موتورهای القا تکفاز

فهرست مطالب

عنوان صفحه

مقدمه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۲

فصل ۱- موتورهای القاء یکفاز . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۳

۱-۱- ساختمان و طرز کار موتورهای القاء یکفاز. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۴

۱-۱-۱- تئوری میدان دوگانه دوار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۶

۱-۱-۲-تئوری میدانهای متقاطع . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .۷

۱-۲- موتور القاء یکفاز با راه اندازی خودبخود. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۸

۱-۳- موتور القاء با راه انداز خازنی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۱۰

۱-۳-۱-
محاسبات سیم بندی موتورهای یکفاز با سیم بندی استارت موقت . . . . . . . . ۱۱

۱-۳-۲- محاسبه تعداد دور کلافهای موتورهای یکفاز . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۱۳

۱-۴-انواع موتورها با خازن راه انداز . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .۲۱

۱-۵- موتور خازنی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۲۵

۱-۵-۱- موتور خازنی تک مقدار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۲۵

۱-۵-۲-موتور خازنی دو مقدار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .۲۶

۱-۶- موتورهای یکفاز با قطب چاکدار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۲۸

فصل ۲- موتورهایی که از طریق رتور راه اندازی می شوند . . . . . . . . . . . . . . . . ۳۰

۲-۱- موتور های ریپولسیونی ( دفعی ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۳۱

۲-۱-۱-ساختمان موتور ریپولسیون . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .۳۲

۲-۱-۲- اصل ریپولسیون. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۳۲

۲-۱-۳- موتور ریپولسیون جبرانی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .۳۴

۲-۱-۴- موتور القاء با راه انداز ریپولسیون . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .۳۴

۲-۱-۵- موتور القاء – ریپولسیون . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۳۵

۲-۲- موتور هایی سری جریان متناوب . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .۳۶

۲-۲-۱- موتور اونیورسال . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .۳۸

۲-۳- موتورهای سنکرون یکفاز بدون تحریک . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ۴۱

۲-۳-۱- موتور مقاومت مغناطیسی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .۴۲

۲-۳-۲- موتور سنکرون پسماندی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .۴۳

 

مقدمه

 

امروزه موتورهایی که برای کار با منبع یکفاز طرح می شوند با انواع مختلف ساخته شده و در منازل ادارات ، کارخانه ها ، کارگاه ها و شرکتهای تجارتی و غیره بطور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرند .

موتورهای کوچک مخصوصاً با قدرت کسر اسب بخار کاربرد فراوان دارند بطوریکه پیشرفت محصولات جدید سازندگان سفینه های فضائی ، هواپیماها ، ماشینهای تجارتی ، ماشین های ابزار و غیره در سایه طرح موتورهای با قدرت کسر اسب بخار امکان پذیر می باشد.

چون لزوماً عملکرد و موارد استعمال موتورها بسیار گوناگون است صنعت تولید موتور در زمینه انواع چنین موتورهائی تکامل پیدا کرده بطوریکه برای هر زمینه ای طرحی موجود است.

موتورهای یکفاز را میتوان بسته به ساختمان و روش راه اندازیشان تقسیم بندی کرد .

۱- موتورهای القاء- القاء یکفاز انشعابی- القاء یکفاز انشعابی خازنی- با قطب چاکدار

۲- موتورهای ریپولسیون ( موتورهای القائی )

۳- موتورهای سری جریان متناوب

۴- موتورهای سنکرون بدون تحریک

در این مجموعه سعی بر این شده است که ساختمان- طرز کار و کاربرد انواع موتورهای یکفاز تا حد نیاز دانشجویان کاردانی مورد بررسی قرار گیرد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل یک: موتورهای القاء یکفاز

 

هدفهای رفتاری

 

در پایان این فصل از دانشجو انتظار میرود که:

  • موتورهای القای یکفاز را نام ببرد
  • ساختمان, طرزکار, مشخصه گشتاور و کاربرد موتورهای القایی یک فاز را شرح دهد
  • از دو طریق تئوری میدان دوگانه دوار و میدانهای صلیبی عدم راه اندازی موتورهای القایی یکفاز بخودی خود را شرح دهد.
  • محاسبات سیم بندی موتورهای یکفاز با سیم بندی استارت موقت را انجام دهد.
  • قطر سیم اصلی و راه انداز موتورهای یکفاز استارت موقت را محاسبه کند.
  • آرایش کلافهای موتورهای یک فاز استارت موقت را ترسیم کند.
  • خازن مورد نیاز موتورهای یکفاز استارت موقت را محاسبه کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۱-۱- ساختمان و طرز کار موتورهای القاء یکفاز :

از نظر ساختمان این موتور کمابیش شبیه موتور القاء چند فاز است جز اینکه :

۱- استاتور آن با سیم پیچی یکفاز مجهز شده است .

۲- یک کلید گریز از مرکز در بعضی موتور بکار رفته تا سیم پیچی راه اندازی را از مدار خارج کند . وقتی سیم پیچی استاتور از منبع یکفاز تغذیه می شود ، شاری ( میدان ) تولید می شود که فقط متناوب است یعنی فقط در طول یک محور فضا متناوب است . این شار بطور سنکرون نمی چرخد بر خلاف استاتوری که با منبع دو فاز یا سه فاز تغذیه می شود . شار متناوب یا ضربانی نمی تواند رتور قفس سنجابی را بگردش در آورد ( فقط شار گردان میتواند ) باین ترتیب موتور یکفاز خودش می تواند راه بیفتد .

بعد از مدت زمانی A و Bباندازه و طبق شکل (b) 1 بچرخیده اند و فشار نتیجه آنها چنین خواهد بود :


پس از گذشت یک ربع سیکل گردش شارهای A و B طبق شکل (c)1 در خلاف جهت یکدیگر شده بطوریکه شار منتجر صفر است .

بعد از نیم سیکل شارهای A و B نتیجه دارند . بعد از سه ربع سیکل مجدداً نتیجه آنها فر می شود شکل (c) 1 و بهمین ترتیب . اگر مقادیر شار نتیجه را بر حسی بین صفر تا ْ۳۶۰ رسم کنیم منحنی شکل ۲ بدست می آید با این ترتیب می توان شار متناوبی را بدو شار دوار بادامنه نصف با سرعت سنکرون در جهات مخالف تجزیه کرد . با ید یا اوری کرد که اگر نقوش رتور s نسبت به شار دوار راستگرد s باشد دوار چپ گرد (s-2) خواهد بود .

 

هر یک از دو مولفه شار که دور استاتور میچرخند رتور را قطع کرده و هر کدام در رتور نیروی محرکه الکتریکی القاء کرده و کوپل تولید مینایند . واضح است که این دو کوپل راست گرد و چپ گرد نام دارند ) در جهات مخالفند و بنابراین کوپل نتیجه طبق شکل ۳ برابر اختلاف این دوکوپل است .


 

 

 

 

 

 

 

اثبات: اگر N سرعت رتورباشد لغزش نسبت به شار دوار راستگرد:


شار چپ گرد درخلاف جهت گردش رتور میچرخدلغزش نسبت به شار چپ گرد:


اما اگر رتور چنین ماشینی را با دست ( یا با موتورهای کوچکی ) راه بیندازیم ( در هر جهتی سپس بلافاصله کوپل بالا رفته و موتور شتاب میگیرد تا بسرعت نهائی خود برسد ( جز اینکه اعمال شده خیلی زیاد باشد ) .

این عملکرد بخصوص موتور کفاز را می توان بدو طریق استدلال کرد :

  1. با تئوری دو میدان یا میدان دوبل گردان
  2. با موتوری میدان صلیبی

دراینجا تئوری اول را مختصراً بحث می نمائیم:

 

 

 

 

۱-۱-۱- تئوری میدان دوگانه دوار

این تئوری با استفاده از این قانون که یک کمیت متناوب تک محور ( تک امتداد ) را می توان با دو بردار نصف مقدار که در خلاف جهت یکدیگر میچرخد جایگزین کرد بیان می شود . طبق این قانون یک شار متناوب سینوسی را می توان با دو شار گردان ( دورا ) نشان داد که مقدار هر کدام نصف مقدار شار متناوب بوده و هر کدام با سرعت سنکرون در جهات مخالف میچرخند .

چنانکه شکل (a)1 نشان میدهد شار متناوب دارای مقدار ماکزیمم بوده و مولفه های A و B آن معادل است که در جهت ساعت و خلاف ساعت میچرخند .

 


حال قدرت تولیدی توسط رتور :


اگر N سرعت رتور باشد کوپل تولیدی :




بنابراین کوپلهای راست گرد و چپ گرد عبارتند از :


به وات سنکرون     به وات سنکرون

کوپل مجموعه ( نتیجه )

شکل ۳ این دو کوپل و کوپل نتیجه را برای لغزشهای بین صفر تا ۲+ نشان میدهد . در حال سکون ۱=s و ۱=s-2 بنابراین مقدار این دو کوپل مساوی بوده و د رخلاف جهت یکدیگرند و در نتیجه کوپل مجموعه صفر است باین ترتیب موتور یکفاز کوپل راه اندازی ندارد .

اگر رتور را قدری بچرخانیم مثلاً در جهت ساعت کوپل راست گرد رو با افزایش راست گرد رو با افزایش گذاشته و کوپل چپ گرد رو بکاهش میگذارد بنابراین کوپل نتیجه در جهت ساعت مقداری خواهد داشت که موتور را تا سرعت کامل شتاب خواهد داد .

