تغییر دور موتور تکفاز

با افزایش تولید و استفاده از دستگاه های قدرتمند و بزرگ، ایجاد تغییر در دور موتور با ظرفیت های مختلف اهمیت زیادی دارد. به طور کلی الکتروموتورها یا موتورها به چندین دسته مختلف و بنا به استفاده ها و کاربردهای مختلف تقسیم می شوند. الکتروموتور تک فاز یا الکتروموتور القایی سه فاز انواع مختلفی داشته و به دلیل تفاوت در اجزا در صنایع متفاوت استفاده می گردد. یکی از اقدامات عمده و مهمی که ممکن است بارها در صنایع مختلف انجام شود، تغییر دور موتور تک فاز یا سه فاز است. این نوع تغییر دور برای صنایع و دستگاه های مختلف با یک دیگر تفاوت های ویژه ای دارد، که در این مقاله به طور کامل با روش های تغییر دور موتور تکفاز و تاثیر آن در صنایع مختلف آشنا می شویم.

کنترل دور موتور به چه معناست؟

یکی از معضلات و چالش های مهمی که هنگام راه اندازی دستگاه های مختلف وجود دارد، میزان دور موتور و کنترل آن هاست. منظور از کنترل دور موتور درایو کردن موتور ، راه اندازی نرم موتور، و تنظیم سرعت دور موتور است. این موضوع برای راه اندازی موتور تک فاز و موتور سه فاز اهمیت بیشتری پیدا می کند. کنترل دور موتور و اینورترها به دلیل تنوع بالا و تنظیمات مختلفی که دارند، می توانند در کنترل دور موتور و تغییر دور موتور تکفاز کاربرد فراوانی داشته باشد.

موتور القایی چیست؟

موتور القایی (آسنکرون) به نوعی از الکتروموتورهای جریان متناوب AC است که قدرت مورد نیاز در آن ها را از طریق ورتور (بخش متحرک) و از طریق نیروی حاصل از میدان الکترومغناطیسی به دست می آورد. موتورهای القایی جزء رایج ترین و پر مصرف ترین انواع موتورها هستند که در صنایع بزرگ و مصارف خانگی کاربرد دارد. الکتروموتور القایی از نظر نوع عملکرد با ترانسفورماتور شباهت هایی دارد. راه اندازی الکتروموتور تک فاز از طریق خازن راه انداز و یک سیم پیچ راه انداز انجام می شود.

الکتروموتور القایی به ماشینی گفته می شود که نیروی الکتریکی را به نیروی مکانیکی خطی یا نیروی مکانیکی چرخشی تبدیل می کند. در واقع الکترو موتور القایی بر این اساس استوار شده که اگر یک میله حاوی جریان الکتریکی در یک میدان مغناطیسی قرار گیرد، از طرف آن میدان نیروی مشخصی به آن وارد می شود. در موتورهای القایی هر چه اختلاف فاز جریان سیم اصلی با سیم پیچ راه انداز بیشتر باشد، میدان دوار ایجاد شده ، متقارن تر و گشتاور راه اندازی نیز بیشتر است.

الکتروموتور تک فاز چیست؟

الکتروموتور تک فاز می تواند یک خازنه یا دو خازنه باشد. به الکتروموتور تک خازن رله ای گفته می شود. به طور کلی الکتروموتور تک فاز توسط تولید کننده های معتبر در چندین نوع مختلف و کاربردی از جمله الکتروموتور تک فاز چینی، الکتروموتور تک فاز NJM ، الکتروموتور RMP، و الکتروموتور گوانگلو تقسیم می شود. این نوع الکتروموتورها دارای پوسته آلومنیوم هستند. یکی از الکتروموتورهای بسیار پیشرفته و قدرتمند که در ساخت الکتروموتورهای صنعتی استفاده می شود، الکتروموتور موتوژن است و به عنوان بهترین الکتروموتور تک فاز صنعتی محسوب می شود. در این میان الکتروموتور تک فاز برند موتوژن تک فاز رله ای دارای کاربردهای ویژه ای در گشتاورهایی است که نیاز به گشتاورهای بالا برای راه اندازی ندارند. الکتروموتور دو خازن برای دستگاه های بزرگ از جمله گیریبکس صنعتی که گشتاور راه اندازی بالایی نیاز دارند، مناسب است. به طور کلی الکتروموتور تک فاز می تواند به صورت B3، پایه دار B5، فلنچ دار، یا B35 پایه و فلنچ تقسیم می شود. از  الکتروموتور تک فاز معمولا در صنایع کوچک و دستگاه سازی ها از جمله بیشتر وسایل خانگی استفاده می شود. برای مثال دستگاه خمیر گیری که در نانوایی استفاده می شود، دارای برق تک فاز است و به همین دلیل از الکتروموتور تک فاز هم استفاده می کند. همچنین در دستگاه همزن که برق مورد استفاده آن تک فاز است، الکتروموتور تک فاز در آن کاربرد دارد. اصول کار اکثر موتورهای تک فاز مانند الکتروموتورهای سه فاز بر روش خاصیت القایی استوار می شود . در واقع این موتورها برای شروع و پرداختن به ادامه کار به میدان دوار نیاز دارند.

الکتروموتورهای تک فاز بر اساس ساختمان داخلی و نوع روش راه اندازی که دارند، به تعداد زیر تقسیم می شوند:

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

سیستم سیم پیچی و شار موتور تک فاز چگونه است؟

سیم پیچ های موجود در قطب های مختلف الکتروموتورهای تک فاز و سه فاز و … با یک دیگر هم مرکز هستند. با این تفاوت که سیم پیچی درونی نسبت به سیم پیچی بیرونی گام کم تری دارد. به طور کلی تعداد سیم پیچ ها در سیستم ها و موتورهای مختلف با توجه به تعداد شیارهای استاتور و اندازه موتور متفاوت است. برای مثال زمانی که سیم پیچی های مورد استفاده  در یک ماشین از نوع هم مرکز باشد، سیم پیچ های هر قطب باید با یک دیگر سری باشند. در واقع این سیم پیچ ها می توانند با قطب دیگر سری یا به صورت موازی بسته شوند. در صورتی که سیم پیچی های یک موتور تک فاز را به یک ولتاژ متناوب تک فاز متصل کنیم، به طور تقریبی در شکاف هوایی هسته استاتور ایجاد می شود. در واقع این روش تنها قادر است که در امتداد یک محور نوسان داشته باشد. همچنین این شار از صفر شروع شده ، به حداکثر اندازه خود می رسد. مجددا شار صفر شده و در جهت مخالف به میزان حداکثر می رسد. سپس در انتهای سیکل چرخش خود مجددا صفر می شود. ظاهرا عملکرد این سیستم به گونه ای است که گویا هیچ دوران و چرخشی در شار وجود ندارد. بنابراین در صورتی که یک روتور قفس سنجابی را داخل استاتور قرار دهید، روتور حرکتی نمی کند. صرفا می لرزد و داغ می شود. با این وجود اگر به روتور نیروی نسبتا کمی در یک جهت (دلخواه) وارد کنید، در همان جهت مجددا بر سرعت آن افزوده شده و شروع به کار می کند. به طور کلی نتیجه می گیریم که موتورهای تک فاز به ویژه موتور تک فاز القایی گشتاور راه اندازی ندارند.

روش راه اندازی موتور تک فاز

معمولا اولین روشی که برای راه اندازی موتورهای تک فاز پیشنهاد می شود، ایجاد حرکت اولیه ای برای روتور به سمت راست یا سمت چپ است. با ایجاد این حرکت اولیه، روتور سعی می کند در همان جهت چرخش اولیه شروع به چرخیدن و ادامه روند کار خود کند تا در نهایت سرعت آن نزدیک به سرعت سنکرون شود. با ایجاد یک چرخش اولیه ، کارکرد موتور به صورت ژنراتوری تبدیل می شود. سپس با توجه به قانون دست راست، در روتور یک جریان ایجاد می شود. این جریان ها باعث ایجاد یک روتور در میدانی می شوند که بر شار استاتور عمود است. در نهایت یک گشتاور در روتور ایجاد می شود و باعث چرخش مجدد موتور می شود. اجرای این روش برای راه اندازی موتور تک فاز عملی است، اما مطلوب نیست. در واقع راه اندازی خودکار موتور تک فاز اهمیت بیشتری دارد. به همین دلیل موتورهای تک فاز مختلفی از جمله 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 نام دارد.

راه حل مناسب برای این که موتور تک فاز به صورت خودکار راه اندازی شود، این است که باید میدان نوسانی موتور تک فاز به یک میدان دوار تبدیل شود. به همین دلیل برای اجرای این راه کار از ایده تولید میدان دوار که در موتور دو فاز کاربرد دارد، در موتور تک فاز نیز استفاده می شود. تفاوت در موتور تک فاز و دو فاز در نحوه سیم بندی است. در موتورهای دو فاز، بین فازهای تغذیه کننده سیم بندی موتور، 90 درجه اختلاف فاز وجود دارد. اما اختلاف فاز تغذیه کننده سیم بندی موتور متفاوت تر است که در ادامه به بحث در مورد آن می پردازیم.

اختلاف فاز در موتور تکفاز

 در صورتی که موتور به صورت دائمی کار کند، از سیم پیچ اصلی استفاده می شود. در یک استاتور تک فاز دو قطب، سیم پیچ های اصلی و کمکی آن با یک دیگر 90 درجه اختلاف مکان دارند. به دومین سیم پیچی که بر سیم پیچی اصلی عمود است، سیم پیچی کمکی یا راه انداز هم می گویند.    برای ساختن سیم پیچ کمکی نیز از یک سیم نازک تر که مقاومت بالاتری دارد، استفاده می شود. در واقع با این روش تعداد دور سیم کاهش پیدا می کند. موضوع حائز اهمیت در این قسمت این است که اختلاف فاز در موتور تک فاز بر خلاف موتورهای دو فاز که 90 درجه بود، 30 درجه است. بنابراین یک سیستم شبیه سیستم دو فاز در موتور تک فاز ایجاد می شود. این سیستم یک شار گردان تولید می کند. در این روش نیز با استفاده از یک منبع تک فاز می توانید در سیم پیچ ها اختلاف فاز ایجاد کنید که به این نوع اختلاف فاز، اختلاف فاز مقاومتی گفته می شود.

