انواع موتور القایی – قطب چاکدار

در این مقاله قصد داریم در مورد انواع موتور‌القایی تک فاز صحبت کنیم. پس با ما همراه باشید.

موتورهای القایی تک فاز

 

موتورهای القایی تک فاز با ایجاد یك شار اضافی با استفاده از روشهای خاصی ، خود راه‌انداز می‌شوند.

اکنون بسته به این روش‌ها موتور‌القایی تک فاز به شرح زیر طبقه بندی می‌شوند:

• 1- موتور‌القایی تک فاز با سیم‌پیچ راه‌انداز
• 2- موتور‌القایی با خازن راه‌انداز
• 3- موتور‌القایی با خازن راه‌انداز و خازن دائم کار (روش دو خازن).
• 4- خازن جداگانه دائمی PSC) ) موتور.
• 5- موتور‌القایی قطب چاک دار.

موتور‌القایی سه فاز

————————————————–

1- موتور‌القایی تکفاز با سیم‌پیچ راه‌انداز[1] انواع موتور

 

 علاوه بر سیم‌پیچ اصلی ، استاتور موتور‌القایی تک فاز دارای سیم‌پیچ دیگری به نام سیم‌پیچ کمکی یا سیم‌پیچ راه‌انداز‌است.

سوئیچ گریز از مرکز به صورت سری با سیم‌پیچ کمکی وصل می‌شود. هدف از این سوئیچ قطع اتصال سیم‌پیچ کمکی از مدار اصلی در هنگام رسیدن موتور به 75 تا 80٪ سرعت سنکرون است.

می دانیم که سیم‌پیچ اصلی ذاتا سلفی (القایی) است. هدف ما ایجاد اختلاف فاز بین دو سیم‌پیچ است و اگر سیم‌پیچ راه ا نداز مقاومت بالایی داشته باشد ، این امکان‌پذیر‌است. اجازه دهید بگوئیم:

I_run جریان جاری در سیم‌پیچ اصلی‌است،

I_start جریان جاری در سیم‌پیچ راه‌انداز‌است،

و V_T ولتاژ منبع تغذیه‌است.انواع موتور

موتور‌القایی با سیم‌پیچ راه‌انداز

ما می دانیم که

برای بالا بودن مقاومت سیم‌پیچ باید جریان با ولتاژ تقریباً همفاز باشد و برای بالا بودن اندوکتانس سیم‌پیچ ، جریان باید با زاویه ی بزرگی عقب تر از ولتاژ باشد.انواع موتور

مقاومت سیم‌پیچ راه‌انداز بسیار زیاداست ، بنابراین ، جریان در سیم‌پیچ راه‌انداز از ولتاژ اعمال شده با زاویه بسیار کوچک عقب می ماند و سیم‌پیچ اصلی از نظر ماهیت بسیار القایی‌است.

بنابراین، جریان جاری در سیم‌پیچ اصلی با زاویه بزرگی از ولتاژ اعمالی عقب می‌ماند.

نتیجه این دو جریان I_T است. حاصل این دو جریان ، میدان مغناطیسی دوار را تولید می‌کند که در یک جهت می‌چرخد.

در موتور‌القایی با سیم‌پیچ راه‌انداز جریان اصلی و راه‌انداز با زاویه ای از یکدیگر جدا می‌شوند بنابراین این موتور موتور‌القایی با فاز جدا نامیده‌می‌شود.

برای مثال موتور کولر از این روش راه‌اندازی استفاده‌می‌کند.

 کاربردهای موتور‌القایی تقسیم فاز انواع موتور

موتورهای القایی فاز تقسیم دارای جریان راه‌اندازی کم وگشتاور راه‌اندازی متوسط ​​دارند.

بنابراین از این موتورها در پنکه‌ها ، دمنده‌ها ، پمپ‌های سانتریفیوژ ، ماشین لباسشویی ، آسیاب‌ها ، تراش‌ها ، پنکه‌های تهویه مطبوع و غیره استفاده‌می‌شود .این موتورها در سایز 1/20   تا 1/2  کیلو وات موجود می‌باشند.

————————————————–

2- خازن راه‌انداز IM و خازن راه‌انداز دائم کار [2]

خازن راه‌انداز موتور‌القایی

اصول کارکرد و ساختمان موتورهای القایی با خازن راه‌انداز و موتورهای القایی با خازن دائم کار تقریباً یکسان هستند.

ما از قبل می دانیم که موتور‌القایی تک فاز خود راه‌انداز نیست زیرا میدان مغناطیسی تولید‌شده از نوع دوار نمی باشد. برای تولید میدان مغناطیسی گردان باید اختلاف فاز وجود داشته باشد.

در موتور‌القایی تقسیم فاز یا با سیم‌پیچ راه‌انداز از مقاومت برای ایجاد اختلاف فاز استفاده می کنیم اما در اینجا از خازن برای این منظور استفاده‌می‌شود.