 

۱-۱-۲- تئوری میدانهای متقاطع (صلیبی)

توسط این تئوری میتوان ثابت کرد که چرا موتور تکفاز بدون سیم پیچ راه انداز اگر به شبکه تک فاز متصل شود گشتاور استارت آن برابر با صفر است ( TS=0)

فرض می کنیم که روتور در حال سکون است و سیم پیچ استاتور موتور تکفاز به یک منبع تک فاز متصل باشد که در این حالت یک میدان ساکن متغییر مانند یک ترانسفورماتور در آن بوجود می آید و یک ولتاژ در مفتولهای روتور القاء میشود ( مانند ثانویه ترانسفورماتور) که جهت ولتاژ القایی در روتور ۱۸۰ درجه اختلاف فاز نسبت به ولتاژ اعمالی به استاتور دارد ( طبق قانون لنز) حال اگر جهت میدانهای این دو سیم پیچ را رسم کنید توسط قانون دست راست سیم پیچ ها مطابق شکل ۱ دو میدان ۱۸۰ درجه اختلاف دارند پس یکدیگر را تضعیف کرده و فقط رتور لرزش میکند و هیچگونه چرخشی در آن مشاهده نمیشود. حال اگر رتور را به هر وسیله ای در یک جهت خاص بگردانیم , در رتور علاوه بر ولتاژ القایی ترانسفورماتوری , هادیهای دیگری نیز میدان استاتور را قطع می کنند پس حال جمع دو میدان رتور بگونه ای میشود که دیگر با میدان استاتور ۱۸۰ درجه اختلاف فاز ندارد پس رتور در آن جهت شروع بگردش میکند مطابق شکل ۲ . به دیگر سخن اینکه در این حالت در رتور هم ولتاژ القایی ترانسفورماتوری داریم و هم ولتاژ القایی گردشی. البته برآیند این دو میدان ( القایی و گردشی) ممکن است ۹۰ درجه کامل نباشد ولی به هر مقدار که باشد باعث گردش رتور میشود ( هر قدر به ۹۰ نزدیک باشد رتور سریعتر دور میگیرد)

 

۱-۲- موتور القاء یکفاز با راه انداز خودبخود

چنانکه بحث شدموتور القاء یکفاز کوپل راه اندازی ندارد.

برای برطرف کردن این عیب و تبدیل آن به موتور با راه اندازی خود بخود موتور را موقتاً در اثنای راه اندازی به دو فاز تبدیل می کنیم. برای این منظور استاتورموتور یکفاز را به یک سیم پیچی اضافی بنام سیم پیچی راه انداز (یا کمکی) مجهز می کنیم دو سیم پیچ راه انداز و اصلی ْ۹۰ الکتریکی فاصله دارند و طبق شکل ۴ به منبع یکفاز بطور موازی وصل شده اند.

سعی می شود که اختلاف فاز بین جریان های دو سیم پیچی استاتور خیلی بزرگ باشد (مقدار ایده آلْ۹۰) باین ترتیب موتور مانند موتور دو فاز عمل خواهد کرد. این دو سیم پیچی میدان دواری تولید می کنند و موتور خود به خود راه می افتد.

روش های زیادی برای ایجاد اختلاف فاز لازم بین جریانهای این دو سیم پیچی موجود است :

۱٫ در موتور القاء یکفاز انشعابی :

طبق شکل ۵ سیم پیچ اصلی مقاومت اهمی کم و مقاومت القایی زیاد دارد در حالی که سیم پیچ راه اندازی مقاومت اهمی زیاد و مقاومت القایی کمی دارد. مقاومت اهمی سیم پیچ راه اندازی را می توان با اتصال یک مقاومت بزرگ R بطور سری با آن یا با انتخاب سیم نازک مسی برای سیم پیچی راه اندازی بالا برد.

باین ترتیب طبق شکلb 5 جریان سیم پیچ راه اندازی نسبت به ولتاژ اعمال شده باندازه زاویه کوچکی پس فاز دارد در حالی که جریان سیم پیچ اصلی نسبت به ولتاژ v با زاویه بزرگتری عقب افتادگی پیدا می کند.

زاویه فاز بین وتا حد امکان بزرگ می شود زیرا کوپل راه اندازی موتور القاء یک فاز انشعابی متناسب با است یک کلید گریز از مرکز S بطور سری با سیم پیچی راه اندازی وصل می شود این کلید در داخل موتور قرار دارد عمل آن قطع کردن خودکار سیم پیچی راه اندازی از منبع در هنگامی است که موتور به ۷۰تا ۸۰ درصد سرعت نامی رسیده باشد.

در موتور هایی که محکم در واحد های سرد کننده سرپوشیده قرار گرفته اند بجای کلید گریز از مرکز داخلی یک رله الکترو مغناطیسی بکار می رود چنانکه در شکل ۶ دیده می شود بوبین رله بطور سری با سیم پیچ اصلی وصل شده و یک جفت کنتاکت باز در مدار سیم پیچی راه اندازی قرار گرفته است . در ابتدای راه اندازی که بزرگ است کنتاکتهای رله بسته شده و اجازه می دهد از سیم پیچ راه اندازی عبور کرده و موتور شروع بکار می کند بعد از اینکه موتور به سرعت ۷۵ درصد سرعت بار کامل خود رسید بمقداری افت می کند که کنتاکتها باز می شوند

یک نمونه از مشخصه کوپل – سرعت چنین موتوری در شکل ۷ نشان داده شده است چنانکه دیده می شود کوپل راه انداز ۱۵۰تا ۲۰۰درصد کوپل بار کامل بوده در حالی که جریان راه اندازی ۶ تا ۸ برابر جریان بار کامل است . این موتور ها نسبت به موتورهایی با راه انداز خازنی گران قیمت ترجیح داده می شود . موارد استعمال آنها عبارتند از بادبزن ، دمنده ،
پمپ ها و جدا کننده های گریز از مرکز
ماشین های پلی کپی ، یخچال های خانگی ، بخاریها و غیره اندازه های معمول موتور یکفاز از تا اسب بخار با سرعت های از ۳۴۵۰ تا ۸۶۵ دور بردقیقه می باشد .

 

چنانکه از شکل ۸ برمی اید جهت گردش چنین موتورهایی را می توان با معکوس کردن یکی از دو سیم پیچی استاتور (نه هردو) عوض کرد . برای این منظور ۴ سر از موتور بیرون آورده می شود در شکل ۹ دو سر سیم پیچی راه انداز عوض شده است.

تنظیم سرعت موتورهای القاء یکفاز انشعابی استاندارد تقریباً مشابه موتورهای سه فاز است . سرعت این موتورها از حالت بی بار تا بار کامل در حدود ۲تا ۵% تغییر می کند باین دلیل چنین موتورها را معمولاً با سرعت تقریباً ثابت قلمداد می کنند.

یادداشت:

چنین موتورهایی را برای تمایز دادن از موتورهای القاء با راه انداز خازنی که بعداً مورد بحث قرار می گیرد بعضاً موتور القاء یکفاز انشعابی با راه انداز مقاومتی می نامند.

 

۱-۳- موتورهای القاء با راه انداز خازنی

در این موتورها اختلاف فاز لازم بین و با اتصال یک خازن بطور سری با سیم پیچ راه اندازی طبق شکل ۱۰ تامین می شود خازن عموماً از نوع الکترولیتی است و همیشه در خارج موتور نصب می شود شکل ۱۱٫

 

 

خازن برای کار کوتاه مدت طرح شده و برای بیش از ۲۰بار کار در ساعت ضمانت نشده است جریان راه اندازی نباید از ۳ ثانیه بیشتر باشد وقتی موتور به سرعت حدود ۷۵ درصد سرعت بارکامل خود رسید کلید گریز از مرکز s سیم پیچ راه اندازی و خازن را از منبع جدا می کند و بنابراین فقط سیم پیچی اصلی به منبع وصل می ماند چنانکه شکل۱۲ نشان می دهد جریان سیم پیچ اصلی نسبت به ولتاژ منبع v با زاویه بزرگی عقب است در حالی که نسبت به v باندازه زاویه معینی جلو است اختلاف فاز بین دو جریان حدود ْ۸۰ است که در مقایسه با موتور القاء یکفاز انشعابی ْ۳۰ زیاد است جریان منتجه I کوچک بوده و تقریباً با v همفاز است. چون کوپل تولیدی بوسیله موتور القاء یکفاز انشعابی متناسب با سینوس زاویه بین و میباشد واضح است که افزایش این زاویه (از ْ۳۰ به ْ۸۰) کوپل راه اندازی آن به میزان ۳۵۰تا۴۵۰ درصد است شکل ۱۳ یک نمونه از عملکرد چنین موتوری را نشان می دهد .

۱-۳-۱ محاسبات سیم بندی موتورهای یکفاز با سیم بندی استارت موقت

الف: محاسبه قطر سیم اصلی

اگر قطر استاتور
را با D و طول هسته را با L نمایش دهیم قدرت کل هسته را میتوان بکمک منحنی های ۱ و ۲ و ۳ و روابط زیر معین کرد:


بعد ازمحاسبه قدرت خروجی در هسته, با توجه به اینکه هسته در موتورهای یکفاز موثر می باشد قدرت خروجی موتور را به قرار فرمول بالا میتوان بدست آورد.

 

 

بنابر این جریان سیم پیچ اصلی بکمک جدول شماره ۱ بدست می آید.


سر انجام قطر سیم اصلی بکمک منحنی شماره ۴ محاسبه میگردد.

 

 


 


 

 

    
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

 

ب: محاسبه قطر سیم استارت

قدرت استارت برابر قدرت کل میباشد بنابراین


 

P2S: قدرت سیم پیچ استارت

IS: جریان

dS: قطر سیم پیچ استارت

۱-۳-۲- محاسبه تعداد دور کلافهای موتورهای یکفاز

 

الف: محاسبات دور سیم پیچ اصلی

در سیم بندی موتورهای یکفاز همانطوریکه گفته شد ۳/۲ شیارها را سیم پیچ کلاف های اصلی ( قدرت) و ۳/۱ شیارها را سیم پیچ راه انداز ( استارت) اشغال میکند بنابراین تعداد کلافهایی که در سیم پیچ اصلی خواهیم داشت (۳/۱شیارها) خواهد بود زیرا هر کلاف دو بازو دارد و تعداد کلافها , نصف شیارهای اشغال شده توسط سیم پیچ اصلی خواهد بود بنابراین:


ZA تعداد شیارهای اصلی و Z تعداد شیارهای استاتور می باشد اگر در سیم پیچ استارت ۳/۱ شیارهای اشغال شود آنگاه تعداد کلافهای سیم پیچ استارت برابر خواهد بود ولی در عمل اکثرا توزیع سیم پیچ های استارت را تقریبا نظیر سیم پیچ اصلی در نظر میگیرند بنابراین در محاسبات قطر و تعداد دور سیم پیچ استارت , ملاک محاسبات ۳/۱ شیارها می باشد در صورت لزوم توزیع را بر اساس سیم اصلی انجام خواهد داد.


P در رابطه فوق تعداد جفت قطب ها است و m تعداد فازها که در اینجا m=1 میباشد. qA تعداد شیارهای اصلی بر هر قطب می باشد.

