پنج نوع الکتروموتور تک فاز (ساختار-عملکرد-ویژگی )
پنج نوع الکتروموتور تک فاز (ساختار-عملکرد-ویژگی ) – شیبا صنعت
در این مطلب به بررسی و معرفی پنج نوع الکتروموتور تک فاز می‌پردازیم. الکتروموتورهای تک فاز القایی AC در طبقه بندی‌های زیادی وجود دارند و امروزه رایج‌ترین وسیله مورد استفاده در بسیاری از صنایع هستند. آنها بر اساس کاربردشان در طیف وسیعی از اشکال و اندازه‌ها هستند.
به طور کلی موتورهای الکتریکی تک فاز کاربردهای بسیار زیادی در صنایع مختلف و همینطور در مصارف خانگی دارند. در این مقاله به پنج نوع الکتروموتور تک فاز می‌پردازیم و همچنین مزایا و معایب استفاده از الکتروموتور تک فاز در مقایسه با انواع الکتروموتور های سه فاز یا DC خواهیم داشت.
برای اینکه بدانید هر نوع از این موتورها دقیقاً چه کاری انجام می‌دهد و چگونه می‌توانید موتور مناسب را برای کاربرد خود انتخاب کنید، این مطلب را از دست ندهید و در ادامه همراه ما باشید. با بررسی نحوه عملکرد هرکدام از این موتورهای الکتریکی و آشنایی با مزایا و معایب آنها می‌توانیم انتخاب و خریدی مناسب برای زمینه کاربری خود داشته باشیم.
ما در این مجموعه انواع الکتروموتور تک فاز از جمله الکتروموتور تک فاز پوسته چدنی 4P-1400 دور و دورهای دیگر الکتروموتور تک فاز و همچنین الکتروموتورهای سه فاز و الکتروموتورهای تک فاز دیگر در دسته موتوژن و الکتروژن عرضه می‌کنیم.
پنج نوع الکتروموتور تک فاز
پنج نوع الکتروموتور تک فاز عبارتند از: هر موتور مزایا و معایب خود را دارد، بنابراین انتخاب صحیح آن ، در کاربرد مورد نظر مهم است.
- الکتروموتور تک فاز اسپلیت
- الکتروموتور تک فاز تک استارت خازنی
- الکتروموتور تک فاز دو خازنه کار با خازن و استارت با خازن
- الکتروموتور تک فاز خازن شکسته (PCS)
- الکتروموتور تک فاز القایی قطب سایه دار
مزایا و معایب پنج نوع الکتروموتور تک فاز (ساختار-عملکرد-ویژگی)
پنج نوع الکتروموتور تک فاز داریم که برای راه اندازی هر کدام از آنها ابتدا به یک میدان مغناطیسی دوار نیاز دارد. در یک موتور القایی سه فاز، میدان مغناطیسی دوار توسط سه سیم پیچ استاتور با جریان متناوب ایجاد می‌شود که گشتاور راه اندازی مورد نیاز برای چرخش روتور را تولید می‌کند.
اما در الکتروموتور تک فاز به دلیل وجود تنها دو سیم پیچ، از سیم پیچ استاتور به عنوان سیم پیچ اصلی (اجرای) و سیم پیچ کمکی (شروع) استفاده می‌کنیم. در یک الکتروموتور تک فاز فقط یک فاز تغذیه دارید که به معنای فقط یک استاتور یا سیم پیچی است و تنها با یک سیم پیچ، هیچ خط شار مغناطیسی به طور مداوم ایجاد نمی‌شود، به این معنی که میدان مغناطیسی چرخشی امکان پذیر نخواهد بود.
این کار با سیم پیچی کمکی به موازات سیم پیچ اجرا می‌شود. سیم پیچ کمکی شامل یک سیم بسیار ظریف با سطح مقطع کوچک است که مقاومت بسیار بالاتری نسبت به سیم پیچ اجرا می‌کند، همچنین باید به گونه ای پیچیده شود که مقاومت القایی را به حداقل برساند.
