فاز، گشتاور ناشی از ترکیب هر دو سیم پیچی

و سیم پیچ اصلی به تنهایی نشان داده شده است.

 

  • رله های جریان در مدار راه اندازی موتور الکتریکی تک فاز

   برای خارج کردن سیم پیچ کمکی از مدار، به غیر از کلیدهای گریز از مرکز، از رله های جریان نیز استفاده می شود. این رله ها یک آهنربای الکتریکی دارد، که بازوی اتصال را حرکت می دهد. اساس کار این رله ها به این صورت است که در هنگام وصل موتور به خط، جریان نسبتاً زیادی کشیده می شود که باعث بسته شدن رله می شود. با سرعت گرفتن موتور این جریان به تدریج کاهش می یابد تا جایی که رله باز می شود و سیم پیچ کمکی قطع می شود.

   سیم پیچ رله به صورت سری با سیم پیچ اصلی قرار می گیرد. اما اتصال های رله به صورت سری با سیم پیچ کمکی قرار دارد، که این اتصال ها در حالت عادی باز است. در هنگام وصل موتور به خط این اتصال ها توسط نیروی آهنربای الکتریکی بسته می شود. با سرعت گرفتن موتور، جریان کم شده و اتصال ها باز می شود.

   طراح موتور باید این رله ها را به دقت انتخاب کند، در غیر این صورت نقطه قطع رله ممکن است به گونه ای باشد که سیم پیچ کمکی را خیلی زود یا دیر قطع کند.

   معمولاً موتورهای یخچال به گونه ای ساخته می شوند که در ناحیه کار خود، گاز را به داخل کمپرسور می فرستند. این موتورها را موتورهای سحرآمیز می نامند. به نظر غیرممکن است که بتوان از کلیدهای گریز از مرکز برای موتورهای یخچال استفاده کرد، بنابراین از رله های راه انداز استفاده می شود.

 

 

ساختمان کلید گریز از مرکز

نمونه ای از ساختمان یک کلید گریز از مرکز.

در هنگام راه اندازی موتور تماس بین دکمه ها و غلاف گردان تنها در کسری از ثانیه انجام می گیرد.

 

 

یک رلۀ جریان برای راه اندازی موتور

 

 یک رلۀ جریان برای راه اندازی موتور

 

 


بیشتر بخوانید

کنترل دور موتور DC

پلاک خوانی موتور سه فاز

 


 

  • موتور تک فاز با فاز شکسته 

برای تولید میدان دوار در موتور های الکتریکی تک فاز علاوه بر سیم پیچ اصلی، سیم پیچ دیگری نیز به استاتور اضافه می شود که به سیم پیچ راه انداز یا کمکی معروف است. این سیم پیچ با سیم پیچ اصلی، موازی بسته می شود.

از آنجا که سیم پیچ کمکی با راه انداز را در بسیاری موارد تنها جهت راه اندازی موتور و ایجاد حرکت اولیه در آن به کار می گیرند، معمولاً یک کلید گریز از مرکز بر سر راه آن قرار می دهند تا پس از رسیدن سرعت موتور به حدود ۷۰ یا %۷۵ سرعت نامی، سیم پیچ راه انداز از مدار خارج شود و فقط سیم پیچ اصلی در مدار باقی بماند.

 

با توجه به اینکه میدان های سیم پیچ اصلی و کمکی با جریان عبوری از آن ها متناسب هستند، می توان رابطه گشتاور راه اندازی را به صورت   T= K I as  sin a بیان کرد، که در آن I s جریان سیم پیچ اصلی و I a جریان سیم پیچ کمکی و به اختلاف فاز بین این دو جریان می باشد. هر چه a به ۹۰ درجه نزدیکتر باشد گشتاور بزرگتری تولید خواهد شد در حالت عادی مقدار زاویه  در حدود ۲۵ درجه می باشد.

"<yoastmark

نکته: 

به این روش راه اندازی موتور تک فاز، راه اندازی مقاومتی با فاز شکسته می گویند و به طور کلی باید دو شرط برای راه اندازی موتورهای القایی تک فاز با فاز شکسته لازم است:

۱- وجود اختلاف فاز زمانی بین جریان سیم پیچ اصلی و کمکی

٢- وجود جابجایی مکانی روی هسته استاتور بین سیم پیچ اصلی و کمکی ( تولید شدن میدان دوار)

 

در موتورهای چندفاز ولتاژهای تغذیه کننده این موتورها، هر کدام در لحظات مختلفی از زمان به مقدار حداکثر خود می رسند. این اختلاف زمانی در موتورهای دو فاز ۹۰ درجه و در موتورهای سه فاز ۱۲۰ درجه بود.

در ضمن اعمال این ولتاژ، به یک سری سیم پیچ ها که به طور مناسبی در داخل استاتور پیچیده شده اند، باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی دوار در شکاف هوایی می شود. از طرفی منبع تک فاز، ولتاژ متناوب را تولید می کند.

 

از آن جا که در موتور های الکتریکی تک فاز سیم بندی استاتور تنها به یک منبع تک فاز وصل می شود، میدانی نوسانی در استاتور تولید می شود که در یک محل شروع به نوسان کرده و مانند موتورهای القایی سه فاز حرکت دورانی نخواهد داشت، در نتیجه موتور تک فاز قادر به چرخیدن نمی باشد.