در موتورهائیکه سیم بندی آنها متحدالمرکز است گام سیم بندی را از رابطه تعیین میکنند.

 

مثال ۱- آرایش کلافهای اصلی موتور یکفاز ۳۶ شیار ۴ قطب را تعیین کنید.

چون سیم بندی متحد المرکز می باشد لذا گام بوبین ها به قرار زیر خواهد بود.

 

گام بوبین اول    YZA1=9-1=8

گام بوبین دومYZA2=8-2=6         

گام بوبین سوم    YZA3=7-3=4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

زاویه الکتریکی هر شیار:

زاویه الکتریکی هر سیار اختلاف فاز الکتریکی هر شیار را از شیا ماقبل بیان میکند و آنرا با نشان خواهیم داد و از رابطه زیر بدست می آید.

 

 

ضریب زاویه وتر از رابطه زیر بدست می آید


ضریب کوتاهی وتر را از رابطه زیر دنبال میکنیم:

 

 


درصد دور بوبین های هر کلاف:


با توجه به درصد توزیع دورها و ضرایب کوتاهی گام , ضریب کل سیم پیچی از رابطه زیر تعیین میشود.


بنابراین تعداد کل سیم پیچ در موتورهای یکفاز , در سیم پیچ اصلی بقرار زیر خواهد بود.


 

DI قطر دهانه هسته , L طول موثر هسته , ۰٫۹۵ ضریب تورق هسته و Uph ولتاژ شبکه است و F فرکانس شبکه میباشد , F در شبکه ایران ۵۰ هرتز میباشد P تعداد قطبها , Bm اندکسیون متوسط هر کلاف و افت ولتاژ میباشد و از جدول ۲ بدست می آید. تعداد دور از رابطه بدست می آید. این مقدار با توجه به ضریب کوتاهی گام, یا درصد دورها, بوبین ها توزیع میشود.

دور کلاف بزرگ (اول)

 

دور کلاف متوسط (دوم)

 

دور کلاف کوچک (سوم)

 

۸ 

۶

۴

۲

۲P

3.5

3

2.5

2

 

ب: محاسبه تعداد دور سیم پیچ استارت

 

اگر تعداد دور سیم پیچ استارت را به NH و ضریب سیم پیچی آن را به KWH نشان دهیم بین تعداد دور اصلی رابطه زیر برقرار است.


NBA کل دور سیم پیچ اصلی, KWA ضریب سیم پیچ اصلی, KWH ضریب سیم پیچ استارت میباشد. NH را مثل سیم پیچ اصلی میتوان توزیع کرد یا با توجه به ۳/۱ شیارهای اشغالی, NH را بین بوبین ها با توجه به ضریب توزیع هر بوبین توزیع کرد.K را نسبت تبدیل گویند و تقریبا K=1.5 در نظر میگیرند.

 

ج: محاسبه خازن ها و مقاومت سیم پیچ استارت موتورهای اسپلیت فیز

اگر موتور یکفاز القایی با راه انداز مقاومتی (موتور اسپیلتفیز) می باشد مقدار مقاومت راه انداز از رابطه زیر بدست می آید. این مقاومت را میتوان با انتخاب قطر مناسب تعیین کرد.


RV مقاومتی است که با سیم پیچ استارت سری میشود در رابطه فوق IA جریان سیم پیچ اصلی است اختلاف فاز ولتاژ و جریان در سیم پیچ اصلی است مقاومت سیم پیچ استارت با توجه به مقاومت راه انداز از رابطه زیر بدست می آید.


RA مقاومت اهمی سیم پیچ اصلی است. اگر خازن موقت باشد و پس از راه اندازی توسط کلید گریز از مرکز از مدار خارج شود, ظرفیت آن از رابطه زیر محاسبه میگردد.


 

 

    

 

در موتورهایی که خازن و سیم پیچ استارت پس از راه اندازی, در مدار باقی میمانند (طرح دوفاز) ظرفیت خازن از رابطه زیر تعیین میگردد.


 

در این حالت تعداد شیارهای اصلی برابر تعداد شیارهای کمکی میباشد ومحاسبات موتور را میتوان از روابط موجود در موتورهای سه فاز دنبال کرد, با این تفاوت که در روابط به جای m , m=2 منظور کرد و اختلاف فاز بین سیم پیچ اصلی و کمکی را ۹۰ درجه الکتریکی در نظر گرفت ظرفیت خازن های موقت و دایم موتورهای یکفاز خازنی را از روابط زیر تعیین میکنند.


بعضی مواقع موتورهای سه فاز را در سیستم یکفاز بکار میگیرند (سه فاز به یکفاز), در این حالت ظرفیت خازن از رابطه اشتاین متز به قرار زیر معین میشود.


بجای رابطه فوق میتوان برای هر کیلو وات قدرت موتور ۷۰ میکرو فاراد, خازن انتخاب کرد در محاسبات فوق با %۲۰ تلرانس, خازن استاندارد را انتخاب میکنیم.

 

تعیین طول یک دورکلاف (اندازه قالب ها)

طول هر کلاف از رابطه روبرو بدست می آید:    

در این رابطه LS طول استاتور بر حسب سانتی متر و Di قطر داخلی استاتور وhs عمق هر شیار بر حسب سانتی متر میباشد.

با توجه به رابطه فوق کل متراژ سیم پیچی را بدست آورده و مقومت اهمی آنرا تعیین کرد.


با معلوم بودن متراژ سیم پیچی, مقاومت اهمی سیم پیچی را از رابطه زیر تعیین میگردد


GA تعداد گروه کلافهای سیم پیچ اصلی, مقاومت مخصوص هادی و A سطح مقطع سیم میباشد. بر حسب میباشد, در این حالت A (سطح مقطع ) در رابطه فوق بر حسب و Lat بر حسب متر میباشد.

برای مس را برابر و برای آلومینیم , منظور میکنند.

مثال عملی

موتور یکفاز القایی که با ولتاژ ۲۲۰ ولت و فرکانس ۵۰ هرتز کار میکند دارای مشخصات زیر میباشد. اگر سویچ استارت این موتور پس از راه اندازی از مدار خارج شود مطلوبست:

۱- توان خروجی موتور ۲- تعداد دور هر کلاف سیم پیچ اصلی و استارت

۳- قطر سیم پیچ اصلی و استارت ۴- طول کلافهای سیم پیچ اصلی و استارت

۵- مقاومت اهمی سیم پیچ استارت

مشخصات: L=7cm طول استاتور, ۲P=4 تعداد قطبها, hs=1.78cm عمق شیار, Di=11cm قطر داخلی استاتور, Z=36 تعداد شیارها

حل: از منحنی شماره ۱ و شماره ۲, و تعیین میشوند و میتوان نوشت:


 

 

 

 

ابتدا KWA را حساب میکنیم
چون سیم پیچ استارت از مدار خارج میشود لذا۳/۲ شیارها را سیم پیچ اصلی اشغال میکند.


بنابراین آرایش گروه کلافها در سیم پیچ اصلی مطابق شکل میباشد.

گام مساوی و گام بوبین اول

گام بوبین دوم و گام بوبین سوم

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


از منحنی شماره ۱ مقدار Bm=0.825 بدست می آید بنابراین:

        

 

 

 

 

 

 

 

تعیین تعداد دور بوبین سیم پیچ استارت:


 

توزیع سیم پیچی استارت را نظیر سیم پیچ اصلی در نظر میگیریم.

    

 

 

 

 

 

 

محاسبه قطر سیم پیچ اصلی و استارت = از جدول شماره (۱) و


از منحنی شماره ۴ میتوان چگالی را J=6 تعیین کرد.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

محاسبه طول کلاف های سیم پیچی:

چون سیم پیچ استارت نظیر سیم پیچ اصلی منظور شده است لذا اندازه طول کلاف های آنها مشابه خواهد بود.


=کل متراژ سیم در هر قطب

 

 

 

 

         

 


            


 

 

 

 

۱-۴- انواع موتورها با خازن راه انداز

بعضی انواع مهم این موتور ها در زیر شرح داده می شود.

۱- موتور تک ولتاژ قابل تغییر جهت گردش از خارج

در این موتور ۴سر برای معکوس کردن موتور از خارج لازم است سیم پیچی راه اندازی با خازن الکترولیتی و کلید گریز از مرکز سری می باشد جهت گردش موتور را می توان بسادگی با تعویض سرهای سیم پیچی راه اندازی نسبت به سرهای سیم پیچی اصلی معکوس کرد.

۲- موتور تک ولتاژ بدون تعویض جهت گردش

در این حالت سرهای سیم پیچی راه اندازی در داخل به سرهای سیم پیچی اصلی وصل است در نتیجه این موتورها دو سر خروجی دارد . جهت گردش این موتور را نمی توان عوض کرد مگر اینکه موتور را باز کرده و سرهای سیم پیچی راه اندازی را معکوس نمود.

۳- موتور تک ولتاژ با تغییر جهت گردش و ترموستات

بیشتر موتورها با وسیله ای بنام ترموستات مجهز شده اند که موتور را در مقابل بار زیاد حرارت زیاد و اتصال کوتاه حفاظت می کند ترموستات از یک عنصر بی متال (دو فلزی) ساخته شده که بطور سری با موتور بسته شده و اغلب در خارج موتور نصب شده است .

شکل ۱۴ دیاگرام اتصال یک موتور با خازن راه انداز که با این وسیله حفاظتی مجهز شده است نشان می دهد وقتی بنا به یکی از دلائل فوق جریان زیاد از موتور بگذرد حرارت زیادی تولید می شود و بی مثال عمل می کند و کنتاکتها باز شده و موتور از منبع قطع می شود.

وقتی بی متال سرد شد کنتاکتها بطور خودکار بسته می شوند.

 

موتورهایی که برای یخچال ها بکار می روند عموماً یک جعبه ترمینال دارند سه تا از چهار ترمینال که با علامت T و TL و L مشخص شده اند در شکل ۱۵ نشان داده شده اند ترموستات به ترمینال های Tو TL وصل می شود خازن بین L و ترمینال چهارم و TLو L به منبع اتصال می یابد.

۴- موتور تک ولتاژ بدون تغییر جهت گردش با کلید مغناطیسی

این موتورها عموماً در یخچال هایی که امکان کاربرد کلید گریز از مرکز نباشد مورد استفاده قرار می گیرد. مدار آن مانند شکل ۶ است چون معمولاً فقط به یک جهت گردش نیاز هست این موتورها برای معکوس شدن وصل نشده اند.