اکنون که دو سیم پیچ هر دو با مقاومت القایی متفاوت دارید، هنگامی که منبع تغذیه AC روشن است، به دلیل تفاوت در مقاومت، جریان از هر سیم پیچ در زمان های مختلف عبور می‌کند که به نوبه خود فاز مصنوعی و چرخش را شبیه سازی می‌کند. میدان مغناطیسی که به روتور اجازه می‌دهد در جهت خاصی بچرخد.
1-نحوه عملکرد الکتروموتور تک فاز اسپلیت
آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که چگونه وسایل اطراف شما به طور جادویی با زدن یک سوئیچ جان می‌گیرند؟ یکی از اجزای حیاتی پشت کار آنها الکتروموتور فاز اسپیلت است. موتورهای القایی فاز اسپیلت که جزو پنج نوع الکتروموتور تک فاز هستند، معمولاً کوچک هستند و بسته به اندازه موتور فقط بین 40 تا 250 وات توان تولید می‌کنند.
این موتورها فقط برای بارهای کوچک مانند فن های فر، فن های یخچال، فن های استخراج و غیره مناسب هستند. برای راه اندازی بیشتر موتورهای تک فاز AC به یک خازن نیاز است تا مقاومت القایی ناشی از سیم پیچ کمکی با مقاومت بالا را کاهش دهد.
اما از آنجایی که یک موتور از نوع تقسیم فاز فقط برای کار با بارهای بسیار کوچک طراحی شده است، این قابلیت را دارد که بدون استفاده از خازن استارت شروع کنید. مزیت این کار این است که تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارد، خرابی خازن رایج ترین مشکل موتور تک فاز است.
از آنجایی که سیم پیچ کمکی با سیم ریز پیچیده شده است، مستعد گرم شدن بیش از حد و سوختن است، به همین دلیل سیم پیچ راه اندازی باید پس از شروع به کار موتور از منبع تغذیه جدا شود. نحوه قطع سیم پیچ استارت از منبع برق با استفاده از یک کلید گریز از مرکز است که به صورت سری با سیم پیچ شروع است.
کلید گریز از مرکز بر روی شفت روتور نصب می‌شود و هنگامی که موتور به 75-80٪ سرعت عملکرد خود رسید، کلید گریز از مرکز توسط روتور چرخان باز می‌شود و مدارهای سیم پیچ شروع را از منبع تغذیه باز می‌کند.
اگر سوئیچ گریز از مرکز نتواند سیم پیچ کمکی موتور تک فاز را باز کند، به زودی می‌سوزد، به همین دلیل است که نگهداری منظم موتورهای تک فاز و اطمینان از عدم چسبندگی یا خوردگی کلید گریز از مرکز بسیار مهم است. هنگامی که منبع تغذیه قطع شد و سرعت موتور کم شد، کلید گریز از مرکز به حالت بسته اولیه خود باز می‌گردد.
مزایای الکتروموتور تک فاز اسپلیت
برای راه اندازی موتور نیازی به خازن نیست
مناسب برای برنامه های کوچک تا متوسط
مقرون به صرفه
نگهداری کم
معایب الکتروموتور تک فاز اسپلیت
فقط برای بارهای کوچک مناسب است
خطر داغ شدن بیش از حد و سوختن سیم پیچ ها
جریان راه اندازی بالا
2-نحوه عملکرد الکتروموتور تک فاز تک استارت خازنی
موتورهای تک استارت خازن یکی از پرکاربردترین موتورها هستند. برای درک نحوه عملکرد این موتورها، ابتدا باید مفهوم تغییر فاز را درک کنیم. هدف ما ایجاد اختلاف فاز بین سیم‌پیچ اصلی و کمکی است که موتور را قادر می‌سازد تا گشتاور کافی در هنگام راه‌اندازی ایجاد کند.
یک خازن الکتروموتور نقش اساسی در عملکرد این موتور دارد. هدف آن ایجاد تغییر فاز بین جریان‌هایی است که از طریق سیم پیچ‌های راه‌انداز و اجرا می‌گذرند. مقدار خازن، اختلاف فاز مورد نظر و عملکرد بهینه را تضمین می‌کند.