ما با این واقعیت آشنا هستیم که جریان در خازن نسبت به ولتاژ پیش فاز است(جریان جلوتر از ولتاژ است). بنابراین ، در موتور‌القایی با خازن راه‌انداز و موتورهای با خازن دائم کار ، ما از دو سیم‌پیچ ، سیم‌پیچ اصلی و سیم‌پیچ راه‌انداز‌استفاده می‌کنیم.

با سیم‌پیچ راه‌انداز  یک خازن را وصل می کنیم بنابراین جریان جاری در خازن. یعنی i_st ،  از ولتاژ اعمالی با زاویه ، φ_st ، جلوتر‌است .

سیم‌پیچ اصلی ذاتا از نوع سلفی (القایی) است، بنابراین جریان جاری شده در سیم‌پیچ اصلی با زاویه  φm از ولتاژ اعمال‌شده عقب می‌ماند.

اکنون بین این دو جریان اختلاف زاویه فاز بزرگی وجود دارد که جریان حاصل (I) را تولید می‌کنند ، و این یک میدان مغناطیسی دوار تولید‌می‌کند.

از آنجا که گشتاور تولید‌شده توسط این موتورها بستگی به اختلاف زاویه فاز دارد که تقریباً 90 درجه‌است.

موتور

بنابراین ، این موتورها گشتاور راه‌اندازی بسیار بالایی را تولید می‌کنند.

در مورد موتور‌القایی با خازن راه‌انداز، سوئیچ گریز از مرکز به گونه ای تهیه شده‌است که هنگام رسیدن موتور به سرعت تا 75 تا 80٪ از سرعت سنکرون، سیم‌پیچ راه‌انداز را از مدار جدا می‌کند اما در مورد خازن راه‌انداز دائم کار سوئیچ گریز از مرکز وجود ندارد.

بنابراین ، خازن در مدار باقی می‌ماند و به بهبود ضریب توان و شرایط کار موتور‌القایی تک فاز کمک می‌کند.

کاربردهای خازن راه‌انداز و خازن راه‌انداز دائم کار

این موتورها از گشتاور شروع بالایی برخوردار هستند از این رو در نقاله‌ها ، آسیاب‌ها ، سیستم‌های تهویه هوا ، کمپرسور و غیره مورد‌استفاده قرار‌می‌گیرند و حداکثر تا 6 کیلو وات در دسترس هستند.

————————————————–

3- موتور خازن تقسیم دائمی (PSC) موتور[3]

دارای روتور قفسی و استاتور‌است.

استاتور دو سیم‌پیچ دارد – سیم‌پیچ اصلی و کمکی.

تنها دارای یک خازن سری با سیم‌پیچی کمکی می باشد و سوئیچ راه‌انداز ندارد.

مزایا و کاربردها ا

هیچ سوئیچ گریز از مرکز لازم نیست. از راندمان بالاتری برخوردار است و گشتاور را  بالا می‌برد.

در فن‌ها و دمنده‌های بخاری و سیستم های تهویه مطبوع کاربرد دارند. همچنین برای ماشین‌های اداری نیز استفاده‌می‌شود.

————————————————–

4- موتورهای القایی تک فاز قطب چاکدار [4]

موتور‌القایی تک فاز قطب چاکدار

استاتور موتور‌القایی تک فاز قطب چاک دار دارای قطب‌های برجسته یا بیرون زده‌است است.

این قطب ها توسط نوار یا حلقه مسی چاکدار می‌شوند که ماهیت القایی دارند.

قطب ها به دو نیمه نابرابر تقسیم می‌شوند. قسمت کوچکتر نوار مس را دارا می‌باشد و به عنوان قطعه چاک دار قطب گفته‌می‌شود.

عملکرد انواع موتور:

هنگامی که یک منبع تک فاز به استاتور موتور‌القایی قطب چاک دار داده‌می‌شود، شار متناوب تولید می‌شود. این تغییر شار باعث ایجاد emf در سیم‌پیچ چاک‌دار‌می‌شود.

از آنجا که این قسمت چاک دار دارای اتصال کوتاه‌است ، جریان درجهتی تولید‌می‌شود که با شار اصلی مخالفت کند.

شار در قطب چاک دار از شار در قطب بدون چاک عقب مانده‌است. اختلاف فاز بین این دو شار باعث ایجاد شار دوار می‌شود.

ما می دانیم که جریان سیم‌پیچ استاتور ذاتا متناوب‌است .

به همین ترتیب شار تولید شده توسط جریان استاتور نیز همین گونه می‌باشد.

برای درک دقیق کار موتور‌القایی قطب چاک دار ، سه منطقه را در نظر بگیرید .

1- هنگامی که شار مقدار خود را از صفر به تقریباً حداکثر مقدار مثبت تغییر می‌دهد.

2- هنگامی که شار تقریباً در حداکثر مقدار خود ثابت باشد.

3- هنگامی که شار از حداکثر مقدار مثبت به صفر کاهش می‌یابد.