حرکت تناوبی رفت و برگشت میدان هنگامی که رتور ساکن است باعث القای ولتاژی در آن می شود که این ولتاژ جریان های بزرگی را در رتور ایجاد می کند. این جریان ها به گونه ای ایجاد می شوند که بنا به قانون دست چپ نیروهای ایجاد شده در رتور یکدیگر را خنثی کرده و گشتاوری تولید نخواهد شد. 

موتور های الکتریکی تکفاز
                                               وضعیت میدان در یک موتور القایی تک فاز در حالت عادی

 

دلیل عدم به وجود آمدن گشتاور راه اندازی در موتور تک فاز، به گونه ای دیگر نیز بیان می شود میدان نوسانی استاتور را می توان در هر لحظه از زمان به دو میدان تجزیه کرد، به طوری که از تجزیه میدان استاتور در یک سیکل کامل، دو میدان دوار راستگرد و چپگرد به دست می آید.

از آنجا که در هنگام ساکن بودن رتور، گشتاور راه اندازی نسبت به این دو میدان با هم برابر است رتور موتور تک فاز نخواهد چرخید.

 

  • موتور تک فاز با خازن راه انداز 

برای ایجاد اختلاف فاز مناسب در موتور های الکتریکی تک فاز معمولاً تعداد دور سیم پیچ اصلی را بیشتر از سیم پیچ راه انداز و سطح مقطع آن را نیز بزرگتر انتخاب می کنند. 

 در موتورهای اختلاف فازی توانستیم گشتاور راه اندازی به وجود آوریم. اما این اشکال عمده وجود دارد که اختلاف فاز به وجود آمده بین جریان دو سیم پیچ به اندازه کافی بزرگ نباشد. اگر به طور ایده آل جریان های سیم پیچ های اصلی و کمکی اندازه برابر و اختلاف فاز ۹۰ داشته باشند تمام مزایای راه اندازی یک موتور دو فاز به دست می آید.

   این شرایط با استفاده از یک خازن به دست می آید. خازن این خاصیت ویژه را دارد که جریان آن نسبت به ولتازش پیش فاز است. این خاصیت سبب استفاده وسیع آن در اضافه نمودن به مدار سیم پیچ کمکی می گردد.

در الکتروموتور تک فاز با راه انداز خازنی دو سیم پیچ اصلی و کمکی وجود دارد. برخی الکتروموتورهای تک فاز به منظور افزایش اختلاف فاز بین جریان های سیم پیچ اصلی، کمکی و رساندن آن به حدود ۹۰ درجه الکتریکی از خازن در مسیر جریان سیم پیچی کمکی به طور سری استفاده می شود. در این حالت گشتاور به حداکثر می رسد.

 خازن مورد نظر از نوع الکترولیتی با ظرفیت بالاست و معمولاً به صورت جداگانه روی بدنۀ موتور نصب می شود. این خازن ها بعد از مدتی از مدار خارج می شوند چون اگر مدت زمان زیادی در مدار بمانند آسیب می بینند. برای خارج کردن خازن از مدار در مدار سیم پیچ راه انداز با خازن، از یک کلید گریز از مرکز (تابع دور) نیز استفاده می شود. این کلید پس از راه اندازی الکتروموتور تک فاز، خازن را از مدار خارج می کند.

خازن اضافه شده هم می تواند به طور موقت و هم می تواند به طور دائم در مدار سیم پیچ راه انداز قرار بگیرد. به موتوری که خازن آن به طور موقت در مدار سیم پیچ راه انداز قرار می گیرد، موتور تک فاز با خازن راه انداز می گویند.

 شکل زیر تصویر مدار الکتریکی الکتروموتور تک فاز با راه اندازی خازنی را نشان می دهد.

 

الکتروموتورهای تک فاز با راه انداز خازنی

 

 در عمل نه لازم و نه اقتصادی است که جریان های دو سیم پیچ مثل شکل زیر دقیقاً مانند جریان های دو فاز باشند. شکل بعد شرایطی را نشان می دهد که تحت آن گشتاور راه اندازی رضایت بخشی با استفاده از خازنی با ظرفیت کمتر به دست می آید. علی رغم این توافق موتورهای تا ۱۰ اسب بخار به خازن های ۶۰ تا ۱۰۰۰ میکروفارادی نیاز دارند.

 

 

مدار-موتور-تک-فاز-با-خازن-راه-انداز

 

دیاگرام-فازور-جریان-در-موتور-تک-فاز-با-خازن-راه-انداز

 ظرفیت خازن اضافه شده به سیم پیچ کمکی می تواند به گونه ای باشد که اندازۀ جریان سیم پیچ کمکی را با اندازۀ سیم پیچ کمکی

را با اندازۀ جریان سیم پیچ اصلی برابر و اختلاف فاز بین آنها را ۹۰ درجه سازد.

به نظر می رسد که در لحظۀ راه اندازی، دو سیم پیچ به یک منبع تغذیه دو فاز متصل شده اند.

 

 

IM جریان سیم پیچ اصلی و IA جریان سیم پیچ کمکی است.

راه اندازی-موتور-تک-فاز-با-خازن-راه- انداز

 

جریان های یک موتور راه انداز خازنی هنگامی که روتور ساکن نشان داده شده است

در اینجا ظرفیت خازن به کار رفته کمتر است اما اندازۀ گشتاور و راه اندازی به دست آمده مناسب است.

 

 

دیاگرام-گشتاور-سرعت-موتور-تک فاز-با-خازن-راه-انداز
                                                  نمودار گشتاور-سرعت موتور تک فاز با خازن راه انداز

 

نکته: 

خازن راه انداز معمولاً از نوع الکترولیتی بوده و ظرفیت آن از μF ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ μF می تواند تغییر نماید و موتور تک فاز با خازن راه انداز از بیشترین گشتاور راه اندازی در بین موتورهای تک فاز  برخوردار است.