یکی از معایب موتور با خازن راه انداز با کلید مغناطیسی اینست که امکان دارد در اضافه بارکم اهرم کلید مغناطیسی عمل کند و سیم پیچی راه اندازی را به منبع وصل کند چون این سیم پیچ برای کار کوتاه مدت طرح شده (برای ۳ ثانیه یا کمتر) میسوزد.

۵- موتور دو ولتاژ بدون تغییر جهت گردش

این موتورها می توانند با دو ولتاژ متناوب AC. v 110 یا v 220 یا v220و ۴۴۰ کار کنند. این چنین موتورها دو سیم پیچ اصلی (یا یک سیم پیچ اصلی دو قسمتی ) و یک سیم پیچ راه اندازی دارند که تعداد سرهای مناسب از آن بیرون آمده تا بتواند با ولتاژ های مختلف کار کند.

 

 

 

وقتی موتور با ولتاژ کم کار می کند دو سیم پیچی اصلی بطور موازی وصل
می شوند شکل۱۶ برای کار با ولتاژ زیاد دو سیم پیچی بطور سری اتصال می یابند شکل ۱۷ چنانکه از مدارهای فوق بر می آید سیم پیچی راه اندازی همیشه با ولتاژ کم کار می کند با این منظور این سیم پیچی بدوسر یک سیم پیچی اصلی اتصال یافته است .

۶- موتور دو ولتاژ با تغییر جهت گردش

تعویض جهت گردش با خارج ساختن دو سر اضافی از سیم پیچی راه اندازی عملی می شود شکل ۱۸ و ۱۹ دیاگرام اتصال موتور را برای گردش در جهت ساعت و خلاف ساعت با ولتاژ کم نشان می دهد .

۷- موتور تک ولتاژ با تغییر جهت گردش سه سر

در این موتورها یک سیم پیچی اصلی دو قسمتی بکار میرود دو بخش سیم پیچی اصلی در داخل سری شده و یک سر سیم پیچی راه اندازی به وسط اتصال یافته است . سر دوم سیم پیچی راه اندازی و دو سر سیم پیچی اصلی طبق شکل ۲۰ از موتور بیرون آورده شده اند . وقتی سر خروجی سیم پیچی راه اندازی به نقطه A وصل شود این سیم پیچی بدوسر وصل شده و موتور در جهت ساعت میچرخد وقتی سر سیم پیچی راه اندازی به نقطه B وصل شود این سیم پیچی بدوسر وصل است و جریان در سیم پیچی راه اندازی معکوس شده و موتور در جهت خلاف ساعت میچرخد .

۸- موتورتک ولتاژ با تغییر جهت گردش آنی ( فوری)

معمولاً موتور قبل از راه اندازی در جهت عکس باید کاملاً بایستد زیرا کلید از مرکز نمیتوانید بسته شود مگر اینکه موتور عملاً متوقف گردد . چون سیم پیچ راه اندازی وقتی موتوردر حال کار است از منبع قطع بوده معکوس کردن سیم پیچی راه اندازی اثری بر کار موتور ندارد . معکوس کردن این موتور با یک کلید سه پل دو طرفه طبق شکل ۲۱ عملی می شود .

این کلید داری سه تیغه است که در دو جهت با هم حرکت می کنند . در یک حالت موتور در جهت ساعت و در حالت دیگر در خلاف ساعت میچرخد . واضح است که با این ترتیب بایدصبر کرد تاموتور متوقف گردد در بعضی موارد که معکوس کردن موتور فوراً لازم است یعنی همان موتور موقعی که با سرعت کامل میچرخد یک رله در مدار قرار میگیرد تا کلید گریز از مرکز را اتصال کوتاه کند و سیم پیچی راه ندازی را در جهت عکس بعد از وصل نماید شکل ۲۲ .

دیده می شود که در حال سکون کلید دو طرفه گریز از مرکز در حالت راه اندازی ( وصل ) است . در این وضعیت دواتصال برقرار است :

  1. سیم پیچ راه ندازی و خازن C با منبع سری است .
  2. بوبین رله با کنتاکت بسته بدو سر C وصل است .

با قرار دادن کلید دو طرفه سه پل در وضعیت راست گرد :

الف) سیم پیچی اصلی به خط وصل می شود .

ب) سیم پیچی راه اندازی و C بطور سری بخط وصل می شوند .

ج) بوبین رله بدوسر C اتصال مییابد . ولتاژ دو سر C به دوسر بوبین رله اعمال می شود که باعث باز شدن کنتاکتهای رله می گردد .

با افزایش سرعت موتور کنتاکت کلید گریز از مرکز بحالت عادی کار ( قطع) در می آید . با این ترتیب C از مدار خارج شده و بوبین رله با سیم پیچی راه اندازی سری می ماند . چون بوبین رله مقاومت زیاد دارد فقط اجازه میدهد جریان کافی از سیم پیچی راه اندازی بگذرد تا کنتاکتهای رله باز بماند .

در فاصله زمانی حدود کسر ثانیه که کلید دو طرفه سه پل از حالت راست گرد به وضعیت چپ گرد جابجا میشود جریان از بوبین رله نمیگذرد و در نتیجه کنتاکتهای رله بسته می شود . وقتی کلید دو طرفه سه پل به حالت چپ گرد رسید جریان در جهت عکس از طریق کنتاکتهای بسته رله به سیم پیچی راه اندازی عبور می کند و باعث تولید کوپل در خلاف جهت گردش شده و بنابراین :

۱- رتور بی درنگ متوقف شده

۲- کلید گریز از مرکز به وضعیت راه اندازی بر میگردد . مانند قبل C بطور سری با سیم پیچی راه اندازی قرار گرفته و موتور در جهت عکس شروع بچرخش می کند .

۹- موتوردو سرعته ( دودور )

سرعت را می توان با تغییر تعداد قطبهای سیم پیچی تغییر داد با این منظور دو سیم پیچی اصلی جداگانه در شیار های استاتور قرار می گیرد . یکی ۶ قطب و دیگری ۸ قطب . یک سیم پیچی راه اندازی در رابطه با سیم یچی اصلی سرعت زیاد عمل میکند . کلید گریز از مرکز s دو طرفه بوده و دوکنتاکت راه اندازی و حالت کار ( وصل و قطع) دارد .

طبق شکل ۲۳ یک کلید برای تغییر سرعت در خارج موتور قرار گرفته است . موتور همیشه با سرعت زیاد راه می افتد . چه کلید سرعت روی کنتاکت سرعت زیاد باشد یا روی کنتاکت سرعت کم . اگر کلید سرعت روی کنتاکت سرعت باشد وقتی موتور سرعت گرفت کلید کریز از مرکز :

 

 

الف ) سیم پیچی راه اندازی را قطع کرده و سیم پیچی اصلی سرعت زیاد را باز می کند .

ب) سیم پیچی اصلی سرعت کم را وصل می نماید .

۱۰- موتور دو دور با دو خازن :

طبق شکل ۲۴ این موتور دو سیم پیچی اصلی دو سیم پیچی راه اندازی و دو خازن دارد . یک خازن برای کار با سرعت زیاد و دیگری برای کار با سرعت کم بکار میرود . یک کلید گریز از مرکز دو طرفه s برای قطع سیم پیچی راه اندازی بکاررفته است .

۶- موتور خازنی :

این موتور مشابه موتور با خازن راه انداز است با این تفاوت که سیم پیچی راه اندازی و خازن همیشه در مدار باقی می ماند . مزایای باقی ماندن خازن بطور دائم در مدار عباتند از :

  1. اصلاح ظرفیت اضافه بار موتور
  2. بالا رفتن ضریب توان
  3. بالارفتن راندامان
  4. آراسته شدن کار موتور

بطوریکه برای وسائل مورد استفاده در ادارات و آزمایشگاه ها مطلوب می باشد بعضی از این موتور ها که با یک مقدار ظرفیت خازن راه اندازی شده و کار می کنند بنام موتورهای خازنی تک مقدار موسومند . بعضی دیگر که توسط خازنی با ظرفیت زیاد راه اندازی شده و با خازن کم ظرفیتی کار می کنند بنام موتورهای خازنی دو مقدار معروفند .

 

۱-۵- موتورخازنی

۱-۵-۱- موتور خازنی تک مقدار

این موتور دارای یک سیم پیچی اصلی و یک سیم پیچی راه اندازی است که طبق شکل ۲۵ با خازن سری شده است . چون خازن بطور دائمی در مدار باقی میماند ، این موتور القاء یکفاز انشعابی خازنی بوده و عملاً مانند یک موتور دو فاز نا متعادل کار میکند . مانند حالت موتور با خازن راه انداز احتیاجی به کلید گریز از مرکز نیست . چون یک خازن برای راه اندازی و حالت کار مورد استفاده قرار گرفته واضح است که بهترین شرایط راه اندازی و حالت کار بدست نخواهد آمد زیرا مقدار ظرفیت خازن بایستی مدار متوسطی بین ظرفیت لازم برای راه اندازی و بهترین ظرفیت برای حالت کار باشد . عموماً خازنهای با ظرفیت ۲ تا ۲۰ بکار میرود واز خازنهای روغنی و عایق پیرانول کاغذی گرانتر بوده زیرا باید بطور مداوم کار کنند . اگر ظرفیت خازن کوچک باشد کوپل راه اندازی کم است که حدود ۵۰ تا ۱۰۰ درصد کوپل نامی میباشد شکل ۲۶ .

در نتیجه این موتورها در جائی میروند که کوپل راه اندازی کم مورد نیاز باشد مانند وسائل گردش دهنده هوا : بادبزن دمنده ها ، تنظیم کننده های ولتاژ و بخاریهایی که کار آرام آنها مطلوب باشد . یکی از مشخصات خوب این نوع موتور اینست که با کلید خارجی بسادگی معکوس می شود به شرط اینکه سیم پیچی های اصلی و راه اندازی مشابه باشند . برای یک جهت گردش یکی از سیم پیچی هابعنوان اصلی و دیگری بعنوان راه اندازی عمل میکند . برای جهت عکس سیم پیچی اصلی کار راه اندازی را می کند و سیم پیچی راه اندازی نقش سیم پیچی اصلی را بعهده میگیرد .