پس از راه اندازی موتور، سیم پیچ ها ولتاژ الکتریکی دریافت می‌کنند و جریان ایجاد می‌شود. خازن که به صورت سری با سیم پیچ کمکی متصل می‌شود، جریانی پیشرو تولید می‌کند که یک تغییر فاز مصنوعی ایجاد می‌کند. این تغییر فاز باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی دوار می‌شود.
میدان مغناطیسی دوار تولید شده، گشتاوری تولید می‌کند که بر اینرسی اولیه موتور غلبه می‌کند و باعث چرخش موتور می‌شود. این نوع گشتاور برای کاربردهایی که نیاز به شتاب آنی و قوی دارند ایده آل است.
با افزایش سرعت موتور، معمولاً حدود 75 تا 80 درصد سرعت نامی خود، یک سوئیچ گریز از مرکز وارد عمل می‌شود. این سوئیچ که اغلب بر روی محور موتور قرار دارد، سرعت چرخش را تشخیص داده و سیم پیچ راه اندازی و خازن مربوط به آن را از منبع تغذیه جدا می‌کند. این قطع اتصال از جریان بیش از حد از سیم پیچ راه اندازی در حین کار مداوم جلوگیری می‌کند.
مزایای الکتروموتور تک فاز تک استارت خازنی
گشتاور راه اندازی بالا
طراحی ساده
نسبتا مقرون به صرفه
در طیف وسیعی از اندازه ها برای اکثر برنامه ها وجود دارد.
معایب الکتروموتور تک فاز تک استارت خازنی
خازن در برخی مواقع نیاز به تعویض دارد.
نسبت به موتور القایی سه فاز به تعمیر و نگهداری بیشتری نیاز دارد.
صدای در حال اجرا بلندتر از یک موتور سه فاز
3-الکتروموتور تک فاز دو خازنه کار با خازن و استارت با خازن(CSCR)
این موتور مزایای گشتاور راه‌اندازی بالا را با افزایش راندمان در حال اجرا ترکیب می‌کند. برای درک عملکرد آن، باید تعامل دو خازن شروع و خازن در حال کار را درک کرد. موتور CSCR دو خازن را در خود جای داده است که هر کدام هدف مشخصی را دارند. خازن راه انداز، شبیه به همتای خود در موتور استارت خازن، با ایجاد تغییر فاز در سیم پیچ کمکی، چرخش موتور را آغاز می‌کند.
از سوی دیگر، خازن در حال اجرا در طول کار موتور متصل باقی می‌ماند و به بهبود راندمان و عملکرد کمک می‌کند. با روشن کردن موتور، هر دو خازن جریان الکتریکی دریافت می‌کنند. خازن راه انداز که به صورت سری با سیم پیچ کمکی متصل می‌شود، یک جریان وارد می‌کند که تغییر فاز لازم را ایجاد می‌کند که میدان مغناطیسی دوار ایجاد کرده و چرخش موتور را با گشتاور راه اندازی بالا به حرکت در می‌آورد.
هنگامی که موتور به سرعت مشخص می‌رسد، سوئیچ گریز از مرکز منحصراً خازن راه‌اندازی را قطع می‌کند و به خازن در حال کار اجازه می‌دهد در طول کار مداوم در مدار باقی بماند. ادغام خازن در حال اجرا مزایایی را برای موتور CSCR فراهم می‌کند. ابتدا، ضریب توان را بهینه می‌کند و منجر به افزایش راندمان در حال اجرا می‌شود.
علاوه بر این، خازن در حال کار ویژگی‌های سرعت گشتاور موتور را افزایش می‌دهد و عملکرد پایدار را در بارها تضمین می‌کند. این موتورهادر زمینه پمپ ها، فن ها، کمپرسورها و سیستم های HVAC کاربرد دارد. دارای راندمان قابل توجه، عملکرد قوی و سازگار با محیط های سخت است.