الکتروموتور تک فاز با راه انداز خازنی
                                     الکتروموتور تک فاز با راه انداز خازنی

 

هرگاه دور موتور به ۷۵% دور نامی برسد کلید تابع دور عمل کرده سیم پیچ راه انداز و خازن را از مدار خارج می کند. این موتورها از یک هشتم اسب بخار به بالا قدرت دارند. گشتاور راه اندازی آنها نسبتاً مناسب است و در کمپرسورها، سیستم های تهویه مطبوع، پمپ ها و سردخانه ها کاربرد دارند. مانند آنچه در شکل زیر مشاهده می شود الکتروموتور تک فاز خازنی را می توان توسط میکروکنترلر چپ گرد ،راست گرد کرد.

                                                    الکتروموتور تک فاز خازنی

 

 

  • خازن الکترولیتی

   روش راه اندازی موتورهای تک فاز با استفاده از خازن، سال ها قبل توسط Steinmet ارائه شد. اما در آن زمان تنها روش ساخت خازن ها استفاده از دو ورقه فلزی بود که بین آن ها کاغذ قرار می دادند. این خازن ها خیلی حجیم و گران قیمت بودند. یک خازن ۱۰۰۰MF از این نوع، به طور قابل ملاحظه ای بزرگتر از یک جعبه بود.

   در حدود سال ۱۹۳۰ خازن های الکترولیتی توسعه یافت. در ساختار جدید، خازن ها کوچکتر و ارزانتر تولید می شوند. به عنوان مثال یک خازن MF۶۰ به اندازه یک باتری فلاش بود. اما این نوع خازن ها یک عیب عمده داشتند، اینکه به طور دائم آن ها را به خط تغذیه وصل می کردند. در حقیقت به طور استاندارد آن ها ۲۰ بار در ساعت می توانستند راه اندازی شوند که البته ضریب ایمنی قابل ملاحظه ای برای آن در نظر گرفته شده است. اما با این وجود، موتور راه انداز خازنی باید سریعاً بار را به سرعت مورد نظر برساند و سپس سیم پیچ کمکی و خازن از حال تغذیه قطع شوند. عمل قطع شدن توسط کلید گریز از مرکز یا رله جریان انجام می گیرد.

   معمولاً این موضوع مشکل زیادی در کاربرد ایجاد نمی کند. گشتاور راه اندازی یک موتور با خازن راه انداز به آسانی می تواند در حدود چهار برابر گشتاور بار کامل باشد. به علاوه در این نوع موتور با افزایش سرعت، گشتاور شتاب دهنده بار، نیز افزایش می یابد بنابراین به جز زمانی که موتور دارای باری با اینرسی غیر عادی است، گشتاور راه اندازی و شتاب دهنده، سریعاً موتور را به سرعت بالایی می رساند. این بزرگترین مزیت این نوع موتورها نسبت به موتورهای اختلاف فاز مقاومتی است. چون در موتورهای اختلاف فاز گشتاور راه اندازی در حدود گشتاور بار کامل است و گشتاور شتاب دهنده با افزایش سرعت کاهش می یابد.

   تمام این موارد با توسعه خازن الکترولیتی ممکن شده است و این توسعه تغییرات زیادی در صنعت موتور، در سی سال گذشته به وجود آورده است.

 

 

منحنی های کار یک موتور راه انداز خازنی

 

منحنی های کار یک موتور راه انداز خازنی با توان ۱/۲ hp و سرعت ۱۷۲۵ rpm

 

 

  • موتور الکتریکی تک فاز با خازن دائمی

در صورتی که خازن اضافه شده به مدار سیم پیچ راه انداز، از این مدار خارج نشود، موتوری با نام موتور الکتریکی تک فاز با خازن دائم شکل می گیرد. خازنی که به طور دائم در مدار قرار می گیرد، معمولاً از نوع روغنی بوده و ظرفیت آن حدود ۱۰ درصد ظرفیت خازن الکترولیتی می باشد و با سیم پیچ راه اندازی سری شده استفاده می شود. در بین موتورهای تک فاز، موتور با راه انداز خازنی از بیشترین گشتاور راه انداز برخوردار است.

این موتور کلید تابع دور ندارد و سیم پیچ راه انداز به همراه خازن در مدار است. خازن دائم کار همیشه در مدار است و به نسبت راه انداز خازنی خرابی کمتری دارد. خازن دائم کار گشتاور موتور را بهبود می دهد و در الکتروموتور تک فاز با هدف بهبود ظرفیت اضافه بار، افزایش ضریب قدرت، افزایش ضریب بهره (راندمان) و آرام کار کردن موتور استفاده می شود. از این موتورها در دمنده ها، پنکه های سقفی، پمپ آب ماشین لباسشویی و پنکه رومیزی استفاده می شود.

موتور الکتریکی تک فاز با خازن دائمی گشتاور راه اندازی پایینی دارد اما ضریب توان و راندمان در آن بسیار بالاست. نمونه ای از موتور تک فاز با خازن دائمی در شکل زیر نشان داده شده است.

