آشنایی با نحوه سیم پیچی موتورهای تک فاز و سه فاز

مقوله سیم پیچی موتور های سه فاز بیشتر در مراکز صنعتی مورد اهمیت قرار میگیرد و عموما کمتر پیش می آید که در چنین مراکزی از موتورهای تک فاز استفاده شود. با اینکه موتورهای تک فاز دارای مزایای فراوانی از قبیل ارزان بودن، نداشتن تجهیزات اضافی جهت راه اندازی، تولید توان بیشتر در حجم های یکسان، و همچنین قابلیت کنترل، تعمیر و نگهداری هستند، اما به منظور استفاده در مراکز بزرگ صنعتی چندان مناسب نیستند. به دلیل عدم دسترسی به برق سه فاز در اماکن مسکونی به ناچار از موتورهای تک فاز استفاده می شود. دراین محتوای آموزشی قصد داریم تا اصول و قواعد مربوط به سیم پیچی موتورهای تک فاز و موتورهای سه فاز را معرفی و تشریح نماییم.

بهتر است در آغاز به منظور بررسی سیم پیچی موتورهای تک فاز و سه فاز، تعاریف و محاسبات اولیه را به اختصار بیان کنیم.

الف) تعداد شیار(z): تعدا شیارهای داخل پوسته موتور که قابل شمارش می باشند.

ب) تعداد فازها (m): تعداد فازهای شبکه برقی که به موتور اتصال داده میشود و عمدتا برای سیم پیچی موتورهای تک فاز  m=1 و برای موتورهای سه فاز  m=3است.

پ) تعداد قطب های موتورها (p): اصولا تعداد قطب ها جهت سیم پیچی موتورهای تک فاز و سه فاز از پیش تعین شده می باشد. اما چنانچه مشخص نباشد میتوان از روی سرعت روتور که بر روی پلاک حک شده است تعداد قطب ها را تعیین کرد. همواره از روی مقدار سرعت روتور که کمتر از سرعت سنکرون است تعداد قطب لازم برای سیم پیچی موتورهای تک فاز و سه فاز قابل حصول است.

ت) گام قطبی(y):  تعداد شیارهایی از سطح استاتور که توسط یک قطب پوشانده میشود را گام قطبی می نامند و برای سیم پیچی موتورهای سه فاز و تک فاز از رابطه زیر قابل محاسبه است.

و چندین تعریف دیگر که بهتر است از منابع و مراجع کامل موتورهای سه فاز و تکفاز مطالعه گردند.

دقت داشته باشید که موتورهای سه فاز در قالب یکی از دو نوع گام کامل و یا گام کسری سیم پیچی میشوند که در اینجا به تفکیک هر یک را مورد بررسی قرار میدهیم.

سیم پیچی گام کامل

چنانچه در سیم پیچی ابتدا و انتهای یک کلاف، اختلاف فاز ۱۸۰درجه الکتریکی رعایت گردد و نیروی محرکه القایی بازوهای رفت و برگشت کلاف ها جمع جبری شوند سیم بندی را گام کامل می گویند. در این سیم بندی تعداد شیارهای موجود بین رفت و برگشت هر کلاف y شیار خواهد بود.

در این سیم پیچی گام سیم پیچی با گام قطبی برابر است و از رابطه زیر قابل محاسبه می باشد.

سیم پیچی گام کسری

اگر در سیم پیچی ابتدا و انتهای یک کلاف، اختلاف فازی کمتر از۱۸۰ درجه الکتریکی وجود داشته باشد سیم بندی با گام کسری عنوان میشود. درگام کسری نیروی محرکه های الکتریکی بازوهای کلاف ها جمع برداری میشوند. چون جمع برداری از جمع جبری کمتر است، لذا نیروی محرکه موتور در سیم بندی گام کسری کاهش می یابد و توان موتور کاهش می یابد.به همین دلیل برای جبران کاهش نیروی محرکه، تعداد دور کلاف های موتور را به تناسب کوتاهی گام تقویت می کنند. در این سیم پیچی گام سیم پیچی از رابطه زیر محاسبه می شود.

آموزش سیم پیچی موتورهای تکفاز طرح دو فاز

سیم پیچی موتورهای تک فاز با راه انداز دائمی که به شکل طرح دو فاز، نیز اجرا می گردد. در این روش نصف شیارها را سیم پیچ اصلی و نصف دیگر را، سیم پیچ راه انداز یا سیم پیچ کمکی اشغال می کند. سیم پیچ کمکی یا سیم پیچ استارت با سیم پیچ اصلی، اختلاف فازی برابر با ۹۰ درجه الکتریکی دارد. سیم پیچی موتورهای تک فاز نیز همانند موتورهای سه فاز، در سه مرحله طراحی و اجرامی گردد. انجام محاسبات  مربوط به سیم پیچی موتورهای تک فاز، تشکیل جدول ، رسم دیاگرام و سربندی. شایان ذکر است که سیم پیچی موتورهای تک فاز طرح دوفاز را به دو صورت گام کامل و گام کسری، اجرا می کنند که در این محتوای آموزشی به هر دو مورد اشاره شده است

موتور القایی تکفاز با خازن راه انداز دایم کار

خازن ها در انواع مختلفی از جمله دینامیکی و الکترولیتی وجود دارند که در راه اندازی موتورهای تک فاز نیز به کار گرفته میشوند. خازن های الکترولیتی، بیشتر برای راه اندازهای لحظه ای، مناسب می باشند. این خازن ها با ظرفیت هایی تا ۲۰۰ میکروفاراد، مورد استفاده قرار میگیرند.در برخی از روش های سیم پیچی موتورهای تک فاز برای ایجاد اختلاف فاز بیشتر بین ولتاژ و جریان سیم پیچی های اصلی و کمکی از خازن در مسیر سیم پیچ کمکی به شکل سری بهره می گیرند که در ادامه برخی از معروف ترین مدل های استفاده از این روش را به اختصار معرفی می کنیم.

