الکترو موتور القایی تک فاز

الکتروموتور تک فاز

الکتروموتور تک فاز

موتورهای القایی تک فاز

بین انواع الکتروموتورها، الکترو موتور القایی تکفاز باتوجه به ارزان تر بودن قیمت و پایین بودن هزینه تعمیر و نگهداری بیشترین استفاده را دارد. این نوع از الکتروموتور تنها یک پیچه یا یک کلاف اصلی دارد و با یک منبع تغذیه متناوب تک فاز کار می‌کند. در تمام الکتروموتورهای القایی تک فاز، روتور از نوع قفس سنجابی است. الکتروموتور تک فاز القایی خود راه انداز نیست. هنگامی که الکتروموتور به یک منبع تغذیه تک فاز متصل است کلاف اصلی دارای جریانی متناوب می‌شود. این جریان متناوب میدان مغناطیسی ای ضربانی تولید می‌کند. به سبب القا، روتور تحریک می‌شود. چون میدان مغناطیسی اصلی ضربانی است گشتاوری که برای چرخش الکتروموتور لازم است بوجود نمی‌آید و بحای چرخیدن روتور آن را به ارتعاش در می آورد. به همین دلیل الکتروموتور القایی تک فاز به استارتر ( دستگاه آغازگر) نیاز دارد که تا ضربات آغازی را برای چرخش موتور تولید نماید.

دستگاه آغازگر الکتروموتور القایی تک فاز پیچه‌ای اضافی در استاتور است (پیچه راه انداز). پیچه استارت می‌تواند دارای خازن های سری و یا سوئیچ گریز از مرکز باشد. هنگامی که ولتاژ تغذیه برقرار است جریان در پیچه اصلی به سبب مقاومت پیچه اصلی ولتاژ تغذیه را افت می‌دهد ( ولتاژ به جریان تبدیل می‌شود ). در همین حین جریان در پیچه استارت بسته به مقاومت دستگاه استارت به افزایش ولتاژ تغذیه تبدیل می‌شود. فعل و انفعال میان میدان های مغناطیسی که پیچه اصلی و دستگاه استارت (شامل پیچه کمکی و خازن) می‌سازند میدان برایندی می‌سازند که در جهتی گردش می‌کند. محور الکتروموتور گردش را در جهت این میدان برایند آغاز می‌کند.

دیاگرام موتور القایی تک فاز بدون پیچه راه انداز

دیاگرام موتور القایی تک فاز بدون پیچه راه انداز

هنگامی که الکتروموتور به ۷۵ درصد دور مجاز خود می‌رسد یک سوئیچ گریز از مرکز پیچه استارت را از مدار خارج می‌کند. از این لحظه به بعد الکتروموتور تک فاز می‌تواند گشتاور کافی را برای ادامه کارکرد خود نگه دارد. بجز انواع خاص، معمولا همه الکتروموتورهای تک فاز فقط برای کاربری‌های کمتر از ۳ اسب بخار استفاده می‌شوند. با توجه به انواع تکنیک های استارت، الکتروموتورهای القایی تک فاز AC در انواعی به شرح ذیل قرار دارند.

دیاگرام موتور القایی تک فاز با پیچه راه انداز

دیاگرام موتور القایی تک فاز با پیچه راه انداز

الکتروموتور تک فاز القایی AC با فاز شکسته :

الکتروموتور فاز شکسته با عنوان استارت القایی / کارکرد القایی هم شناخته می‌شود که دو پیچه دارد. پیچه استارت از سیم نازکتر و تعداد دور کمتر نسبت به پیچه اصلی برای بوجود آوردن مقاومت بیشتر ساخته شده‌است. همچنین میدان پیچه استارت در زاویه‌ای غیر از آنچه که پیچه اصلی دارد قرار می‌گیرد که سبب آغاز چرخش محور الکتروموتور می گردد. پیچه اصلی که از سیم ضخیم تری ساخته شده‌است الکتروموتور را همیشه درحالت چرخش باقی نگه می‌دارد.

دیاگرام الکتروموتور تک فاز القایی AC با فاز شکسته

دیاگرام الکتروموتور تک فاز القایی AC با فاز شکسته

گشتاور آغازین کم است مثلاً ۱۰۰ تا ۱۷۵ درصد گشتاور نامی است. الکتروموتور برای استارت جریان زیادی طلب می‌کند، که تقریباً ۷۰۰ تا ۱۰۰۰ درصد جریان نامی است. گشتاور حداکثر تولید شده نیز در محدوده ۲۵۰ تا ۳۵۰ درصد از گشتاور نامی می‌باشد.

کاربری های مناسب برای الکتروموتورهای فاز شکسته شامل سنگ سمباده های کوچک، دمنده‌ها و فن های کوچک و دیگر دستگاه هایی با نیاز به گشتاور آغازین کم و با نیاز به الکتروموتور هایی با قدرت ۱/۲۰ تا ۱/۳ اسب بخار می‌باشد. این الکتروموتورها در کاربری هایی که نیاز به روشن و خاموش کردن های پیاپی و یا نیاز به گشتاور زیاد دارند مناسب نیست.

الکتروموتور تک فاز القایی AC با استارت خازنی :

این نوع الکتروموتور همان الکتروموتور با فاز شکسته، اصلاح شده با خازنی سری با آن برای بهبود استارت است. همانند الکتروموتور معمولی با فاز شکسته، این نوع الکتروموتور یک سوئیچ گریز از مرکز داشته که هنگامی که محور الکتروموتور به ۷۵ درصد سرعت نامی می‌رسد، پیچه استارت را از مدار خارج می‌نماید. از آنجا که خازن در مدار استارت است، گشتاور استارت بیشتری تولید می‌کند که معمولاً در حدود ۲۰۰ تا ۴۰۰ درصد گشتاور نامی است و جریان استارت معمولاً بین ۴۵۰ تا ۵۷۵ درصد جریان نامی است که بسیار کمتر از الکتروموتور با فاز شکسته که دلیل آن هم وجود سیم ضخیمتر در مدار استارت است.

دیاگرام الکتروموتور تک فاز القایی AC با استارت خازنی

دیاگرام الکتروموتور تک فاز القایی AC با استارت خازنی

نوع اصلاح شده‌ای از الکتروموتور با استارت خازنی، الکتروموتور با استارت مقاومتی است. در این نوع الکتروموتور خازن استارت با یک مقاومت جایگزین شده‌است. الکتروموتور با استارت مقاومتی در کاربری هایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که میزان گشتاور استارت، کمتر از مقداری که الکتروموتور با استارت خازنی تولید می‌کند لازم است. صرف نظر از هزینه، این الکتروموتور امتیازات عمده‌ای نسبت به الکتروموتور با استارت خازنی ندارد. این الکتروموتورها در انواع مختلف کاربری های پولی و تسمه‌ای مانند تسمه نقاله‌های کوچک و در پمپ ها، دمنده‌های بزرگ و کاربری های چرخ دنده‌ای به خوبی عمل می نماید.

الکتروموتور تک فاز القایی AC با خازن دائمی اسپلیت – PSC :

این موتور (PSC) نوعی خازن دائما متصل به صورت سری به پیچه استارت دارد. این کار باعث می شود که پیچه استارت تازمانی که موتور به سرعت چرخش خود برسد به صورت پیچه ای کمکی عمل کند. از آنجا که خازن عملکرد اصلی , باید برای استفاده مداوم طراحی شده باشد , نمی تواند توان استارتی معادل یک موتور استارت خازنی ایجاد نماید. گشتاور استارت یک موتور (PSC) معمولا کم و در حدود ۳۰ تا ۱۵۰ درصد گشتاور ارزیابی شده است. موتورهای (PSC) جریان استارتی پایینمعمولا در کمتر از ۲۰۰ درصد جریان برآورد شده دارند که آن ها را برای کاربری هایی با سرعت های دارای چرخه های خاموش روشن بالا بسیار مناسب می سازد.
الکتروموتور تک فاز القایی AC با خازن دائمی اسپلیت

دیاگرام الکتروموتور تک فاز القایی AC با خازن دائمی اسپلیت

موتورهای PSC امتیازات فراوانی دارند. طراحی موتور براحتی برای استفاده با کنترل کننده های سرعت می تواند اصلاح شود. همچنین می توانند برای بازدهی بهینه و ضریب توان بالا در فشار برآورد شده طراحی شوند. آن ها به عنوان قابل اطمینان ترین موتور تک فاز مطرح می شوند. مخصوصا به این خاطر که به سوئیچ گریز از مرکز نیازی ندارند.

 موتورهای PSC بسته به طراحیشان کاربری بسیار متنوعی دارند که شامل فن ها , دمنده ها با نیاز به گشتاور استارت کم و چرخه های کاری غیر دائمی مانند تنظیم دستگاه ها, عملگر درگاه ها و بازکننده های درب گاراژها می شود.

الکتروموتور تک فاز القایی AC استارت با خازن / کارکرد با خازن:

این الکتروموتور، همانند الکتروموتور با استارت خازنی، خازنی از نوع استارتی در حالت سری با پیچه کمکی برای گشتاور زیاد استارت دارد. همچنین مانند یک الکتروموتور با خازن دائمی، خازنی از نوع کارکرد دائم دارد که درکنار خازن استارت در حالت سری با پیچه کمکی است که بعد از شروع به کار الکتروموتور از مدار خارج می‌شود. این حالت سبب بوجود آمدن گشتاوری اضافی می‌شود.

دیاگرام الکتروموتور تک فاز القایی AC استارت با خازن / کارکرد با خازن

دیاگرام الکتروموتور تک فاز القایی AC استارت با خازن / کارکرد با خازن

این نوع الکتروموتور می‌تواند برای بازده بیشتر طراحی شود. این الکتروموتور بخاطر خازن های کارکرد دائم و استارت و سوئیچ گریز از مرکز آن نسبتا پرهزینه‌است. این الکتروموتور می‌تواند در بسیاری از کاربری هایی که از هر الکتروموتور تک فاز دیگری انتظار می‌رود استفاده شود. این کاربری ها شامل ماشین های مرتبط با چوب، کمپرسورهای هوا، پمپ های آب فشار قوی، پمپ های تخلیه و دیگر کاربردهای نیازمند گشتاورهای بالا می‌شوند.

الکتروموتور تکفاز القایی AC با قطب سایه دار (با حلقه اتصال کوتاه) :

الکتروموتورهای تک فاز با قطب سایه دار فقط یک پیچه یا کلاف اصلی دارند و پیچه یا کلاف راه انداز ندارند. استارت خوردن به وسیله طرح خاص آن که حلقه پیوسته مسی ای را دور قسمت کوچکی از هر قطب الکتروموتور حلقه می‌کند انجام می‌شود. این سایه که قطب را دو تکه می‌کند سبب می‌شود که میدان مغناطیسی ای ضعیف تر در ناحیه سایه خورده نسبت به قسمت دیگر و در کنار آن بوجود آید. تعامل میان میدان ها محور را به چرخش در می آورد. چون الکتروموتور با قطب سایه خورده پیچه استارت، سوئیچ استارت ویا خازن ندارد از نظر الکتریکی ساده و ارزان است. همچنین سرعت آن را صرفا با تغییر ولتاژ یا بوسیله یک پیچه با چند دور مختلف می‌توان کنترل کرد.

ساختار الکتروموتور با قطب سایه خورده از نظر مکانیکی اجازه تولید انبوه را می‌دهد. درحقیقت این الکتروموتورها به الکتروموتورهای یکبار مصرف معروفند. بدین معنی که جایگزین کردن آن ها ارزانتر از تعمیر آن هاست.

دیاگرام موتور القایی AC با قطب سایه دار

دیاگرام موتور القایی AC با قطب سایه دار

 

الکتروموتورهای با قطب سایه دار مشخصات مثبت زیادی دارند. اما چندین مورد عیب هم دارند. گشتاور استارت کم آن معمولاً ۲۵ تا ۷۵ درصد گشتاور نامی است. آن ها الکتروموتورهایی با اتلاف بالا هستند که سرعتی حدود ۷ تا ۱۰ درصد سرعت سنکرون دارند. عموماً بازده این نوع الکتروموتور بسیار پایین است (کمتر از ۲۰ درصد).

هزینه اولیه پایین آن را برای قدرت کمتر یا کاربردهای با کار کمتر مناسب می‌سازد. شاید وسیع ترین استفاده از آن ها در فن های چند سرعته برای استفاده خانگی است. ولی گشتاور کم، الکتروموتور تک فاز دارای قطب سایه دار را برای بیشتر کاربری های صنعتی یا تجاری که در آن ها کار مداوم یا پریود‌های گردش بیشتر معمول است غیر قابل استفاده می‌کند.

 

شکل زیر منحنی سرعت – گشتاور را برای انواع موتور القایی AC تک فاز نشان می دهد.

 منحنی سرعت - گشتاور برای انواع موتور القایی AC تک فاز

منحنی سرعت – گشتاور برای انواع موتور القایی AC تک فاز