نحوه تغییر دور موتور تکفاز

الکتروموتور تک فاز دارای دو سیم پیچ است. توسط سیم پیچ اصلی موتور  تک فاز به حرکت در آمده  و به صورت مداوم کار می کند. سیم پیچ دوم به عنوان سیم پیچ کمکی نیز شناخته می شود و برای راه اندازی الکتروموتور تک فاز از آن استفاده می شود. در موتورهای تک فاز سیم پیچ های اصلی با U1 و U2 و سیم پیچ های کمکی یا سیم پیچ دوم نیز با حروف Z1 و Z2 نمایش داده می شود. در حالت پیش فرض که قصد تغییر دور یا تغییر جهت موتور تک فاز را ندارید، U1 به Z1 (سیم پیچ اصلی به سیم پیچ کمکی) توسط یک سیم یا یک تیغه فلزی متصل شده است. همچنین در سیم پیچ های U2 به Z2 متصل می شود. برای تغییر جهت دور موتور تکفاز باید جای سیم پیچ کمکی یعنی Z1 و Z2 را با یک دیگر تعویض کنید. این روش در الکتروموتور سه فاز با الکتروموتور تک فاز تفاوت مهمی دارد که در مقالات دیگر سایت استنسون به آن پرداخته می شود. در واقع صرفا موج حالت پس فاز و پیش فاز تغییر پیدا می کند که این اتفاق باعث تغییر جهت دور موتور و حرکت جدید آن می شود. بنابراین این تغییر دور باعث هیچ گونه تغییری در نوع عملکرد موتور رخ نمی دهد. علاوه بر این، نحوه تغییر جهت گردش موتورهای تک فاز القایی با توجه به نوع راه اندازی موتور نیز متفاوت است. اما به طور کلی می توان گفت جهت جریان در یکی از سیم پیچ های اصلی یا روش راه اندازی باید عوض شود تا جهت گردش موتور هم تغییر کند. همچنین در صورتی که جهت جریان هر دو سیم پیچ را با یک دیگر تعویض کنید، یا در صورتی که جای فاز و نول را با یک دیگر تعویض کنید، جهت گردش موتور نیز تغییری پیدا نمی کند.  استفاده از این روش برای تغییر دور موتور تک فاز ممکن است با چالش هایی نیز روبرو باشد. اولین چالش مهم قطعی سیم پیچ و آسیب رسیدن به موتور است. در ادامه روشی موثر برای رفع این مشکل نیز معرفی خواهیم کرد.

دلیل قطع شدن سیم پیچ کمکی در مدار موتور تکفاز

زمانی که از سیم پیچی کمکی در مدار استفاده می کنید، موتور به کار خود ادامه می دهد. اما این روش تاثیرات منفی نیز به دنبال دارد. موتور ممکن است که به روند کار خود ادامه دهد ، اما نه تنها کاربرد مطلوب و مفیدی برای موتور  ندارد، بلکه به موتور آسیب می زند. در واقع زمان ساخت سیم پیچ کمکی یا راه انداز همان طور که در پاراگراف قبلی اشاره شد، از سیم های نازک استفاده می شود تا مقاومت افزایش یابد. اما در صورتی که این مقاومت بالا فقط 5 ثانیه در مدار جریان داشته باشد، می سوزد. این اتفاق ناشی از گرم شدن بیش از حد سیم ها و ذوب شدن عایق آن ها شده و سیم پیچ دچار اتصال کوتاه می شود. به همین دلیل حتما لازم است بعد از راه اندازی موتور، برای قطع کردن سیم پیچ کمکی منبع از روش های موثر استفاده کنید. روش های قطع کردن سیم پیچ کمکی در مدار موتور تک فاز عبارتند از:

• استفاده از رله های جریان در مدار راه انداز موتور تک فاز
• استفاده از کلید گریز از مرکز موتور تک فاز

در این مقاله به طور کامل با موتور تک فاز، موتور تک فاز القایی و روش راه اندازی موتور تکفاز به طور کامل آشنا شدیم. علاوه بر این، به چالش های ناشی از استفاده از سیم پیچ کمکی نیز پرداخته شد. با این وجود برای مطالعه کامل روش های قطع سیم پیچ کمکی در مدار موتور تک فاز توصیه می کنم، همراه سایت استنسون باشید، تا مقالات به روز در این حوزه را با شما به اشتراک بگذاریم.