مزایای الکتروموتور تک فاز دو خازنه
بسیار کارآمد
گشتاور راه اندازی بالا
در طیف وسیعی از اندازه ها برای اکثر مشاغل موجود است.
باند قدرت با عملکرد بالا برای سازگاری بیشتر تحت بار
معایب الکتروموتور تک فاز دو خازنه
نیاز به نگهداری بیشتری دارد
دو خازن که احتمالاً در نقطه ای از کار می افتند.
خرید کمی گران تر است.
حجیم بودن به دلیل داشتن دو خازن
4-الکتروموتور تک فاز خازن دائمی (PCS)
موتور تک فاز خازن دائمی که به عنوان موتور شروع کار با خازن نیز شناخته می‌شود، به دلیل کارایی و قابلیت اطمینان مشهور است. موتور PSC با گنجاندن یک خازن دائمی، در عین سادگی و طول عمر، به عملکرد قابل توجهی دست می‌یابد و بر اساس یک طراحی فاز تقسیم کار می‌کند.
این شامل یک سیم پیچ اصلی در حال اجرا و یک سیم پیچ راه اندازی ثانویه است که در داخل استاتور موتور قرار گرفته است. گنجاندن یک خازن دائمی عملکرد آن را بهبود می‌دهد. خازن دائمی که به موازات سیم پیچ اصلی در حال اجرا متصل است، نقش مهمی در موتور PSC ایفا می‌کند.
بر خلاف سایر انواع موتور، خازن همیشه متصل باقی می‌ماند، از این رو آن را “خازن تقسیم دائمی” می‌نامند. با روشن کردن موتور، هم سیم پیچ اصلی و هم سیم پیچ کمکی جریان الکتریکی دریافت می‌کنند. خازن دائمی تغییر فاز ثابت را تضمین می‌کند و یک میدان مغناطیسی دوار در موتور ایجاد می‌کند که با روتور در تعامل است و چرخش صاف و مطمئن را آغاز می‌کند.
موتور PSC از نظر کارایی و بهینه سازی ضریب قدرت برتر است. خازن دائمی به بهینه سازی ضریب توان، کاهش توان راکتیو و افزایش راندمان کلی موتور کمک می‌کند. این باعث می‌شود که آن را به یک انتخاب عالی برای برنامه های کاربردی آگاهانه انرژی تبدیل کند. موتور PSC کاربردهای متنوعی از جمله فن‌ها، دمنده‌ها، سیستم های تهویه مطبوع و لوازم خانگی کوچک دارد.
مزایای الکتروموتور تک فاز خازن دائمی
بسیار کارآمد
گشتاور راه اندازی بالا
قابل اعتماد
طراحی ساده
مقاومت القایی کم XL
مقرون به صرفه
معایب الکتروموتور تک فاز خازن دائمی
نسبت به موتور فاز اسپلیت نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتری دارد.
پر سر و صدا
5-نحوه عملکرد الکتروموتور تک فاز قطب سایه دار
در این موتور، یک آهنربای الکتریکی کوچک وجود دارد. این آهنربا از یک سیم پیچ مسی یا آلومینیومی تشکیل شده است که قسمتی از قطب موتور را احاطه کرده است. هدف از آن ایجاد میدان مغناطیسی با تأخیر زمانی است که چرخش مورد نظر را القا می‌کند.
با اعمال ولتاژ به موتور، جریان متناوب از سیم پیچ اصلی عبور می کند و در نتیجه میدان مغناطیسی ایجاد می شود. با این حال، به دلیل اثر سایه‌زنی، یک میدان مغناطیسی با تأخیر زمانی در قطب سایه‌دار القا می‌شود. برهمکنش بین این میدان‌های مغناطیسی منجر به نیروی چرخشی روی روتور موتور می‌شود.
میدان مغناطیسی با تاخیر تولید شده توسط قطب سایه دار باعث ایجاد عدم تعادل در نیروهای مغناطیسی وارد بر روتور می‌شود. این عدم تعادل باعث می شود که روتور شروع به چرخش در جهت دیکته شده توسط طراحی موتور کند. تعامل مداوم بین سیم پیچ اصلی و قطب سایه دار باعث حفظ چرخش موتور می‌شود.