الف)در سیم پیچی موتور های تک فاز با راه اندازی دائم، از خازن های دینامیکی که به خازن های خشک نیز معروف هستند، استفاده میشود. ظرفیت این خازن ها، حدودا یک سوم خازن های الکترولیتی است.

ب) عمدتا در سیم پیچی انواع موتورهای تک فاز با خازن راه انداز، از خازن های الکترولیتی استفاده میشود که اغلب دارای ظرفیت زیادی می باشند تا در شروع راه اندازی، خازن راه انداز اختلاف فاز لازم را برای گردش موتور ایجاد کند.

پ) در سیم پیچی موتور های تک فاز با خازن راه انداز و دائم که به موتورهای دو خازنی معروف هستند، از هر دو نوع خازن خشک و الکترولیتی استفاده میشود. خازن الکترولیتی پس از راه اندازی، توسط کلید گریز از مرکز از مدار الکتریکی، خارج میشود و خازن دائم (دینامیکی) تا زمانی که موتور تک فاز در حال کار باشد در مدار باقی خواهد ماند.

همانطور که در ابتدای مطلب اشاره کردیم دو سوم از شیارهای استاتور به سیم پیچ اصلی و یک سوم باقی مانده به سیم پیچ استارت اختصاص داده میشوند. پس از راه اندازی، سیم پیچی کمکی در شرایط سیم پیچ استارت در داخل شیارها،  بدون آنکه خاصیتی داشته باشد، غیر فعال باقی میماند. بنابراین یک سوم از قدرت استاتور بدون استفاده خواهد ماند. این خاصیت به نوبه خود، بازده موتورهای تک فاز را به نسبت زیادی کاهش میدهد.

سیم پیچی موتورهای تک فاز با سیم پیچ کمکی دائم درمدار یک طبقه گام کسری

توزیع سیم پیچی در سطح استاتور، به هنگام سیم پیچی انواع موتورهای تک فاز با طرح دوفاز، همچون موتورهای سه فاز، به صورت گام کسری  یا کوتاه شده انجام می گیرد. در موقعیت هایی که q فرد یا زوج باشد، مطابق با دستورالعمل های  سیم پیچی موتورهای سه فاز، سیم بندی اجرا میگردد. با این تفاوت که در اجرای سیم پیچی موتور های تک فاز طرح دو فاز، دو ستون مجزا برای دو فاز ترسیم میشود. اختلاف فازی برابر ۹۰ درجه الکتریکی  در بین فازهای سیم پیچی موتورهای تک فاز ایجاد می شود.

آموزش سربندی موتور های سه فاز

در این بخش از مقاله می خواهیم با مفهوم آموزش سربندی در اتصال سیم پیچ هاى موتورهای سه فاز آشنا شویم. به هنگام سربندی سرسیم ها از داخل پوسته به یک محفظه یا ترمینال موتور هدایت می شوند که تخته کلم نامیده می شود. رایج ترین اتصالات سربندی عبارتند از:

الف) اتصال ستاره

هرگاه به ابتداى سیم پیچ هاى (سرکلاف هاى U1 و V1 وw1 ) موتور سه فاز به ترتیب به شبکه سه فاز L1,L2,L3 را وصل کرده و انتهاى سیم پیچ ها ( ته کلاف هاU2 و V2 وw2 ) را به یکدیگر وصل کنیم این اتصال را ستاره می گویند. شکل هاى زیر نحوه ى اتصال ستاره را به صورت مدارى و روى تخته کلم موتور نشان مى دهند. گفتنى است به جهت خلاصه نویسى، براى بیان حالت ستاره در متون فنی از علامت Y استفاده مى شود.

شکل مداری اتصال ستاره

ب) اتصال مثلث

هرگاه انتهاى کلاف اول (U2 ) به ابتداى کلاف دوم ( V1 ) و انتهاى کلاف دوم ( V2 ) به ابتداى کلاف سوم ( W1 ) و به همین ترتیب انتهاى کلاف سوم ( W2 ) به ابتداى کلاف اول (U1 ) وصل شود، به این اتصال، اتصال مثلث می گویند.

افرادی که علاقمند هستند در دوره آموزش سیم پیچی شرکت کنند، می توانند در این صفحه سرفصل هایی که در این دوره آموزشی تدریس می شود را مطالعه کنند و با کسب اطلاعات کامل اقدام به ثبت نام در این دوره نمایند. فنی سازان سعی دارد، دوره آموزش سیم پیچی را به صورت کامل و بی نقص برگزار کند تا کار آموز بدون هیچ مشکلی بتواند در بازار کار، با مجوز رسمی فعالیت نماید.