چنانکه از شکل ۲۷ پیداست وقتی کلید در وضعیت راست گرد است سیم پیچی B اصلی بوده و A راه اندازی وقتی کلید به وضعیت چپ گرد می آید A اصلی شده و B نقش سیم پیچی راه اندازی را بعهده می گیرد .

چنین موتورهایی که جهت گردششان قابل تعویض است اغلب برای وسائلی که سریعاً باید به جلو و عقب بروند مانند رئوستاها ، تنظیم کننده های القائی ، کنترل کننده های کوره ها ، تنظیم کننده های شیرها و جوشکاری با قوس الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرد .

 

 

 

 

۱-۵-۲- موتور خازنی دو مقدار ( دو خازنی )

این موتور توسط خازنی با ظرفیت زیاد سری با سیم پیچی راه اندازی راه می افتد و کوپل راه اندازیش بالاست . در حالت کار خازن با ظرفیت کمتری توسط کلید گریز از مرکزر جایگزین خازن اول میگردد هر دو سیم پیچی اصلی و راه اندازی در مدار باقی میمانند .

دو خازن ( دو ظرفیت ) را میتوان بصورت زیر بدست آورد :

۱- با استفاده از دو خازن موازی در لحظه راه اندازی که بعداً یکی از انها از مدار خارج می شود . شکل ۲۸

۲- با استفاده از یک اتو ترانسفورماتور افزاینده در ارتباط با یک خازن بطوریکه ظرفیت موثر در لحظه راه اندازی افزایش مییابد .

در شکل ۲۸ A خازن الکترولیتی با ظرفیت زیاد ( کار کوتاه مدت ) و B خازن روغنی با ظرفیت کم ( کار بلند مدت ) می باشد .

عموماً ظرفیت خازن راه اندازی A 10 تا ۱۵ برابر ظرفیت خازن کار عادی B است . در انتهای راه اندازی وقتی کلید گریز از مرکز بسته است دو خازن موازی بوده و ظرفیت مجموعه جمع دو ظرفیت خواهد بود . وقتی موتور به ۷۵ درصد سرعت بار کامل خود رسید کلید باز شده و تنها خازن B در مدار سیم پیچی راه اندازی باقی میماند ، با این ترتیب بهترین شرایط کار برای حالت راه اندازی و حالت عادی موتور حاصل آمده است . اگر چنین موتورهایی خوب طرح شوند مشخصات کار آنها مانند موتورهای دو فاز است . نحوه کار آنها با موارد زیر مشخص می شود :

الف : توانائی راه اندازی بارهای سنگین

ب : کار نرم و بسیار آرام

ج : راندمان و ضریب توان بالاتر

د : توانائی تولید ۲۵ درصد ظرفیت اضافه بار

بنابراین چنین موتورهائی در جائی انتخاب میشوند که باری مانند کمپرسور و آتش زنه وجود داشته باشد . نحوه کاربرد اتو ترانسفورماتور و یک خازن روغنی در شکل ۲۹ نشان داده شده است . ترانسفورماتور و خازن در یک جعبه آهنی مکعب مستطیلی جای گرفته و بالای موتور نصب شده است . مقصود از استفاده چنین ترکیبی اینست که خازن با ظرفیت C به ثانویه ترانسفورماتور افزاینده وصل می شود مانند اینست که خازنی با ظرفیت در اولیه بکار برده باشیم ( K ضریب تبدیل ولتاژ است ) . برای مثال اگر مقدار واقعی ۴=C باشد و ۶=K ولتاژ ضعیف اولیه طوری عمل میکند مثل اینکه خازنی با ظرفیت ۱۴۴=۴* بدوسر آن وصل باشد واضح است که مقدار موثر ظرفیت ۳۶ برابر افزایش یافته است . در حالت راه اندازی اتصال سیم پیچی راه اندازی به نیمه اول اتو ترانسفورماتور است بطوریکه ۲=K و بنابراین مقدار موثر ظرفیت در لحظه راه اندازی ۴ برابر مقدار حالت عادی است و کوپل راه اندازی کافی تولید میکند . وقتی سرعت موتور بالا میرود کلید گریز از مرکز خازن را از یک سر به سر دیگر منتقل میکند بطوریکه ضریب تبدیل ولتاژاز مقدار بالاتر در راه اندازی به مقدار کمتر در حالت کار تغییر می یابد . خازن از مجموعه ورقهای کاغذ و قلع آغشته به عایق مرغوب نظیر موم یا روغن معدنی ساخته شده است .

۱-۶- موتورهای یکفاز با قطب چاکدار :

در این موتورها اختلاف فاز لازم ( جهت تولید میدان دورار ) توسط القاء تولید
می شود . استاتور این موتور ها با قطب بر جسته بوده و رتورشان از نوع قفس سنجابی است . شکل ۳۰ یک موتور ۴ قطب را نشان میدهد که سیم پیچی آنها برای قطب بندی متناوب بطور سری وصل شده اند . شکل ۳۱ یک قطب چنین موتوری را بطور جداگانه نشان میدهد . داخل قطبهای مورق در امتداد ورقها شیاری کنده شده که تقریباً به فاصله از یک لبه قطب قرار دارد و با دور قسمت کوچکتر چاکدار پیچک مسی اتصال کوتاهی نصب شده که بنام پیچک تغییر فاز معروف است . این قسمت قطب را تغییر دهنده فاز می نامند . وقتی از سیم پیچی تحریک یا میدان که دور تمام قطب پیچیده شده جریان متناوب عبور می کند محور مغناطیبسی قطب از قسمت a به قسمت تغییر دهنده فاز b ( دارای پیچک اتصال کوتاه ) منتقل میشود .

این جابجا شدن محور میدان مغناطیسی معادل جابجائی فیزیکی قطب است . بنابراین رتور در جهت این جابجائی شروع بگردش میکند یعنی از قسمت بدون پیچک اتصال کوتاه به قسمت تغییر دهنده فاز ( دارای پیچک اتصال کوتاه ) حال ببینیم چرا محور مغناطیسی جابجا می شود ؟ باید متذکرشد مقاومت پیچک تغییر دهنده فاز ( اتصال کوتاه ) عمدتاً القائی است . وقتی جریان گذرنده از سیم پیچی تحریک قطبها افزایش میابد در پیچک اتصال کوتاه جریان در جهتی القاء می شود که با افزایش جریان تحریک مخالفت مینماید . بنابراین چکالی شار در قسمت تغییر دهنده فاز ( دارای پیچک اتصال کوتاه ) با افزایش جریان تحریک کاهش میابد و با کاهش آن افزایش .

در شکل (a)32 جریان تحریک در جهت OA سریعاً افزایش میابد ( با نقطه نشان داده شده است ) نیروی محرکه الکتریکی در پیچک اتصال کوتاه القاء می شود . چون مقاومت پیچک اتصال کوتاه کم است جریان زیادی از پیچک عبور میکند که طبق قانون لنز جهت آن طوری است که با افزایش جریان تحریک مخالفت مینماید . بنابراین شار عمدتاً بقسمت بدون حلقه اتصال کوتاه منتقل شده و بنابراین محور مغناطیسی در وسط این قسمت یعنی در امتداد NC خواهد بود .

اکنون حرکت محور میدان مغناطیسی را وقتی جریان تحریک نزدیک مقدار حداکثرش است بررسی می کنیم یعنی از نقطه A تا B ( شکل b32 ) در اینجا تغییر در جریان تحریک بطی بوده بنابراین عملاً ولتاژ و جریانی در سیم پیچی اتصال کوتاه القاء نمی شود . شار تولیدی توسط جریان تحریک مقدار حداکثر خود را داشته و بطور یکنواخت در سر ( کفش ) قطب توزیع شده است . بنابراین محور مغناطیسی بمرکز قطب انتقال مییابد یعنی در امتداد ND .

شکل C32 مربوط به شرایطی است که جریان تحریک سریعاً از B به C کاهش مییابد .در اینجا نیز در پیچک اتصال کوتاه جریان القاء می شود . این جریان در جهتی مخالف با کاهش جریان تحریک عبور می کند در نتیجه شار در قسمت تغییر فاز دهنده ( حاوی پیچک اتصال کوتاه ) تقویت می گردد و محور شار مغناطیسی به میانه قسمت تغییر دهنده فاز جابجا می شود یعنی در امتدادNE .

از بحث فوق نتیجه میشود در نیمه سیکل مثبت جریان تحریک قطب شمال از قسمت بدون حلقه اتصال کوتاه به قسمت با حلقه اتصال کوتاه جابجا می شود که در نیم سیکل منفی این مسئله برای قطب جنوب اتفاق میافتد . این اثر همانندحرکت تعدادی قطب حقیقی از چپ به راست میباشد .

موتورهای با قطب چاکدار بقدرتهای کم از تا ساخته میشوند . چون این موتورها ساختمان ساده و قیمت ارزان دارند از معایب آن صرفنظر می شود : ۱- کوپل راه اندازی کم ۲- ظرفیت اضافه بار خیلی کم ۳- راندمان کم .

راندمان این موتوراز %۵ ( برای موتورهای خیلی کوچک ) تا % ۳۵ ( برای موتورهای بزرگتر ) تغییر میکند . بعلت کوپل اندازی کم موتور با قطب چاکدار عموماً برای بادبزن ها ، اسباب بازی ، وسائل خانگی ، خشک کننده مو ( سشوار ) تهویه کننده ها ، گردش دهنده ها ( هوا ) و ساعتهای الکتریکی بکار میرود .این موتور غالباً در وسائلی مانند همزمان ها ، گرامافون و ضبط صوت و دستگاه چاپ مورد استفاه قرار میگیرد .

یک نمونه از منحنی کوپل سرعت این موتور در شکل ۳۳ نشان داده شده است .

 

 

 

فصل دوم: موتورهایی که از طریق روتور راه اندازی میشوند

 

هدفهای رفتاری:

 

در پایان این فصل از دانشجو انتظار میرود که:

  • موتورهایی که از طریق روتور راه اندازی میشوند را نام ببرد.
  • اصل ریپولسیون (دافع مغناطیس) را شرح دهد.
  • انواع موتورهای ریپولسیونی را از نظر ساختمان, طرز کار و کاربد شرح دهد.
  • طرز کار موتورهای جریان متناوب را بیان کند.
  • موتور انیورسال را از نظر ساختمان , مشخصه گشتاور دور شرح دهد.
  • موتورهای سنکرون یک فاز بدون تحریک را نام ببرد.
  • ساختمان- طرزکار- مشخصه گشتاور دور و کاربرد انواع موتورهای سنکرون بدون تحریک را شرح دهد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل دو

موتورهایی که از طریق رتور راه اندازی میشوند

۲-۱- موتورهای ریپو لسیون ( دفعی )

این نوع موتورها را میتوان به ۴ دسته مشخص تقسیم کرد :

۱- موتورریپولسیون :

این موتور از اجزاء زیر ساخته شده است:

الف) یک سیم پیچ استاتور

ب) یک روتور که مانند آرمیچر ماشین جریان مستقیم پیچیده شده است.