   

مدار-موتور-تک-فاز-با-خازن-دائمی

 

نمودار-گشتاور-سرعت-موتور-تک-فاز-با-خازن-دائمی

 

 

الکتروموتور تک فاز با خازن دائم کار

 

   اگر از یک خازن روغنی ۴ یا ۵ میکروفارادی که به طور ثابت در مدار سیم پیچ کمکی باقی می ماند استفاده می شد، چه اتفاقی می افتاد؟ در لحظه راه اندازی جریان کمی از خازن و سیم پیچ کمکی عبور می کرد و در نتیجه گشتاور و راه اندازی کم بود.

 

منحنی گشتاور سرعت یک موتور خازنی-دائمی

 

 منحنی گشتاور سرعت یک موتور خازن دائمی

 

   در صورت استفاده از خازن دائم، گشتاور شتاب دهنده کوچک خواهد بود، اما گشتاور ماکزیمم بیشتر از زمانی خواهد بود که تنها سیم پیچ اصلی در مدار قرار داشت.

   فرض کنید، خازن های بیشتری به مدار اضافه شود، این افزایش تا نقطه ای سودمند است، پس از آن با اینکه گشتاور راه اندازی و شتاب دهنده همچنان افزایش می یابد. اما کارکرد موتور ضعیف می شود.که سروصدا، کاهش سرعت و افزایش دما از نتایج آن است.

   در طراحی یک موتور با خازن دائم، اندازه خازن بين مقدار بزرگی که برای راه اندازی لازم است و مقدار کوچکی که برای تعادل عملکرد مورد نیاز است انتخاب می شود. به هر حال شار ناشی از سیم پیچ کمکی که در فاصله هوایی به وجود می آید به میزان زیادی شار تپشی، با فرکانس دو برابر را تضعیف می کند. در نتیجه این موتورها نسبتاً نرم تر و بهتر کار می کنند.

 

  • کاربردهای وسیع موتورهای تک فاز خازن دار

   از موتورهای خازن دائمی در پنکه ها و دمنده ها استفاده می شود. زیرا این موتورها گشتاور راه اندازی کمی نیاز دارند و نرم و آرام کار می کنند.

   به تازگی از این موتورها در ماشین های تجاری گوناگونی که در آن ها سیکل راه اندازی سریع و سیکل کار کوتاه است، استفاده می شود. بعضی از انواع ماشین حساب های رومیزی با ماشین های توزیع بلیط نمونه ای از موارد استفاده این موتورهاست. کارپرداز یک کلید را فشار می دهد و موتور روشن می شود کار خود را انجام می دهد و قبل از اینکه سرعت بگیرد می ایستد.

   خازن نسبتاً بزرگی که برای گشتاور راه اندازی لازم است، سبب ضعیف شدن کارکرد موتور می شود اما سیکل کار موتور کوتاه است و بنابراین مشکلی به وجود نمی آید. این راه اندازی های مکرر، باعث خرابی خازن های الکترولیتی و کوتاه شدن عمر کلیدهای گریز از مرکز یا رله های جریان می شود. بنابراین از آغاز کاربرد پنکه ها دمنده ها تنها موتور خازن دائم با طراحی ویژه در کاربردهای گوناگون مفید واقع شده است.

 

 

  • موتور تک فاز خازن دائم با خازن راه انداز (دو خازنه)

گاهی برای آنکه از مزایای موتور های الکتریکی تک فاز با خازن راه انداز و خازن دائمی یک جا استفاده شود از موتور تک فاز دو خازنه بهره می گیرند.

الکتروموتور تک فاز دو خازنی ترکیبی از دو نوع موتور قبل است؛ یعنی هم گشتاور راه اندازی و هم گشتاور کار خوبی دارد. در ابتدای راه اندازی، دو خازن موازی با سیم پیچ کمکی به صورت سری قرار می گیرند. پس از راه اندازی و رسیدن دور موتور به ۷۵% دور نامی تنها خازن الکترولیتی توسط کلید گریز از مرکز از مدار خارج می شود و خازن روغنی به همراه سیم پیچ راه اندازی (سیم پیچ کمکی) در مدار باقی می ماند.

چگونگی اتصال خازن ها و سیم پیچ اصلی و کمکی این موتورها طبق شکل زیر است:

 

الکتروموتور تک فاز دو خازنی

 

مدار-موتور-تک-فاز-دو-خازنه

چگونگی قرار گرفتن خازن راه انداز، خازن دائمی و کلید گریز از مرکز در مدار سیم پیچ کمکی. 

خازن الکترولیتی سبب تولید گشتاور راه اندازی بزرگی می شود و خازن روغنی عملکرد موتور را بهبود می بخشد.

 

در حالت راه اندازی هر دو خازن در مدار هستند و زاویه φ از ۹۰ درجه بیشتر است. پس از آن خازن راه اندازی از مدار خارج می شود و زاویه φ برابر با ۹۰ درجه می شود.

 

دیاگرام-فازور-موتور-تک-فاز-دو-خازنه

 

 

نمودار-گشتاور-سرعت-موتور-تک-فاز-دو-خازنه

 

به عبارت دیگر اگر از یک خازن الکترولیتی چند صد میکروفارادی برای راه اندازی موتور تک فاز استفاده شود، و سپس برای کار دائم آن را از مدار خارج نموده و یک خازن روغنی چند ده میکروفارادی اضافه کنیم، یک موتور تک فاز با گشتاور راه اندازی عالی و عملکرد بسیار خوب خواهیم داشت. این روش به خصوص در موتورهای با توان بیش از یک اسب بخار عملی است. شکل زیر نشان می دهد که چگونه می توان کلید گریز از مرکز و خازن ها را در مدار قرار داد تا به منظور فوق دست یافت.