منطقه 1:

هنگامی که شار مقدار خود را از صفر به مقدار حداکثر مثبت تغییر می‌دهد – در این منطقه سرعت افزایش شار و از این رو جریان بسیار زیاد‌است.

طبق قانون فارادی هر زمان که تغییر در شار ایجاد شود emf زیاد‌می‌شود. از آنجا که حلقه مسی اتصال کوتاه‌است، جریان به دلیل این افزایش emf در حلقه مس جریان می‌یابد.

این جریان در حلقه مسی شار خاص خود را تولید می‌کند. طبق قانون لنز ، جهت این جریان در حلقه مسی به حدی‌است که با علت خودش یعنی افزایش جریان مخالف‌است.

بنابراین شار حلقه چاک دار مخالف شار اصلی‌است که منجر به ازدحام شار در قسمت بدون چاک از استاتور می‌شود و شار در قسمت چاک دار ضعیف می‌شود. این توزیع غیر یکنواخت شار باعث می‌شود که محور مغناطیسی در وسط قسمت بدون چاک تغییر کند.

منطقه 2:

هنگامی که شار تقریباً در حداکثر مقدار خود ثابت‌است – در این منطقه نرخ افزایش جریان و از این رو شار تقریباً ثابت می‌ماند.

از این رو در بخش چاک دار مقدار کمی EMF القاء‌شده وجود دارد. شار تولید‌شده توسط این EMF القایی هیچ تاثیری در شار اصلی ندارد و از این رو توزیع شار یکنواخت‌است و محور مغناطیسی در مرکز قطب قرار دارد.

منطقه 3:

هنگامی که شار از حداکثر مقدار مثبت به صفر کاهش می‌یابد – در این منطقه سرعت کاهش شار و از این رو جریان بسیار زیاد‌است.

طبق قانون فارادی هر زمان که تغییر در شار ایجاد شود emf  القا می‌شود. از آنجا که حلقه مسی اتصال کوتاه‌است، جریان به دلیل القای emf در حلقه مسی شروع به جاری شدن می‌کند . این جریان در حلقه مس شار خاص خود را تولید می‌کند.

طبق قانون لنز، جهت جریان در حلقه مس به گونه ای‌است که با عامل بوجود آورنده خود یعنی کاهش جریان مخالفت می‌کند.

بنابراین شار حلقه چاک دار به شار اصلی کمک می‌کند که منجر به ازدحام شار در قسمت چاک دار استاتور می‌شود و شار در قسمت غیر چاک ضعیف می‌شود.

این توزیع غیر یکنواخت شار باعث می‌شود که محور مغناطیسی در وسط قسمت چاک قطب تغییر کند.

این تغییر محور مغناطیسی برای چرخه منفی نیز ادامه می یابد و منجر به تولید میدان مغناطیسی دوار می‌شود.

جهت این میدان از قسمت بدون چاک قطب تا قسمت چاک دار قطب‌است.

مزایا و معایب موتور قطب چاک دار

مزایای موتور‌القایی قطب چاک دار به شرح زیراست:

• بسیار اقتصادی و قابل اعتماد.
• ساختمان ساده و مقاوم‌است زیرا سوئیچ گریز از مرکز وجود ندارد.

معایب موتور‌القایی قطب چاک دار به شرح زیر‌است‌:

• ضریب توان پایین.
• گشتاور شروع بسیار ضعیف‌است.
• راندمان آن بسیار پایین‌است ، زیرا تلفات مس به دلیل وجود حلقه مس زیاد‌است.
• برگشت سرعت نیز دشوار و گران‌است زیرا به مجموعه دیگری از حلقه‌های مس نیاز دارد.

کاربردهای موتور قطب چاکدار

کاربردهای موتور‌القایی موتور قطب چاک دار به شرح زیر می‌باشد :

به دلیل کم بودن گشتاور شروع‌شده و هزینه مناسب ، این موتورها اکثراً در ابزار‌های کوچک ، سشوار ، اسباب بازی ، دستگاه پخش ضبط ، فن‌های کوچک ، ساعت‌های برقی و غیره استفاده‌می‌شوند. این موتورها معمولاً در محدوده 1/300  تا 1/20 KW موجود هستند.

 

مقالات مرتبط :

کنترل مقاومت روتور موتور‌القایی

موتور‌القایی دو قفس (موتور قفس سنجابی دوبل)

موتور‌القایی خطی: اصول عملکرد ، کاربرد ها و طراحی

و موتور‌القایی تغذیه از روتور یا تغذیه معکوس

لینک زبان اصلی مقاله :

Types of Single Phase Induction Motor | Split Phase Capacitor Start Run Shaded Pole

[1] Split Phase Induction Motor

[2] Capacitor Start IM and Capacitor Start Capacitor Run IM

[3] Permanent Split Capacitor (PSC) Motor

[4] Shaded Pole Single Phase Induction Motors