ج) کموتاتور

د) یک سری جارو که اتصال کوتاه شده و همیشه با کموتاتور اتصال کوتاه دارند.

این نوع موتور براساس دامنه قطب ها کار می کندو به وسیله اتصال کوتاه کننده بوجود می آید.

۲- موتور ریپولیسیون جبرانی:

این نوع موتور کاملاً مشابه موتور ریپولسیون بوده جز اینکه :

الف) یک سیم پیچ استاتور اضافی دارد که سیم پیچی جبر انگر نامیده می شود.

ب) یک سری جاروی دیگر بین سری جاروهای اتصال کوتاه شده قرار دارد سیم پیچی جبرانگر و این جارو ها بطور سری بسته شده اند.

۳- موتور القاء با راه اندازی ریپولیسیون:

این موتور مانند موتور ریپولیسیون راه می افتد ولی در حالت کار عادی مانند یک موتور القاء با مشخصه سرعت ثابت کار می کند . اجزاء ساختمانی این موتور عبارتند از:

الف: یک سیم پیچ استاتور

ب: یک رتور که مانند آرمیچر ماشین d.c پیچیده شده است.

ج: یک کموتاتور

د: یک وسیله گریز از مرکز که تمام تیغه های کموتاتور را اتصال کوتاه می کند (به کمک یک حلقه (طوق) اتصال کوتاه کننده) این عمل هنگامی انجام می شود که سرعت موتور تقریباً به ۷۵ درصد سرعت کامل آن برسد.

۴- موتور القاء ریپولسیون

این موتور براساس ترکیب قانون القاء و دافعه مغناطیسی (ریپولسیون) کار می کند و تشکیل شده از :

الف) سیم پیچی استاتور

ب) دو سیم پیچی رتور : یکی قفس سنجابی و دیگری مانند سیم پیچ آرمیچر ماشین d.c که به کموتاتور وصل می شود.

ج)دو جاروی اتصال کوتاه

۲-۱-۱- ساختمان موتور ریپولیسیون(دفعی)

اجزائ ساختمان این موتور عبارت است از

۱- یک سیم پیچ استاتور توزیع شده از نوع قطب صاف که در شیارهای یکنواخت استاتور پیچیده شده است. (مانند موتور القاء یک فاز انشعابی) استاتور عموماً برای ۴ ، ۶ یا ۸ قطب پیچیده می شود.

۲- یک رتور (از نوع شیاردار) دارای سیم پیچی توزیع شده (درهم یا موجی) که به کموتاتور وصل شده است رتور عیناً مانند آرمیچر ماشین جریان مستقیم می باشد.

۳- یک کموتاتور که ممکن است بدو نوع ساخته شود : کموتاتور محوری با تیغه های موازی محور یا کموتاتور شعاعی یا عمودی با تیغه های شعاعی که جارو ها بطور افقی روی آن قرار می گیرند.

۴- جاروهای کربنی (ذغالی) (که در نگهدارنده جارو قرار دارند) و برکموتاتور تکیه دارند و برای هدایت جریان از آرمیچر (رتور) مورد استفاده قرار می گیرند.

۲-۱-۲- اصل ریپولسیون(دافعه مغناطیسی)

برای فهم چگونگی تولید کوپل براساس قانون ریپولسیون شکل ۳۴ را بررسی
می کنیم در این شکل دو قطب برجسته با محور مغناطیسی قائم نشان داده شده است . برای سادگی سیم پیچی استاتور بصورت متمرکز با قطب برجسته نشان داده شده (درواقع از نوع قطب صاف با سیم پیچ توزیع شده است) اصول کار این ماشین برای هرنوع ساختمان آن مشابه است . همانطور که قبلاً گفته شد آرمیچر کموتاتور و جارو ها ساختمان استاندارد
ماشین های d.c را دارند جارو ها بوسیله یک اتصال کم مقاومتی مدار اتصال کوتاه شده اند.

فرض کنید جهت جریان متناوب در سیم پیچی تحریک(یا استاتور) طوری باشد که در بالا قطب شمال N و در پایین قطب جنوب S ایجاد شود شار متناوب تولیدی توسط سیم پیچی استاتور نیروی محرکه الکتریکی در هادیهای آرمیچر تولید کرده جهت این نیروی محرکه را می توان توسط قانون لنز طبق شکل(a)34 پیدا کرد. جهت جریان القایی در هادیهای آرمیچر بستگی به محل جاروهای اتصال کوتاه دارد اگر محور جاروها در امتداد محور مغناطیسی قطب های اصلی باشد جهت جریان القائی طبق شکل (a)34 روی مقطع سیم ها نشان داده شده است در نتیجه آرمیچر تبدیل به الکترومغناطیسی می شود که قطب شمال آن در بالا مستقیماً زیر قطب اصلیN و قطب جنوب آن در پایین مستقیماً بالای قطب اصلی S می باشد به علت روبرو بودن قطب های اصلی و قطب های القاء مغناطیسی کوپلی تولید نمی شود دو نیروی دافعه در بالا و پاین که در امتداد َyy اعمال می شود در جهت مخالف یکدیگر می باشند.

اگر جارو ها َ۹۰ طبق شکل b 34 جابجا شوند بطوریکه محور جاروها عمود برمحور مغناطیسی قطب های اصلی باشد جهت ولتاژ القایی در هادیهای آرمیچر در هرلحظه دقیقاً مشابه شکل (a)34 یعنی وضعیت جاروهای عمودی است با وضعیت جاروها طبق شکل (b)34 ولتاژ القایی در هادیهای آرمیچر هر مسیر بین دو جارو یکدیگر را خنثی کرده و بنابراین ولتاژی دو سرجاروها برای عبور جریان از آرمیچر وجود نخواهد داشت اگر آرمیچر جریان نداشته باشد واضح است که کوپلی هم تولید نخواهد گشت.

اگر جارو ها را طبق شکل (a)35 قرار دهیم بطوریکه محور جاروها نه هم محور با َyy قطب های اصلی باشند و نه عمود بر آن بین جاروها ولتاژی خواهیم داشت که جریان آرمیچر را تولید می کند .

آرمیچر مانند یک الکترومغناطیس عمل می کند و قطب های Nو S آن مستقیماً روبروی قطب های اصلی میدان نبوده بلکه در امتداد محور َAA که زاویه با َyy می سازد قرار دارند شکل(a)34 بنابراین قطب شمال N رتور بوسیله قطب شمال N اصلی دفع شده و قطب جنوب رتور بوسیله قطب جنوب اصلی دفع می گردد در نتیجه رتور در جهت ساعت خواهد چرخید(شکل b 35( چون نیروهای تولیدی از نوع دافعه بین قطب های همنامند ازین جهت این موتور را ریپولسیون(دفعی) می نامند.

لازم به یادآوری است که اگر جاروها از َyy در جهت خلاف ساعت جابجا شوند جهت گردش نیز در خلاف ساعت خواهد بود بنابراین جهت گردش موتوربا محل جاروها نسبت به محور اصلی مغناطیسی تعیین می شود یادآوری می کنیم که مقدار کوپل راه اندازی تولیدی بوسیله چنین موتوری بستگی به میزان جابجائی جاروها دارد درحالی که جهت گردش بستگی به جهت جابجایی جاروها دارد شکل a36 حداکثر کوپل راه اندازی وقتی تولید می شود که محور جارو ها در زاویه ای بین ْ۴۵ نسبت به محور مغناطیسی قطب های اصلی قرار داشته شد سرعت موتور را می توان با جابجایی جاروها تنظیم کرد تغییرات کوپل راه اندازی موتور ریپولیسیون نسبت به زاویه جابجایی جاروها در شکلb36 آمده است.

یک موتور ریپولسیون کوپل راه اندازی زیاد داشته (در حدود ۳۵۰درصد) و جریان راه اندازی متعادلی (در حدود ۳ تا ۴ برابر جریان بار کامل)

شرایط کار مختصر چنین موتور:

۱- سرعت با تغییر بار تغییر
می کند و در حالت بی باربحد خطرناک می رسد.

۲- ظریب توان جز در ساعتهای زیاد کم است.

۳- در جاروها جرقه ایجاد می شود.

۲-۱-۳- موتور ریپولسیون جبرانی

این موتور نسبت به موتور ریپلوسیون ساده ای که شرح داده شد اصلاح گشته است . این موتور یک سیم پیچ اضافی روی استاتور دارد بنام سیم پیچی جبرانگر (جبرانی) که منظور از کاربرد آن عبارتست از :

۱- اصلاح ضریب توان

۲- فراهم آوردن تنظیم سرعت بهتر

این سیم پیچی کوچکتراز سیم پیچی اصلی استاتور بوده و معمولاً در داخل شیارهای قطب های اصلی پیچیده شده و با آرمیچر بطور سری قرار می گیرد (شکل ۳۷) سیم پیچی اضافی که در حد فاصل بین جاروهای اتصال کوتاه اصلی قرار دارند به آرمیچر وصل است.

۲-۱-۴- موتور القاء با راه اندازی ریبولسیون:

چنانکه قبلاً گفتیم این موتور مانند یک موتور ریپولسیون معمولی راه می افتد ولی پس از رسیدن به سرعت ۷۵ درصد سرعت کامل یک وسیله گریز از مرکز کموتاتور را اتصال کوتاه می کند ازاین به بعد موتور به صورت القایی بارتور قفس سنجابی اتصال کوتاه کار می کند پس از اتصال کوتاه شدن کموتاتور جاروهای جریانی عبور نمی دهد و بنابراین می توان برای اجتناب از سائیدگی و شکستگی و تلفات اصطکاک جاروها را از کموتاتور بلند کرد.

