معمولاً در صنعت، بیشتر از موتورهای تک فاز آسنکرون یا القایی با روتور قفس سنجابی استفاده می‌شود. برای به حرکت درآوردن روتور این موتورها بایستی یک میدان الکترومغناطیسی دوار (گردان) در استاتور آن‌ها ایجاد کرد. این میدان دوار به کمک یک مدار راه‌انداز ایجاد می‌شود. الکتروموتور تک فاز همچنان که از نامش پیدا است با منبع تغذیه متناوب تک فاز (220 ولت) کار می‌کند و کاربردهای مسکونی، تجاری و صنعتی زیادی دارد.
ابزار و تجهیزات الکتریکی مختلفی مانند یخچال، کولر آبی، فن، دریل، پمپ و کمپرسور، از موتورهای تک فاز استفاده می‌کنند. هر یک از سیم‌پیچ‌های موتور تکفاز دارای دو ترمینال است که باید به فاز و نول وصل شوند. اما بسته به نوع موتور که در ادامه به آن اشاره خواهیم کرد، این اتصال متفاوت است.
پنج روش برای بستن مدار راه انداز الکتروموتور تک فاز وجود دارد که در این مقاله به آن‌ها اشاره خواهیم کرد:
- استفاده از سیم‌پیچ کمکی و کلید گریز از مرکز (موتور فاز شکسته یا راه انداز مقاومتی)
- استفاده از سیم‌پیچ کمکی، خازن موقت و کلید گریز از مرکز
- استفاده از سیم‌پیچ کمکی و خازن دائم
- استفاده از سیم‌پیچ کمکی، خازن دائم، خازن موقت و کلید گریز از مرکز
- استفاده از قطب چاکدار
روش‌های راه اندازی الکتروموتور تک فاز
در ادامه 5 روش راه اندازی الکتروموتور تک فاز و موارد استفاده آن را به طور کامل بررسی می‌کنیم.
موتور با فاز شکسته یا راه انداز مقاومتی
این روش عمدتاً در موتورهای ساده صنعتی به کار می‌رود. این موتورها از دو مجموعه سیم‌پیچ به نام سیم‌پیچ راه اندازی (Start) و سیم‌پیچ اصلی (Main) تشکیل شده‌اند. سیم‌پیچ راه‌اندازی نسبت به سیم‌پیچ اصلی سیم کوتاه‌تر، نازک‌تر و با دور کمتر و در نتیجه مقاومت بیشتری دارد. در سیم‌پیچ راه‌انداز (که خاصیت مقاومتی آن بیشتر است) به علت مقاومت بالاتر نسبت به سیم‌پیچ اصلی (که خاصیت سلفی آن بیشتر است)، جریان تقدم فازی در حدود 30 درجه دارد.
بنابراین میدان مغناطیسی در سیم‌پیچ راه انداز زودتر از میدان مغناطیسی در سیم پیچ اصلی ایجاد می‌شود. بنابراین دو میدان حدود 30 درجه از هم فاصله دارند، اما همین زاویه کوچک خود برای راه اندازی موتور کافی است. این نکته را باید در نظر داشت که پس از رسیدن موتور به دور نامی، سیم‌پیچ کمکی به علت مقاومت بالا در حدود 70 تا 80 درصد سرعت سنکرون، با کلید گریز از مرکز از مدار خارج شود.
راه اندازی موتور تک فاز با فاز شکسته، برای توان‌های تا 250 وات مناسب است:
- فن‌های تهویه و دمنده‌ها
- دستگاه‌های نجاری
- ماشین لباس‌شویی
- دریل
راه اندازی موتور تک فاز با خازن موقت (راه انداز)
چنانچه در سیم‌پیچ کمکی موتور تک فاز القایی یک خازن سری اضافه شود، بین جریان دو سیم‌پیچ اختلاف فاز بیشتری (حدود 90 درجه) ایجاد می‌شود و در نتیجه گشتاور لازم برای به حرکت در آوردن موتور بیشتر می‌شود. گشتاور راه اندازی در این روش بیشتر از روش فاز شکسته است.
خازن استفاده شده از نوع الکترولیتی و با ظرفیت بالا (حدود 250 میکرو فاراد) است که جداگانه روی موتور استفاده می‌شود. نکته دیگر اینکه مقاومت سیم‌پیچ کمکی در این روش بایستی کم باشد. در این نوع راه‌اندازی نیز خازن راه انداز (موقت) با رسیدن دور موتور به دور نامی، با کلید گریز از مرکز از مدار جدا می‌شود.
موتور تک فاز با خازن راه‌انداز، به علت گشتاور راه‌اندازی بالا برای بارهای تا چندین کیلو وات که نیاز به استارت زدن مکرر دارند مناسب است:
- پمپ‌ها و کمپرسورها
- کانوایرها
- ماشین آلات
راه اندازی موتور تک فاز با خازن دائم
این روش مشابه روش قبلی است با این تفاوت که کلید گریز از مرکز وجود ندارد و خازن و سیم‌پیچ کمکی، هر دو در مدار باقی می‌مانند و حذف نمی‌شوند. خازن دائم کار، گشتاور موتور را بهبود و ضریب توان و راندمان را افزایش می‌دهد با این حال گشتاور راه اندازی کمتری از خازن موقت دارد.
خازن استفاده شده در این مدار از نوع روغنی است که در مقایسه با خازن الکترولیت قیمت و ابعاد بزرگتری دارد. برای کاهش تلفات بایستی خازن با ظرفیت پایین‌تر انتخاب شود که البته گشتاور راه‌اندازی نیز کاهش می‌یابد
موتور تک فاز با خازن دائم برای کاربردهای حداکثر تا 200 وات استفاده می‌شود:
- فن‌ها و دمنده‌ها
- ماشین‌های اداری
- حدیده و قلاویزکاری
- آبمیوه‌گیری
- ماشین لباس‌شویی
راه اندازی موتور تک فاز با دو خازن
برای آن‌که بتوانیم از مزایای موتورهای الکتریکی تک فاز با خازن راه‌انداز و خازن دائمی، یک‌جا بهره ببریم می‌توانیم از موتور تک فاز دو خازنه استفاده کنیم. یک خازن الکترولیتی چند صد میکروفارادی برای راه‌اندازی و یک خازن روغنی چند ده میکروفارادی برای کار دائم، موازی با هم و سری با سیم‌پیچ کمکی بسته می‌شوند. نتیجه کار دستیابی به موتوری است که هم گشتاور راه‌اندازی و هم گشتاور در حال کار خوبی ارائه می‌دهد.
موتور تک فاز دو خازنه برای موتورهای بزرگ با بارهای با اینرسی بالا که نیاز به شروع مکرر، گشتاور راه‌اندازی و خروجی و نیز راندمان بالا دارند، بسیار مناسب است:
- پمپ‌ها
- موتور یخچال
- کمپرسور هوا
راه اندازی موتور تک فاز با قطب سایه‌دار (چاکدار)
موتور قطب چاکدار یک موتور تک فاز با روتور قفس سنجابی است که هر قطب آن دارای یک زایده کوچک است که یک سیم‌پیچ یا حلقه مسی جداگانه به دور آن تابیده شده است. هنگامی که برق به استاتور اعمال می‌شود، شار در قطب اصلی القا می‌شود. این شار باعث القای ولتاژ در سیم پیچ سایه می‌شود. چون سیم‌پیچ سایه اتصال کوتاه است، شار القا شده در آن یک جریان گردشی ایجاد می‌کند.
شار سیم‌پیچ سایه در خلاف جهت سیم‌پیچ اصلی است؛ همچنین چون یک فاصله فضایی بین دو سیم‌پیچ وجود دارد، اختلاف فاز بین دو شار ایجاد می‌شود. این اختلاف فاز گشتاور لازم برای به حرکت درآوردن روتور را ایجاد می‌کند.
مزایای موتور با قطب چاکدار:
- ساختار ساده و کم‌هزینه بودن
- ساختار مقاوم و قابلیت اطمینان بالا
- قابلیت استفاده در انواع دستگاه‌های کوچک
معایب موتور با قطب سایه‌دار:
- راندمان کم به خاطر تلفات در سیم‌پیچ سایه
- گشتاور راه‌اندازی بسیار کم
- ضریب توان کم
- نبود امکان تغییر گردش
با همه این‌ها موتور تک فاز با قطب چاکدار برای بسیاری کاربردها مناسب است:
- فن تهویه
- سشوار
- پنکه رومیزی
- پروژکتور
- پمپ کولر
- دستگاه فتوکپی
اکنون که با روش‌های راه اندازی موتور تک فاز آشنا شدیم به برخی مفاهیم و موضوعات کاربردی و مفید درباره این موتورها می‌پردازیم.
تست سیم‌پیچ موتور تک فاز با اهم متر
عملکرد صحیح موتور، به سلامت سیم‌پیچ‌های آن بستگی دارد. با این حال از روی ظاهر سیم‌پیچ‌ها نمی‌توان خرابی آن را تشخیص داد. برای این منظور بایستی با استفاده از مولتی‌متر یا اهم‌متر، مقاومت سیم‌پیچ‌ها را اندازه‌گیری کرد.
همان طور که گفته شد، موتور تک فاز یک سیم‌پیچ اصلی و یک سیم‌پیچ کمکی (راه‌انداز) دارد. از موتور سه سرسیم خارج می‌شود: سرسیم R (از یک سر سیم‌پیچ اصلی)، سرسیم S (از یک سر سیم‌پیچ راه‌انداز) و سرسیم C (از سر مشترک این دو سیم‌پیچ).
اندازه مقاومت اهمی بین سرهای مختلف سیم‌پیچ‌ها را به دست آورید:
- مقاومت S به R باید بیشترین مقدار را داشته باشد.
- مقدار مقاومت C به R باید کمترین باشد.
- مقاومت C به S باید دارای مقداری در حد وسط S به R و C به R باشد.
- همچنین برای اطمینان از عدم اتصالی بین بدنه و سیم‌پیچ‌ها، بایستی مقاومت بین هر یک از این سه سر را به طور جداگانه، نسبت به نقطه اتصال زمین روی بدنه موتور اندازه‌گیری کرد. در این آزمایش اهم‌متر باید بیشترین مقدار را نشان دهد.
ترمینال تخته کلم موتور تک فاز
همان طور که گفته شد، موتورهای تک فاز بسته به نوع و نحوه راه‌اندازی، اتصالات متفاوتی دارند؛ اما در نهایت 6 رشته سیم از پوسته موتور وارد محفظه‌ای به نام ترمینال یا تخته کلم موتور تکفاز می‌شود. تخته کِلَم یا به اصطلاح دیگر تخته کلمپ، همان ترمینال یا جعبه اتصالات الکتروموتور است که سربندی الکتروموتور تک فاز را در آن انجام می‌دهیم.
به طور کلی تخته کلم موتور تک فاز سه جفت یا شش اتصال دارد که هر جفت را با دو حروف مشخص می‌کنند: (U2 و V2)، (U1 و V1) و (W2 و W1) یا (Z2 و Z1). این اتصالات که به شکل ضربدری و نه روبروی هم قرار دارند، نشان دهنده دو سر سیم‌پیچ‌های اصلی، کمکی و محل اتصال خازن هستند. بسته به نوع موتور و دستورالعمل روی پلاک، سربندی انجام می‌شود. در تصویر زیر یک نمونه تخته کلم موتور تک فاز نمایش داده شده است.
نمونه‌هایی از کاربرد الکتروموتورهای تک فاز
حال که با انواع روش‌های راه اندازی موتور تک فاز آشنا شدیم، برای نمونه مدار و سربندی موتور کولر آبی و فن تهویه را با هم بررسی می‌کنیم.
سربندی موتور کولر آبی
معمولا موتور کولرهای آبی از نوع الکتروموتورهای تک فاز تک خازنه یا دو خازنه هستند. کولرهای آبی دارای دو قطعه برقی اصلی به نام الکتروموتور (یا دینام) و پمپ آب هستند که از ترمینال برق (یا جعبه تقسیم) داخل بدنه کولر تغذیه می‌شوند. عمل روشن و خاموش کردن کولر، و کم و زیاد کردن دور موتور را نیز یک کلید که در داخل آپارتمان نصب می‌شود، انجام می‌دهد. سیم‌کشی کولر آبی از موتور تا کلید کولر به صورت توکار انجام می‌شود.
سیم‌کشی موتور کولر آبی دارای ۴ عدد سیم مجزا است. در بیشتر کولرها این سیم‌ها به رنگ آبی (نول)، زرد (پمپ آب)، قرمز یا قهوه‌ای (دور کند) و مشکی( دور تند) هستند.
معمولا برای عملکرد بهتر الکتروموتور تک فاز کولر و همچنین راه‌اندازی مناسب پمپ آب، از خازن استفاده می‌شود. این خازن دارای دو رشته سیم است که به ترتیب به ترمینال نول و ترمینال فاز پمپ آب متصل می‌شود و به موازات سیم‌پیچ پمپ آب قرار می‌گیرد.
در موتور کولر آبی سه ترمینال با نام‌های LO، HI و Com قرار گرفته است:
- ترمینال LO: مربوط به اتصال دور کند الکتروموتور است.
- ترمینال HI: مربوط به دور تند الکتروموتور است.
- ترمینال Com: مربوط به اتصال نول الکتروموتور است.
لازم به ذکر است که ترمینال‌های HI و LO نبایستی هم‌زمان برق‌دار شوند. برای همین است که کلید کولر تنها امکان انتخاب یک حالت را دارد.
مدار هواکش خازن‌دار
بر خلاف فن‌ها و هواکش‌های ساده خانگی که دو سیمه یا سه سیمه برای فاز، نول و ارت هستند، برای محیط‌های صنعتی از هواکش خازن‌دار استفاده می‌شود. این نوع هواکش‌ها، یک موتور تک فاز سه سیمه یا چهار سیمه هستند که یک سیم‌پیچ اصلی و یک سیم‌پیچ کمکی دارند. از هر سیم‌پیچ یک سر به دیگری متصل می‌شود. اگر اتصال از درون موتور باشد، موتور سه سیمه و در غیر این صورت چهار سیم در خروجی خواهیم داشت.
در این مدار سیم مشترک سیم‌پیچ‌ها به نول وصل می‌شود. دو سر باقی مانده از سیم‌پیچ‌ها به دو سر خازن متصل می‌شوند. یک انشعاب از دو سر خازن و همچنین سیم فاز به کلید دوطرفه وارد می‌شود. کلید دوطرفه با تغییر دو سر خازن، جهت چرخش هواکش را عوض می‌کند.
جمع بندی
در این مقاله به موضوع الکتروموتورهای تک فاز، انواع، سربندی و روش‌های راه‌اندازی آن پرداختیم.
گفتیم که موتور تک فاز علاوه بر سیم‌پیچ اصلی، یک سیم‌پیچ کمکی هم دارد. به نحوه تشخیص سیم‌پیچ کمکی از اصلی و همین طور، تست سیم‌پیچ موتور تک فاز نیز اشاره کردیم. همچنین نقش خازن در موتورهای تک فاز و سربندی موتورهای تک فاز با خازن را بررسی کردیم. در انتهای بحث هم برای نمونه، نقشه سربندی موتور کولر آبی و هواکش خازن‌دار را بررسی کردیم.
شرکت کالاصنعتی امکان تامین و ارسال انواع الکتروموتور تک فاز و سه فاز را در سراسر کشور دارد. برای دریافت مشاوره در خصوص انتخاب و استعلام بهترین و جدیدترین قیمت الکتروموتور مورد نظر خود، با کارشناسان خبره کالا صنعتی در تماس باشید.
موتور تکفاز با خازن راه انداز یا موقت
موتور دو خازنه با خازن راه انداز و خازن دائم
برای ایجاد میدان گردان در استاتور
ایجاد اختلاف فاز میان سیم‌پیچ اصلی و کمکی و گشتاور راه اندازی بالا
خازن راه انداز از نوع الکترولیتی و با ظرفیت بالا در ابعاد چند صد میکرو فاراد است که گشتاور اولیه را تامین می‌کند. اما خازن دائمی از نوع روغنی و ابعاد چند ده میکرو فاراد است و کارکرد دائمی موتور را بهبود می‌بخشد.