   توجه داشته باشید که در هنگام کار در نتیجه اثر سیم پیچ کمکی به گشتاور ماکزیمم افزوده شده و آن را از lb- ft ۱۰/۷ به ft ۹/۸ می رساند. سیم پیچ کمکی همچنین سرعت را از ۱۷۲۰ به ۱۷۳۵ دور در دقیقه افزایش می دهد (افزایش سرعت مهم نیست).

   مهمتر از همه این حقیقت است که تمام توان مورد نیاز بار را تنها سیم پیچ اصلی تأمین نمی کند. در نتیجه وجود سیم پیچ کمکی، جریان سیم پیچ اصلی از ۱۶/۵ به ۱۴/۴  آمپر کاهش می یابد و تلفات از ۱۰۲ به ۷۸ وات تقلیل پیدا می کند.

   کاهش تلفات خیلی به نظر نمی آید اما اختلاف دما در دو موتور ۱۳ درجه سانتیگراد است. موتور با خازن راه انداز هنگامی که تنها سیم پیچ اصلی در بار کامل کار می کند دمای آن ۱۳ درجه سانتیگراد بیشتر از زمانی است که هر دو سیم پیچ در مدار است.

   این اختلاف دما نقش تعیین کننده ای در قابل قبول یا غیرقابل قبول بودن موتور دارد. که این مسئله خصوصاً در گنجاندن توان در چهارچوب های کوچک و کوچک تر مهم می گردد.

 

  • سیم بندی موتور الکتریکی تک فاز دو خازنه

در تصاویر زیر سیم بندی یک نمونه موتور تک فاز دو خازنه نشان داده شده است.

 

یک-نمونه-موتور-تک-فاز-دو-خازنه

یک نمونه موتور تک فاز دو خازنه

 

سیم بندی-موتور-تک-فاز-دو-خازنه

نمونه سیم بندی موتور تک-فاز دو خازنه

 

دیاگرام-سیم بندی-موتور-القایی-تک-فاز-دو-خازنه

دیاگرام سیم بندی موتور القایی تک فاز دو خازنه

  • خصوصیات الکتروموتور تک فاز دو خازنی

  • این موتورها گشتاور راه اندازی زیادی دارند.
  • در شرایط کاری گشتاور خوبی از خود نشان می دهند.
  • ضریب بهره و ضریب قدرت خوبی دارند. (ضریب توان و راندمان قابل ملاحظه)
  • فوق العاده آرام کار می کنند.
  • قدرت تحمل اضافه بار تا ۲۵% بار نامی دارند.
  • از این موتورها در پمپ های بالابرها، کمپرسورها، یخچال های صنعتی و به طور کلی جاهایی که بخواهیم بارهای سنگین را راه اندازی کنیم استفاده می شود. هم چنین در وسایلی مانند کولر آبی و ماشین لباسشویی به کار گرفته می شوند و موتورهای با خازن دائمی در اکثر لوازم خانگی مانند یخچال و کولرهای گازی مورد استفاده قرار می گیرند.
  • رتور موتورهای تک فاز، معمولاً از نوع قفس سنجابی انتخاب می شود زیرا این رتورها ارزان بوده، ساختمانی ساده دارند.

 

الکتروموتور تک فاز دو خازنی

نکته: 

برای تغییر جهت موتورهای تک فاز کافی است محل اتصال دو سر مجموعه سیم بندی کمکی به منبع (همراه خازن) عوض شود.

 

  • موتور قطب چاکدار 

موتور قطب چاک دار، ساده ترین و ارزانترین نوع موتورهای تک فاز است. این موتورها با توان کمتر از یک اسب بخار معمولاً بين ۱/۶ (برای موتورهای دو قطب) تا ۱/۲۵۰ hp که ساخته می شوند. راندمان این موتورها کاملاً پایین است.

موتور الکتریکی با قطب چاکدار اساساً یک موتور القایی قفس سنجابی است که سیم پیچ کمکی آن، یک حلقه مسی است که قسمتی از هر قطب را احاطه می کند. سیم پیچی اصلی آن نیز پیچک ساده ای است که به یک منبع AC وصل می شود. 

در واقع استاتور الکتروموتور قطب چاکدار به صورت برجسته (آشکار) و روتور آن از نوع قفسی است. برای ایجاد میدان دوار از یک حلقه یا کلاف اتصال کوتاه شده در روی ورق های هسته استفاده می شود. حلقه یا سیم پیچ اتصال کوتاهی که در استاتور جاسازی می شود نقش سیم پیچ راه انداز را دارد.

 

 

  • عملکرد موتور با قطب چاکدار

   به موتور دو قطبی نشان داده شده در شکل زیر توجه کنید. لحظه ای را در نظر بگیرید که شار در تمام مدار مغناطیسی خود تازه از صفر به یک مقدار مثبت در حال افزایش است. در این لحظه، در اثر عبور شار از درون حلقه مسی اتصال کوتاه، ولتاژی در آن القا می شود که سبب جاری شدن جریان درون حلقه مسی می گردد. شار به وجود آمده توسط این جریان به گونه ای است که با شار اصلی مخالفت می کند.

 

 

قسمتی از ورقۀ استاتور یک موتور دو قطب

 

 قسمتی از ورقۀ استاتور یک موتور دو قطب: هنگامی که شار تغییر می کند،

حلقۀ مسی اتصال کوتاه، شار عبوری از این قسمت را به تأخیر می اندازد.