موتورهای با راه اندازی ریپولسیون بدو طرح متفاوت ساخته می شوند:

۱٫ از نوع جارو بلند شو

که در آن جاروها بطور خودکار پس از اتصال کوتاه شدن کموتاتور از آن جدا می شود کموتاتور این موتورها عموماً از نوع شعاعی است و با قدرت های بزرگ و کوچک ساخته می شود.

۲٫ باجاروئی دائمی

که درآن جاروها همیشه روی کموتاتور تکیه دارند کموتاتور این نوع موتورها از نوع محوری بوده و معمولاً با قدرت کم ساخته می شوند.

کوپل راه اندازی این موتور ۳۵۰درصد کوپل نامی و جریان راه اندازی اصلاح شده است این موتور مخصوصاً جائی مفید است که بعلت زیاد بودن ممان دینرسی بار زمان راه اندازی نسبتاً طولانی می باشد.

مورد استعمال این موتورها ماشین های ابزار ، یخچالهای تجاری ، کمپرسورها ، پمپ ها ، بالا برنده ها ، کف شورها ، آسیابها و … می باشد.

۲-۱-۵- موتور القاء – ریپولسیون

در میان موتور های ریپولسیون این نوع موتور خیلی معمول گشته به علت
مشخصه های خوب آن که قابل مقایسه با موتور کمپوندd.c است . این موتور مخصوصاً برای مواردی که بار بارها کردن یک کلاج یا قرقره (پولی) کاملاً برداشته می شودمناسب است.

این موتور ترکیبی از موتور ریپولسیون و موتور القاء است و اغلب موتور قفس سنجابی ریپولسیون نامیده می شود.

این موتور دارای مشخصه مطلوب موتور ریپولسیون و مشخصه سرعت ثابت موتور القاء است.

سیم پیچی استاتور آن مانند موتور ریپولسیون برقی ولی دو سیم پیچ جدا و مستقل در رتور موجود است :

۱- سیم پیچی قفس سنجابی

۲- سیم پیچی کلکتور دار مانند آرمیچر ماشین d.c شکل ۳۸

هردوی این سیم پیچ در تمام احوال کار می کند (درمدارند) سیم پیچ کلکتوردار در شیارهای خارجی پیچیده شده در حالی که قفس سنجاب در شیارهای داخلی قرار گرفته است در اثنای راه اندازی سیم پیچی کلکتور دار(کموتاتوری)بیشتر کوپل را تولید می کند و سیم پیچی قفس سنجابی عملاً غیر فعال بوده زیرا مقاومت القائی اش زیاد است وقتی رتورشتاب گرفت سیم پیچی قفس سنجابی قسمت اعظم کوپل را تولید می نماید.

جاروها اتصال کوتاه شده و بطور مداوم روی کموتاتور میلغزند یکی از مزایای این موتور اینست که احتیاجی بوسیله گریز از مرکز ندارد. بعضی اوقات این موتورها به سیم پیچی جبرانی برای اصلاح ضریب توان مجهز می شوند .

چنانکه شکل ۳۹ نشان می دهد کوپل راه اندازی زیاد است در حدود ۳۰۰ درصد .

تنظیم ساعت آن نسبتاً ثابت است مورد استفاده آن در یخچالهای خانگی ، پمپ های هوا ، پمپ های نفتی ، کمپرسورها ، ماشین های ابزار ، ماشین های مخلوط کن آسانسورها ، بالابرنده ها و غیره می باشد.

این موتورهارا می توان با جابجا کردن جاروها معکوس کرد.

۲-۲- موتورهای سری جریان متناوب:

اگر یک موتورسری جریان مستقیم معمولی به منبع جریان متناوب وصل شود شروع به گردش می کند و کوپل در یک جهت تولید می گردد. زیرا جهت جریان عبوری از آرمیچر و سیم پیچ میدان هردو باهم عوض می شود ولی عملکرد چنین موتوری رضایت بخش نیست بدلایل زیر:

۱- شار متناوب در بدنه و هسته میدان جریان فوکوالقاء می کند که بی جهت گرم می شوند.

۲- درجاروها جرقه ناجور ایجاد می شود زیرا ولتاژ و جریان زیادی در آرمیچر اتصال کوتاه در هنگام کموتاسیون القاء می گردد.

۳- ضریب توان کم است زیرا سیم پیچی میدان و مدار آرمیچر مقاومت القائی ندارد.

با تصحیح طرح موتورهای سری و تغییرات در آن موتور یک فاز رضایت بخشی بدست می آید.

تلفات فوکو را می توان با مورق کردن ساختمان آهنی شامل هسته میدان و بدنه کاهش داد . تصحیح ضریب توان تنها با کاهش مقدار مقاومت القایی سیم پیچی میدان و آرمیچر امکان پذیر است . مقاومت القائی سیم پیچ میدان را با کاهش تعداد دور آن کاهش می یابد. برای جریان معین نیروی محرکه مغناطیسی کاهش یافته که نتیجه اش کاهش شار فاصله هوائی است که باعث افزایش سرعت و کاهش کوپل موتور خواهد شد . برای بدست آوردن همان کوپل لازم است تعداد دور سیم پیچی آرمیچر متناسباً افزایش یابد. این عمل باعث خواهد شد مقاومت القائی آرمیچر بالا رود بطوریکه در مجموع مقاومت القائی موتور کاهش نیابد . افزایش نیروی محرکه مغناطیسی آرمیچر را میتوان با استفاده از سیم پیچی جبرانی خنثی کرد . در موتورهای با جبران مقاومتی سیم پیچی جبر انگر بطور سری با ارمیچر قرار میگیرد شکل a-4 در حالی که در موتور های با جبران القائی سیم پیچی جبر انگر اتصال کوتاه شده و اتصالی به مدار موتور ندارد . شکل b-4 .


سیم پیچی جبر انگر مانند ثانویه اتصال کوتاه ترانسفورماتور عمل میکند که اولیه آن آرمیچر است جریان در سیم پیچی جبر انگر متناسب با جریان آرمیچر بوده و ْ۱۸۰ با آن اختلاف فاز دارد . عموماً در تمام موتورهای سری c.a به قطبهای فرعی ( کموتاسیون) مجهزند تا کموتاسیون آنها مانند موتورهای c.d اصلاح شود . ولی قطبهای کمکی ( فرعی ) به تنهائی برای اصلاح کموتاسیون کافی نیست جز اینکه بعضاً برای خنثی کردن ولتاژ زیاد القائی در آرمیچر اتصال کوتاه عمل کند . ( این ولتاژدر موتورهای سری c.d وجود ندارد ) لازم بیادآوری است که شار تولیدی سیم پیچی میدان موتورهای سری c.a متناوب بوده و در هنگام کموتاسیون در آرمیچر اتصال کوتاه ولتاژ القاء می شود . سیم پیچی میدان مرتبط با پیچک آرمیچر که مرحله کموتاسیون خود را میگذارند بعنوان اولیه و پیچک آرمیچر که تحت کموتاسیون است بعنوان ثانویه اتصال کوتاه عمل میکند . عمل تبدیل ( ترانسفورماتوری ) باعث تولید جریان زیاد در پیچک آرمیچر مزبور شده و جرقه شدیدی ایجاد میگردد مگر اینکه ولتاژ القائی خنثی شود .

یک روش برای رفع این عیب که اغلب در موتورهای بزرگ بکار میرود موازی بستن سیم پیچی هر قطب فرعی با مقاومت غیر القائی طبق شکل (a)41 می باشد

 

 

 

 

 

 

شکل (b)41 دیاگرام برداری قطب فرعی شنت شده را نشان میدهد . جریان گذرنده از سیم پیچی قطب فرعی را ( که نسبت به جریان کل موتور عقب است ) میتوان بدو مولفه عمود بر هم وتجزیه کرد شاری تولید میکند که با جریان کل موتور I همفاز است در حالی که شار تولیدی توسط ْ۹۰ نسبت به I عقب است . با تنظیم درست مقاومت شنت ( و بنابراین تنظیم )ولتاژ تولیدی در پیچک اتصال کوتاه در اثر قطع مولفه ْ۹۰ پس فاز شار قطب فرعی میتوان ولتاژ القائی با عمل ترانسفورماتور را خنثی کرد .

۲-۲-۱- موتور اونیورسال

یک موتور اونیورسال موتوری است که هم با منبع یکفاز a.c و هم با منبع جریان مستقیم تقریباً با یک سرعت و یک قدرت خروجی میتواند کار کند .

در حقیقت این موتور نوع کوچکتر موتور سری جریان متناوب است (تا) . موتور سری است که کوپل راه اندازی آن زیاد و مشخصه سرعت متغییری دارد . در حالت بی بار با سرعت خطرناک میچرخد واین دلیل آنست که چنین موتورهائی را اغلب داخل دستگاهی که باید بچرخاند نصب می کند معمولاً موتورهای اونیورسال بدو نوع ساخته می شوند :

۱- قطب متمرکز بدون جبرانگر ( برای توان کم ) قطب برجسته

۲- سیم پیچی میدان توزیع شده جبرانی ( برای توان زیاد )

موتورهای بدون جبرانگر دو قطب بر جسته دارد و مانند موتور سری c.d دو قطب دو قطب میباشد جز اینکه تمام مسیر (مدار ) مغناطیسی آن از ورق آهن ساخته شده است . شکل ۴۲ استاتور باید مورق باشد زیرا وقتی موتور با جریان متناوب کار میکند شار میدان متناوب است . آرمیچر سیم پیچی مشابه موتور d.c کوچک دارد . آرمیچر اساساً از هسته مورقی ساخته شده که دارای شیارهای مستقیم یا مورب بوده و کموتاتوری که سرهای سیم پیچی آرمیچر به آن وصلند . در موتور با سیم پیچی گسترده ( توزیع شده ) میدان هسته استاتور مانند موتور القاء یکفاز انشعابی است و آرمیچر نیز مانند موتورهای d.c می باشد .

سیم پیچی جبرانگر برای کاهش ولتاژ القائی در آرمیچر در موقع کار با منبع a.c مورد استفاده قرار میگیرد . این ولتاژ در اثر متناوب بودن با شار القاء میشود .

در موتور ۲ قطب بدون جبرانگر ولتاژ القائی ناشی از عمل ترانسفوماتوری در پیچک در هنگام کموتاسیون بآن اندازه نیست که در کموتاسیون اختلال جدی بوجود آورد . برای اصلاح کموتاسیون از جاروهای با مقاومت زیاد استفاده میشود .