موتور قطب سایه دار در طیف گسترده ای از کاربردها، از جمله فن های کوچک، سیستم های تبرید، پخش کننده های ضبط و لوازم خانگی مختلف، کاربرد گسترده ای پیدا می کند. هزینه کم، سادگی و عملکرد قابل اعتماد آن، آن را به انتخابی ارجح برای کاربردهایی که به گشتاور و سرعت چرخش کم نیاز دارند تبدیل کرده است.
طراحی ساده
مقرون به صرفه
قابل اعتماد
فشرده – جمع و جور
معایب الکتروموتور تک فاز قطب سایه دار
گشتاور شروع کم
راندمان پایین تر
کنترل سرعت محدود
مزایا و معایب الکتروموتور تک فاز AC
مزایا و معایب پنج نوع الکتروموتور تک فاز را به صورت جداگانه بررسی کردیم، در این قسمت به صورت کلی مزایا و معایب الکتروموتور تک فاز را ارائه می‌دهیم.
موتورهای AC تکفاز تجهیزات بسیار مفیدی هستند. حتی اگر یک الکتروموتور سه فاز در اکثر موارد برای انتخاب ارجح باشد، یک موتور تک فاز زمانی که منبع تغذیه سه فاز وجود نداشته باشد، همین کار را انجام می دهد. دلیل انتخاب موتور سه فاز به جای تک فاز صرفاً به دلیل کم یا عدم تعمیر و نگهداری و نسبتاً بدون مشکل است.
بنابراین اکنون با ما همراه باشید تا برخی از مزایا و معایب موتورهای AC تک فاز را بررسی کنیم:
مزایا
سادگی و مقرون به صرفه بودن:
الکتروموتورهای تک فاز طراحی ساده‌تری را در مقایسه با موتورهای سه فاز دارند که در نتیجه هزینه های ساخت کمتری به همراه دارد. عدم وجود فازهای اضافی و سیستم های کنترل مرتبط، پیچیدگی را کاهش می‌دهد و موتورهای تک فاز را به انتخابی مقرون به صرفه برای کاربردهای مختلف تبدیل می‌کند.
در دسترس بودن و دسترسي:
برق تك فاز در مقايسه با برق سه فاز به طور گسترده در محيط هاي مسكوني و تجاري در مقياس كوچك در دسترس است. این قابلیت دسترسی موتورهای تک فاز را برای استفاده در لوازم خانگی، ماشین‌آلات کوچک و کاربردهای صنعتی سبک راحت‌تر می‌کند.
انعطاف پذیری در نصب:
موتورهای تک فاز به سیم کشی پیچیده کمتری نیاز دارند و به راحتی و بدون نیاز به منبع تغذیه سه فاز اختصاصی نصب می‌شوند. این انعطاف‌پذیری امکان مقاوم‌سازی راحت را فراهم می‌کند و موتورهای تک فاز را برای کاربردهایی که برق سه فاز در دسترس نیست یا غیرعملی است، مناسب می‌سازد.
اندازه کوچکتر و وزن کمتر:
موتورهای تک فاز معمولاً کوچکتر هستند و وزن کمتری دارند. این فشردگی آنها را برای کاربردهایی با محدودیت فضا یا جاهایی که قابلیت حمل مهم است، مانند ابزارهای قابل حمل یا لوازم خانگی، مناسب می‌کند.
طیف گسترده ای از کاربردها:
موتورهای تک فاز در طیف گسترده ای از کاربردها، از لوازم خانگی (مانند یخچال، تهویه مطبوع و ماشین لباسشویی) گرفته تا ماشین آلات کوچک (مانند فن، پمپ ها و کمپرسورها) کاربرد گسترده ای دارند. تطبیق پذیری و در دسترس بودن آنها، آنها را به انتخابی ارجح برای کاربردهای متعدد مسکونی، تجاری و صنعتی سبک تبدیل می‌کند.
معایب
توان خروجی کمتر:
موتورهای تک فاز عموما توان خروجی کمتری نسبت به موتورهای سه فاز دارند. عدم وجود فازهای اضافی، حداکثر ظرفیت توان موتورهای تک فاز را محدود می‌کند، و آنها را برای کاربردهای با قدرت بالا که به گشتاور و اسب بخار قابل توجهی نیاز دارند، مناسب تر می‌کند.
راندمان پایین تر:
موتورهای تک فاز نسبت به موتورهای سه فاز خود کارایی کمتری دارند. انتقال نامتقارن توان در سیستم های تک فاز منجر به افزایش تلفات، کاهش ضریب توان و کاهش راندمان کلی می‌شود. این می تواند منجر به مصرف انرژی بیشتر و افزایش هزینه های عملیاتی شود.
گشتاور راه اندازی کاهش یافته:
موتورهای تک فاز گشتاور راه اندازی کمتری نسبت به موتورهای سه فاز نشان می‌دهند. عدم وجود فازهای اضافی می‌تواند منجر به کاهش گشتاور در هنگام راه‌اندازی موتور شود، که می‌تواند در کاربردهایی که به گشتاور راه‌اندازی بالا نیاز دارند، مانند ماشین‌آلات سنگین یا تجهیزات با بار اینرسی بالا، یک محدودیت باشد.
ظرفیت حمل بار محدود:
موتورهای تک فاز دارای محدودیت‌هایی در حمل بارهای سنگین یا سخت هستند. توان خروجی کاهش یافته و قابلیت‌های گشتاور کمتر، آنها را برای کاربردهایی که نیاز به کار مداوم تحت بارهای سنگین دارند، مانند ماشین‌آلات صنعتی بزرگ یا تجهیزاتی که به گشتاور ثابت بالا نیاز دارند، کمتر مناسب می‌سازد.
توزیع برق نامتعادل:
در سیستم‌های تک فاز، توزیع برق به دلیل ماهیت تک فازی آن به صورت نامتعادل است. این می تواند منجر به بارگذاری ناهموار و افت ولتاژ بالقوه شود که می تواند بر عملکرد و طول عمر تجهیزات متصل به موتور تأثیر بگذارد. ممکن است برای کاهش این مسائل به اقدامات اضافی مانند تنظیم ولتاژ یا استفاده از دستگاه های جبران کننده نیاز داشته باشد.
سخن آخر
در نتیجه بررسی ما در مورد پنج نوع الکتروموتور تک فاز، ساختار و نحوه عملکرد و ویژگی و همینطور مزایا و معایب هرکدام را ارائه کردیم. با این حال، در نظر گرفتن محدودیت های هر نوع موتور مهم است. موتورهای فاز اسپلیت و خازن ممکن است توان خروجی، راندمان، گشتاور راه اندازی، ظرفیت حمل بار و کنترل سرعت کمتری نسبت به نمونه های سه فاز خود داشته باشند.
با این وجود، آنها در کاربردهای مسکونی، تجاری و صنعتی کم مصرف سرآمد هستند. به یاد داشته باشید، انتخاب موتور مناسب مستلزم بررسی دقیق و درک ویژگی های منحصر به فرد هر نوع است.
اگر این مقاله برای شما جالب یا مفید بود یا اگر قبلاً آن را نخوانده‌اید، پیشنهاد می کنم آن را از دست ندهید. همینطور مشاوران ما در شیبا صنعت همیشه آماده ارائه هرگونه مشاوره و راهنمایی خرید الکتروموتور می باشند ، پس با ما در شیبا صنعت در تماس باشید.
در ادامه می توانید لیست قیمت های انواع الکتروموتورهای تک فاز را مشاهده و قیمت ها را باهم مقایسه کنید:
لیست قیمت الکتروموتورهای تک فاز پوسته چدن چینی
لیست قیمت الکتروموتورهای تکفاز پوسته آلومینیوم چینی