 

به دلیل وجود اختلاف فاز بین جریان سیم پیچ اصلی و جریان القایی در حلقه مسی، اختلاف فازی نیز بین شار بخش حلقه دار و شار بخش بدون حلقه در هر قطب، پدید می آید و میدان دواری در سطح کوچک قطب ها شکل می گیرد. این میدان دوار، حرکت خود را از بخش بدون حلقه آغاز می کند و به سمت بخش حلقه دار ادامه می دهد، در نتیجه رتور نیز این میدان دوار را دنبال کرده به گردش در می آید. این مقدار جزئی انتقال شار با اینکه به طور فاحشی از حالت ایده آل شارگردان در موتورهای چندفاز به دور است، برای راه اندازی موتور کافی است. البته این عمل در هر دو قطب انجام می شود.

به بیان ساده تر حلقۀ اتصال کوتاه تحت تأثیر میدان مغناطیسی سیم پیچ اصلی قرار می گیرد و میدان مغناطیسی به وجود می آورد. این میدان نسبت به میدان اصلی اختلاف فاز زمانی دارد. این دو میدان با اختلاف فازی که دارند موجب می شوند تا میدان تقریباً دواری به وجود آید و روتور شروع به حرکت کند.

به دلیل آن که در موتور با قطب چاکدار، میدان دوار در سطح کوچک قطب ها تشکیل می شود، گشتاور راه اندازی، راندمان و ضریب توان در این موتورها بسیار پایین و لغزش بسیار بزرگ است. سادگی ساختمان و عدم نیاز به سیم پیچ کمکی و کلید گریز از مرکز از مزایای این موتورها به شمار می آید، به همین دلیل کاربرد این موتورها در توانهای تا حدود ۴۰ وات مانند فن ها و پمپ های کوچک رواج زیادی یافته است.

الکتروموتور قطب چاکدار

 

 این موتور در جهت معکوس نمی چرخد. به هر حال در سال های اخیر به دلیل تقاضای زیاد، برای هواکش های پنجره که می توانند هوا را به داخل کشیده یا به خارج بفرستند، موتورهای با قطب چاکداری که در هر دو جهت می چرخند طراحی و ساخته شده است.

   به ورقه نشان داده شده در شکل زیر توجه کنید. به جای یک حلقه مسی اتصال کوتاه دو کلاف ۱۰ دور در هر یک از شیارهای دو لبه قطب قرارداد می شود. یک کلاف از یک قطب به کلاف مشابه از قطب دیگر متصل شده و چهار کلاف درون چاک ها به دو گروه تقسیم می شود. با اتصال کوتاه کردن یک گروه موتور در یک جهت و با باز کردن آن و اتصال کوتاه کردن گروه دیگر، موتور در جهت عکس می چرخد.

   هنگام کار موتور در سیم پیچ ها همیشه تلفات وجود دارد و فرقی نمی کند که موتور در یک جهت و یا در هر دو جهت می چرخد. همچنین توزیع شار در فاصله هوایی به قدری نامنظم است که ضربان های گشتاور چندین برابر شده و موتور به طور قابل ملاحظه ای لرزش داشته، و سر و صدا ایجاد می کند. بدون در نظر گرفتن این مطالب، این موتورها جایگاه وسیع و مفیدی را در خانواده موتورهای تک فاز پیدا کرده اند.

کاربرد این گونه موتورها در پنکه های رو میزی، دستگاه های فتوکپی، پمپ آب کولر، انواع بادبزن ها، تابلوهای تبلیغاتی و ساعت های الکتریکی است.

 

معکوس کردن جهت چرخش یک موتور قطب چاکدار

 

طرحی برای معکوس کردن جهت چرخش یک موتور قطب چاکدار.

در هر قطب دو سیم پیچ با تعداد دور کم در لبۀ قطب قرار دارند.

 

 موتورهای با قطب چاک دار در اندازه های کوچک از   ۱/۲۵۰hp  تا hp1/6 ساخته می شوند و از نظر ساختمان ساده و ارزان هستند گشتاور راه اندازی و اضافه بار این موتورها کم است.

کاربرد این گونه موتورها در پنکه های رو میزی، دستگاه های فتوکپی، پمپ آب کولر، انواع بادبزن ها، تابلوهای تبلیغاتی و ساعت های الکتریکی است.

 

 

  • موتور یونیورسال

ساختار یک موتور یونیورسال شبیه به موتور DC با تحریک سری است. در صورتی که همانند شکل زیر یک منبع ولتاژ AC را به ترمینال های یک موتور DC با تحریک سری وصل نماییم، یک موتور یونیورسال شکل خواهد گرفت.

دلیل اینکه یک موتور DC با تحریک سری می تواند با ولتاژ AC نیز کار کند این است که اگر پلاریته ترمینال های موتور تغییر نماید، هم جهت جریان آرمیچر و هم جهت میدان سیم بندی تحریک تغییر خواهند کرد. این امر باعث می شود که گشتاور وارد بر محور موتور تغییر جهت ندهد و موتور در همان جهت قبلی به گردش خود ادامه دهد.

استارتر الکتروموتور یونیورسال معمولاً به صورت قطب برجسته است که به آن (بالشتک) نیز می گویند. به قسمت گردان این موتورها (آرمیچر) گفته می شود و سیم پیچی آرمیچر بر روی تیغه های مسی به نام (کلکتور) سربندی می شود. برای رساندن جریان به سیم بندی آرمیچر از (جاروبک) که با تیغه های کلکتور در تماس است استفاده می کنند. به جاروبک ها (زغال) نیز می گویند جنس جاروبک ها از گرافیت است. شکل زیر یک الکتروموتور یونیورسال را نشان می دهد.

 

نحوه اتصال سیم بندی یک موتور یونیورسال و مدار معادل آن
          نحوه اتصال سیم بندی یک موتور یونیورسال و مدار معادل آن

 

الکتروموتور یونیورسال

 

نکته:

الکتروموتور یونیورسال گشتاور راه اندازی بسیار بالایی دارند ولی سرعت آنها با اعمال بار به شدت کاهش می یابد. سرعت بی باری این موتورها می تواند تا ۲۰۰۰۰۰ دور در دقیقه باشد. از این موتورها در بسیاری از لوازم خانگی مانندجاروبرقی، مخلوط کن و آبمیوه گیری استفاده می شود. این موتورها به صورت موتور سری در جریان مستقیم نیز می توانند کار کنند و چون هم در جریان متناوب و هم در جریان مستقیم کارمی کنند (یونیورسال) نامیده می شوند. این موتور ها به علت داشتن کومولاتور صدای زیادی دارند و به علت وجود جاروبک در آن برای استفاده مداوم توصیه نمی شود.

تمام مشخصاتی که بر روی پلاک موتور سه فاز درج می شود، بر روی پلاک موتور تک فاز نیز قید می گردد.

 

الکتروموتور یونیورسال

 

 

  • موتور تک فاز ریپالسیونی

الکتروموتور تک فاز رپیالسیونی یا دفعی از نظر ساختمان داخلی شبیه موتورهای القایی و موتورهای dc است و اساس کار این موتور بر مبنای نیروی دافعۀ مغناطیسی است. این موتورها انواع مختلفی دارند. الکتروموتور تک فاز ریپالسیونی استاتور لایه ای با سیم پیچ های پوشیده دارد. سیم پیچ های استاتور الکتروموتور تک فاز ریپالسیونی خیلی شبیه به سیم پیچ های موتور القایی است. از طرف دیگر روتور الکتروموتور تک فاز ریپالسیونی یک آرمیچر سیم پیچی استوانه ای دارد و مشابه موتور dc است.

 

الکتروموتور تک فاز ریپالسیونی

 

در الکتروموتور تک فاز ریپالسیونی جاروبک ها به هم اتصال کوتاه شده اند. شکل زیر وضعیت روتور را در حالتی نشان می دهد که روتور در حالت کموتاسیون قرار دارد و جریانی از سیم اتصال کوتاه جاروبک ها عبور نمی کند.

                                                                          الکتروموتور تک فاز ریپالسیونی

شکل بعدی، وضعیت روتور را در شرایطی نشان می دهد که جریان از سیم اتصال کوتاه شده بین زغال ها (جاروبک ها) عبور می کند.

                                                                                                   الکتروموتور تک فاز ریپالسیونی

 

 

  • موتور های الکتریکی سنکرون تک فاز بدون سیم پیچ تحریک

سیم بندی استاتور این موتور های الکتریکی با یک منبع ولتاژ AC تغذیه می شود و محور رتور آن ها با سرعتی برابر با سرعت میدان دوار استاتورشان ( سرعت سنکرون) می چرخد. موتورهای سنکرون تک فاز نیازی به سیم بندی تحریک DCبر روی رتور خود ندارند و قادرند به طور خودکار شروع به حرکت نمایند.

برای آنکه سیم بندی استاتور موتورهای سنکرون تک فاز، بتواند یک میدان دوار تولید کند، معمولاً یا به صورت فاز شکسته با کلید گریز از مرکز در نظر گرفته می شود و یا اینکه این سیم بندی همانند سیم بندی موتورهای تک فاز با خازن دائمی انتخاب می شود تا میدان دوار تقریباً یکنواختی در موتور ایجاد شود.

موتورهای سنکرون تک فاز بطور کلی به دو دسته تقسیم می شوند: موتورهای رلوکتانسی و موتورهای هیسترزیس

در موتورهای رلوکتانسی با توجه به مسیر ورود و خروج شار در استاتور و رتور، قطب های غیر همنامی در آنها شکل می گیرد که یکدیگر را جذب کرده، گردش رتور را باعث می شوند.

در موتورهای رلوکتانسی تعداد قطب های استاتور و رتور بایکدیگر برابر است و برای آنکه حرکت رتور به صورت خودکار آغاز شود معمولاً رتور را از نوع قفس سنجابی انتخاب می کنند و با حذف برخی از شیارهای سرتاسر محیط آن، قطب های برجسته ای بر روی آن به وجود می آورند.

رتور موتور هیسترزیس به صورت یک استوانه صاف از مواد فرومغناطیس بسیار مرغوب مانند فولاد سخت ساخته می شود و بر روی این رتور هیچ گونه سیم بندی، شیار و یا قطب برجسته ای دیده نمی شود.

به دلیل وجود خاصیت پسماند (تمایل دوقطبی های مغناطیسی تشکیل دهنده رتور به حفظ نظم خود حتی پس از قطع شدن میدان استاتور)، میدان رتور نسبت به میدان استاتور، اختلاف فاز پیدا می کند و همین امر باعث ایجاد گشتاور و چرخش رتور می گردد.


بیشتر بخوانید

انواع و کاربرد موتورهای سنکرون

الکتروموتور دالاندر

 


 

  • محاسبه گشتاور راه اندازی

   جریان در سیم پیچ کمکی Is است. این جریان با دو مؤلفه عمود بر هم تجزیه می شود. نسبت هر یک از این مؤلفه ها بر جریان اصلی برابر با یکی از توابع سینوس یا کسینوس است. مؤلفه ای به جریان سیم پیچ کمکی که با جریان سیم پیچ اصلی زاویه ۹۰ درجه می سازد، سبب ایجاد گشتاور می شود. از روی دیاگرام فازوری دیده می شود که این مؤلفه برابر به  Is sinθt است. در موتورهای اختلاف فازی زاویۀ θt به ندرت از ۳۰ درجه بیشتر می شود. sin۳۰ برابر با ۰/۵ است، بنابراین در فرمول محاسبه گشتاور یک ضریب کاهش ۵۰٪ وجود خواهد داشت.

   برای افزایش گشتاور راه اندازی باید اندازه Is و Im را با افزایش داد. برای این منظور باید تعداد دور سیم پیچی ها را کاهش داد تا امپدانس آن ها کاهش یابد. اما مجموع Is و Im جریانی را که در لحظه راه اندازی از خط کشیده می شود نشان می دهد.

   استاندارد بین المللی اندازه چنین جریانی را به منظور محافظت مصرف کننده در مقابل عوارض ناشی از کاهش ولتاژ در هنگام روشن کردن وسایل خانگی محدود می کند. 

   اکنون R۲، مقاومت قفسه روتور را در نظر بگیرید. با افزایش مقاومت آلیاژ به کار رفته در قفسه روتور یا کوچکتر نبودن سطح مقطع میله ها و حلقه های انتهایی، این مقاومت افزایش یافته و گشتاور راه اندازی را افزایش می دهد.

   البته اگر مقاومت قفسه روتور بیش از اندازه بزرگ شود، جریان کم شده و نه تنها گشتاور راه اندازی افزایش نمی یابد، بلکه سبب کاهش گشتاور نیز می شود. به علاوه همانطور که در مورد موتورهای چندفاز دیدیم، افزایش مقاومت R۲ سرعت بار کامل را کاهش داده، تلفات و دما را افزایش می دهد.

   این فرمول به روشنی مزیت استفاده از موتور راه اندازی خازنی را نشان می دهد. تقریبا زاویه بین Im و Is و در این موتور ۹۰ درجه است. سینوس زاویه ۹۰ درجه، یک است، پس انتظار می رود گشتاور این موتور دو برابر گشتاور یک موتور اختلاف فازی باشد. به علاوه در اینجا اندازه می تواند بزرگتر باشد، زیرا زاویه بین Is و In قائمه است و مجموع دو جریان بزرگ نمی شود. شکل زیر این برایند مطلوب را نشان می دهد.

   بنابراین استاندارد صنعتی با قوانین طبیعی، محدودیت هایی برای گشتاور راه اندازی به وجود می آورد که بر روی طراحی یک موتور تأثیر می گذارد.

موتور راه انداز خازنی

 

 با تجزیۀ جریان سیم پیچ کمکی در هنگام توقف روتور به دو مولفۀ، عمود بر هم،

جریان سیم پیچ اصلی از یکی از مولفه ها به اندازۀ ۹۰ درجه عقب تر است (مانند موتور خازنی)

 

 

در صورتی که سوالی در خصوص مطالب بیان شده دارید می توانید در قسمت نظرات از ما بپرسید یا با ارائه پیشنهادات خود، ما را در بالا بردن کیفیت مقالات یاری کنید. 

مقالات مرتبط

6 نظرات

  1. محمدخبازاصفهانی

    پاسخ دادن

    با عرض سلام
    آیا موتورتکفاز دو قطب میتواند سربندی موازی داشته باشد یعنی سرکلاس اول با ته کلاف دوم را یکی کرده میشود ورودی وته کلاف اول با سر کلاف دوم میشود خروجی موتور دوقطبی با این سربندی باز کردم آیا درست است ممنون

    ۱۵ مهر ۱۳۹۸
  2. داوود

    پاسخ دادن

    سلام
    پمپ سه اسب تکفاز پارالل نحوه ی سربندی میخوام

    ۱۷ بهمن ۱۳۹۸
    • الیکا الکتریک

      پاسخ دادن

      سلام
      با توجه به اینکه نمیتوان در قسمت پرسش و پاسخ، عکس آپلود نمود، بدین منظور عکس سربندی موتور تک فاز در انتهای متن وبلاگ آورده شده است.
      با تشکر از شما

      ۲۱ اسفند ۱۳۹۸
  3. اسپادانا صنعت

    پاسخ دادن

    آیا امکان راه اندازی موتور پنکه بدون پره، جدا از برد پنکه وجود دارد؟
    و اینکه با چه ولتاژی این عملیات انجام می گیرد؟
    آیا وجود خازن الزامیست؟

    ۲۵ خرداد ۱۳۹۹
    • الیکا الکتریک

      پاسخ دادن

      موتور پنکه به گونه ای طراحی شده است که با وصل کردن برق به آن، هیچ عکس العملی نشان نمی دهد. یعنی نه به چپ می چرخد نه به راست. بنابراین برای آن خازن می گذارند تا برای استاتور موتور، اختلاف فاز ایجاد کرده و موتور شروع به چرخش کند.
      ولتاژ ۲۲۰ ولت برق شهر برای راه اندازی آن کافیست.
      مورد دیگر اینکه دور موتور پنکه مشخص است. شما می توانید موتور پنکه را بدون پره هم استفاده نمایید، تنها کافیست خازن آن را که روی برد پنکه هست نگه دارید یا از خازن جداگانه و هم ظرفیت با خازن برد موتور بهره ببرید.

      ۲۵ خرداد ۱۳۹۹

نظرات