الف : طرز کار

چنانکه قبلاً بحث شد این موتورها وقتی به منبع a.c یا d.c بسته شوند کوپلی در یک جهت تولید مینماید . وقتی موتور با منبع جریان متناوب کار می کند بسادگی از شکل ۴۳ و۴۴ میتوان دریافت که کوپل در یک جهت است . موتور بر اساس همان اصول موتور d.c کار میکند یعنی بین شار قطب اصلی و هادیهای حامل جریان و آرمیچر نیرو بوجود میاید .

ب : مشخصه سرعت – بار

سرعت موتور اونیورسال مانند موتور سریd.c تغییر میکند یعنی سرعت در بار کامل کم و در حالت بی بار زیاد است ( در حدود r.pm20000) در حقیقت در حالت بی بار سرعت فقط توسط اصطکاک و مالش هوا محدود میگردد . شکل ۴۵ یک نمونه مشخصه کوپل موتور اونیورسال را با جریان مستقیم و متناوب نشان میدهد . معمولاً یک سری چرخ دنده برای کاهش سرعت و رساندن آن بمقدار صحیح مورد استفاده قرار می گیرد .

ج: موارد استعمال

موتورهای اونیورسال را در جاروهای برقی ( پاک کننده های خلاء ) که سرعت موتور همان سرعت بار است بکار میبرند . در سایر موارد که سرعت موتور بوسیله چرخ دنده پائین میآید عباتند از : مخلوط کن ها ( غذائی و نوشیدنی ) . مته های قابل حمل و نقل و چرخ خیاطی خانگی و غیره .

د : تغییر جهت گردش

موتور اونیورسال با قطب برجسته جبرانی را با معکوس کردن جهت جریان در سیم پیچی آرمیچر یا سیم پیچی میدان میتوان معکوس کرد . روش معمول عوض کردن سرها در نگهدارنده جارو میباشد شکل ۴۶ در موتور اونیورسال با سیم پیچی میدان توزیع شده جهت گردش را میتوان با تعویض سرهای آرمیچر یا میدان و جابجا کردن جاروها . در خلاف جهت گردش رتور معکوس کرد . مقدار جابجائی جاروها در حدود چند تیغه کلکتور است .

۱۶- تنظیم سرعت موتورهای اونیورسال

روشهای زیرمعمولاً برای کنترل سرعت موتور اونیورسال بکار میرود

۱- روش مقاومتی :

چنانکه شکل ۴۷ نشان میدهد سرعت موتور را میتوان بوسیله یک مقاومت متغییر R سری با موتور تنظیم کرد . این روش برای موتورهای چرخ خیاطی بکار میرود . مقدار مقاومت مدار را توسط یک پدال ( رکاب ) پائی تغییر میدهند .

۲- روش میدان پله ای

در این روش سیم پیچی یک قطب را از نقاط مختلف انشعاب داده و سرهای آنرا بیرون میآورند و سرعت با تغییر جریان تحریک تنظیم میگردد . شکل ۴۸ برای این منظور بدو صورت زیر عمل میشود :

۱- قطب به چند بخش سیم پیچی شود و هر بخش با سیمی به قطر متفاوت پیچیده شده و سرهای بخشهای مختلف بیرون آورده شود .

۲- روی یک قطب از سیم نیکل – کرم سیم پیچی شده و در چند نقطه انشعاب گرفته و سرهای این انشعابات را بیرون آوریم.

۳- یا وسیله گریز از مرکز

موتورهای اونیورسال مخصوصاً آنهائی که برای مخلوط کن های غذا و نوشابه و میوه مورد استفاده قرار می گیرد چند سرعت دارند . انتخاب سرعت با یک وسیله گریز از مرکز که داخل موتور قرار دارد صورت میگیرد .شکل ۴۹ کلید گریز از مرکز با اهرم خارجی قابل تنظیم است اگر سرعت موتور بالاتر از مقداری شود که اهرم تثبیت کرده است وسیله گریز ار مزکر دو کنتاکت را باز کرده و مقاومت R را در مدار قرارمیدهد که باعث کاهش سرعت موتور میگردد . وقتی سرعت موتور کم شد و کنتاکت بسته شده و مقاومت اتصال کوتاه میشود و سرعت موتور بالا میرود .

مقاومت R طبق شکل ۴۶بدو سر کنتاکت فرمان دهنده موازی وصل میشود . یک خازن c بدو سر این مقاومت اتصال مییابد تا جرقه ناشی از باز و بسته شدن این نقاط کاهش یابد . بعلاوه از گود شدن کنتاکتها جلوگیری مینماید .

۲-۳- موتورهای سنکرون یکفاز بدون تحریک

این موتورها:

۱- با منبع جریان متناوب یکفاز کار میکنند .

۲- با سرعت ثابت کار میکنند : سرعت سنکرون شار دوار

۳- به تحریک d.c برای رتورشاتن احتیاج ندارند ( باین دلیل انها را بدون تحریک مینامند ) ۴- خود بخود راه می افتند

این موتورها دو نوع اند :

الف : موتور مقاومت مغناطیسی

ب : موتور پس ماند

 

 

۲-۳-۱ موتور مقاومت مغناطیسی :

استاتور این موتور یا مانند استاتور موتور القاء یکفاز انشعابی است که کلید گریز از مرکز سیم پیچ کمکی را از مدار خارج می کند ( موتور مقاومت مغناطیسی انشعابی) یا مانند استاتورموتورخازنی (موتورمقاومت مغناطیسی خازن) استاتور میدان دوار تولید مینماید .

رتور قفس سنجابی این موتور ساختمان غیر متقارنی دارد . این عدم تقارن را
می توان با حذف بعضی از دندانه های رتور شیار دار متقارن بدست آورد . مثلاً در یک رتور ۴۸ دندانه ۴ قطب دندانه های را میتوان برید :

۱۸۰و۱۷و۱۶و۱۵و۱۴و۱۳-۶و۵و۴و۳و۲و۱

۴۲و۴۱و۴۰و۳۹و۳۸و۳۷-۳۰و۲۹و۲۸و۲۷و۲۶و۲۵

باین ترتیب ۴ قطب برجسته باقی خواهد ماند شکل ۵۰ دندانه های ۱۲-۷ و ۲۴-۱۹ و ۳۶-۳۱ و ۴۸-۴۳ باقی میماند باین ترتیب رتور مقاومت مغناطیسی متغییری برای شار استاتور عرضه می کند . مقاومت مغناطیسی با محل رتور تغییر میکند .

طرز کار

برای پی بردن طرز کار این موتور یک اصل را باید بخاطر آورد : وقتی یک قطعه ماده مغناطیسی در میدان مغناطیسی قرار میگیرد . نیروئی بر ان اعمال میشود که تمایل دارد ماده مغناطیسی را در جهتی قراردهد که مقاومت مغنایسی مسیر گذرنده از ماده حداقل باشد .

وقتی سیم پیچی استاتور تغذیه میشود میدان دوار کوپلی بر رتور نا متقارن اعمال میکند که تمایل دارد ماده مغناطیسی را در جهتی قرار دهد که مقاومت مغناطیسی مسیر گذرنده از ماده حداقل باشد .

وقتی سیم پیچی استاتنور تغذیه میشود میدان دوار کوپلی بر رتور نا متقارن اعمال میکند که تمایل دارد محور قطب بر جسته رتور را با محور میدان دوار موازی کند ( زیرا در این وضعیت مقاومت مغناطیسی مسیر حداقل است .) اگر کوپل مقاومت مغناطیسی کافی باشد موتور با بار راه میافتد . رتور با میدان دوار همزمان شده و با سرعت میدان دوار بگردش خود ادامه میدهد .

باید یاد آوری کرد مقدار باری که موتور مقاومت مغناطیسی میتواند ( تحمل کند تا سرعت آن ثابت باشد تنها کسری از بار است که موتور بصورت القائ تحمل میکند . اگر بار موتور از مقدار باری که کوپل مقاومت مغناطیسی سرعت سنکرون را حفظ می کند تجاوز نماید رتور از حالت همزمانی بامیدان خارج میگردد سرعت تا اندازه ای افت میکند که لغزش نظیر آن برای تولید کوپل لازم جهت گردش بار کافی باشد سرعت ثابت موتور مقاومت مغناطیسی آنرا برای موارد زی مناسب ساخته است : وسائل مخابره ( سیگنال یا علامت دادن ) ، وسائل ثبات ، انواع رله های زمانی و گرامافون و ضبط صوت وغیره .

۲-۳-۲- موتور سنکرون پسماندی

طرز کار این موتور بستگی به وجود مداوم میدان دوار مغناطیسی دارد . در نوع استاتور انشعابی استاتور دو سیم پیچی دارد که هر دو بطور مداوم به منبع یکفاز وصلند ( چه در راه اندازه و چه در حالت عادی ) معمولاً از خاصیت چاکدار برای این منظور استفاده می شود و موتور پس ماند با قطب چاکدار خواهد بود . بهمین ترتیب میتوان سیم پیچی استاتور را با خازن بکار برد که موتور با قطب چاکدار خازنی را خواهد داد .

واضح است که درهر نوع مشروحه احتیاجی به وسیله گریز از مرکز نیست .

رتور از یک استوانه کرم – فولاد یکنواخت با پس ماند زیاد ساخته شده بطوریکه تلفات پس ماند آن زیاد است رتور سیم پیچی ندارد . بعلت پس ماند زیاد ماده رتور تغییر قطب مغناطیسی آن که یکبار در ار القاء میدان دوار در رتور ایجاد شده خیلی مشکل است . رتور بطور سنکرون میچرخد زیرا قطب های رتور با قطب های دوار استاتور با قطب بندی مخالف قفل شده اند .

رتور که هیچ دندانه یا سیم پیچی ندارد باعث میشود که موتور بسیار آرام کار
می کند و از ارتعاشات مکانیکی و مغناطیسی آزاد باشد . از این موتور جهت این مخصوصاً برای تاسیسات صوتی مناسب است : موتورهای تجارتی معمولاً ۲ قطب داشته و با منبع یکفاز hz50 سرعت r.pm 3000 دارند . برای کاربرد چنین موتورهائی برای کار ساعتهای الکتریکی و سایر دستگاههای نشان دهنده یک سری چرخ دنده به محور موتور وصل میشود تا سرعت برای کار کاهش یابد .

این موتور سریعاً شتاب میگیرد و تغییر از حال سکون به سرعت کامل تقریباً آنی است .

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *