الکتروموتور تک فاز

بدون الکتروموتور تک فاز کجا بودیم؟ این ماشین‌ها همه چیز را از روشنایی گرفته تا تبرید و حتی وسایل نقلیه الکتریکی فوق‌سریع، با تبدیل انرژی الکتریکی به حرکت مکانیکی به ما داده‌اند. انواع مختلفی از موتورهای الکتریکی وجود دارد، با این حال موتور AC به دلیل ظرافت و عملکرد آزمایش شده آن در صنعت رایج است. این موتورها از جریان AC و فیزیک الکترومغناطیس برای تولید نیروی چرخشی استفاده می‌کنند و بسته به کاربرد، انواع مختلفی دارند. قصد داریم به الکتروموتور تک فاز بپردازیم که پایه اصلی دنیای مدرن است که قدرت بسیاری از ابزارهای مفید را تامین می‌کند. این موتور تکفاز، اصول عملکرد و مشخصات آن مورد بحث قرار خواهد گرفت تا به طراحان در درک مزایای موتورهای تک فاز و همچنین زمان استفاده از آن‌ها کمک کند.

الکتروموتور تک فاز چیست؟

موتورهای تک فاز نوعی موتور AC هستند که از اصول الکترومغناطیسی برای ایجاد انرژی دورانی مفید استفاده می‌کنند. آن‌ها تقریباً به همان روشی عمل می‌کنند که قفس سنجابی، روتور زخمی و سایر موتورهای چند فازی کار می‌کنند، با این تفاوت که تا حدودی ساده شده اند. «تک فاز» فقط به توان ورودی اشاره دارد، بنابراین انواع زیادی از الکتروموتور وجود دارند که از ورودی‌های تک فاز استفاده می‌کنند. آن‌ها معمولا در موتورهای القایی یافت می‌شوند، اما می‌توانند سنکرون نیز باشند. موتورهای تک فاز مانند اکثر موتورهای الکتریکی دارای هم استاتور و هم روتور هستند، اما فقط از یک سیم پیچ در استاتور خود استفاده می‌کنند که فقط یک جریان AC را حمل می‌کند و روتورهای آن‌ها نسبت به سایر طرح‌ها ساده‌تر هستند. آن‌ها همچنین به یک استارت نیاز دارند، زیرا استفاده فقط از یک فاز توان ورودی، گشتاور شروع صفر را در حالت استراحت فراهم می‌کند.

الکتروموتور تک فاز چگونه کار می‌کند؟

موتورهای تک فاز از هر دو استاتور و روتور مانند سایر موتورهای AC استفاده می‌کنند، اگرچه عملکرد آن‌ها بسیار متفاوت است. در الکتروموتور سه فاز، ۱۲۰ درجه جدایی فاز بین سه جریان AC که از سیم‌پیچ‌های استاتور می‌گذرد، یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می‌کند. با این حال، میدان مغناطیسی ساخته شده توسط تنها یک فاز بین دو قطب موتور «تپش» می‌کند، زیرا تنها یک جریان AC وجود دارد که دو حالت میدان مغناطیسی ممکن را ایجاد می‌کند (جریان AC دارای دو پیک سینوسی است، جایی که میدان‌های مغناطیسی برابر اما مخالف خواهند بود. در جهت یا «بالا به پایین»). این تقریباً یک میدان دوار است، اما نه به طور کامل. برای اینکه حرکت اولیه روتور اتفاق بیفتد، باید به این موتورها یک «هل» اولیه داده شود، یا نیرویی «خارج از فاز» را با فاز استاتور احساس کنند. روتور ثابت هیچ اثری از این میدان مغناطیسی ضربانی و «بالا به پایین» احساس نمی‌کند، اگر از قبل حرکت نکرده باشد، زیرا نیروهای مغناطیسی بالا به پایین یکدیگر را کاملاً خنثی می‌کنند. استارترهای موتور با افزودن یک تأثیر خارج از فاز (سیم پیچ‌های کمکی، خازن‌ها و غیره) این مشکل را حل می‌کنند که سپس یک میدان مغناطیسی دوار شبیه‌سازی شده برای راه اندازی موتور ایجاد می‌کند.

انواع الکتروموتور تکفاز

موتور تک فاز فقط به نوع منبع تغذیه ورودی مورد استفاده اشاره دارد و نه آرایش خاص استاتور-روتور-استارتر. بسیاری از مشخصات موتورهای AC هنگام انتخاب موتور تک فاز اعمال می‌شود.

موتورهای فاز اسپلیت

الکتروموتورهای فاز تقسیم یک سیم پیچ کمکی را در خارج از سیم پیچ استاتور اجرا می‌کنند تا اختلاف فاز اولیه مورد نیاز برای چرخش را فراهم کنند. سیم پیچ استارتر از سیم با قطر کمتر و چرخش‌های کمتری نسبت به سیم پیچ استاتور استفاده می‌کند که مقاومت بیشتری به آن می‌دهد. با میدان مغناطیسی اصلی خارج از فاز خواهد بود زیرا افزایش مقاومت فاز عرضه را تغییر می‌دهد. این سیم پیچ فاز تقسیم شده فشار اولیه را برای شروع چرخش می‌دهد و سیم پیچ اصلی موتور را در حال کار نگه می‌دارد. سیم پیچ راه اندازی باید خاموش شود (معمولاً از طریق یک کلید گریز از مرکز روی شفت خروجی) هنگامی که موتور به درصدی از سرعت کامل (حدود ۷۵٪ سرعت نامی) رسید. افزایش مقاومت سیم پیچ راه اندازی، خطر سوختن سیم پیچ را نیز افزایش می‌دهد، بنابراین این کلیدها برای عملکرد صحیح و مطمئن موتورهای فاز اسپلیت ضروری هستند.

موتورهای خازن استارت و در حال اجرا

در این نوع الکتروموتورهای تک فاز، خازن‌ها در کنار یک سیم پیچ کمکی، اختلاف فاز مورد نیاز برای شروع چرخش در این موتورها را فراهم می‌کنند. آن‌ها شبیه موتورهای فاز تقسیم هستند، اما به جای مقاومت برای جابجایی فاز استارت از ظرفیت خازنی استفاده می‌کنند. در موتورهای استارت خازن، یک سوئیچ گریز از مرکز خازن استارت را هنگامی که موتور در سرعتی (حدود ۷۵ تا ۸۰ درصد سرعت کامل) قرار گرفت، قطع می‌کند. موتورهای راه اندازی خازن از دو خازن (یک خازن راه اندازی و یک خازن در حال اجرا) استفاده می‌کنند که در آن جریانی که از خازن استارت می‌گذرد ولتاژ اعمال شده را هدایت می‌کند و باعث تغییر فاز می‌شود. سپس خازن استارت راه اندازی موتور را تقویت می‌کند و زمانی که موتور در سرعت نامی قرار گرفت، خازن در حال اجرا سوئیچ می‌شود.

موتورهای خازن Permanent-Split

موتورهای خازن تقسیم دائمی از یک خازن دائمی به صورت سری با سیم پیچ راه اندازی، بدون کلید گریز از مرکز استفاده می‌کنند. خازن زمانی که موتور در حال کار است به طور مداوم مورد استفاده قرار می‌گیرد، به این معنی که نمی‌تواند تقویتی را که توسط خازن راه اندازی معمول در دو طرح قبلی ایجاد می‌شود، ارائه دهد. با این حال، این موتورها ازعدم نیاز به مکانیزم راه‌اندازی (سوئیچ، دکمه و غیره) سود می‌برند، زیرا خازن کارکرده به‌صورت سری با سیم‌پیچ کمکی، فاز ورودی تک فاز را تغییر می‌دهد. موتورهای خازن شکاف دائمی نیز برگشت‌پذیر هستند و به طور کلی نسبت به سایر الکتروموتورهای تک فاز قابل اعتمادتر هستند.

موتورهای Shaded Pole

این نوع موتور تک فاز از هیچ سیم پیچی یا استارتی برای راه اندازی موتور استفاده نمی‌کند. در عوض، این موتور از تنظیماتی مانند شکل ۱ زیر استفاده می‌کند:

این موتور نسبت به سایر الکتروموتورهای تکفاز ساده‌تر است، زیرا به مدارهای استارت یا کلید اضافی نیاز ندارد. محفظه موتور C هسته‌ای از مواد رسانای مغناطیسی (معمولا آهن) ساخته شده است که میدان مغناطیسی ضربانی را از سیم پیچ اصلی استاتور به روتور منتقل می‌کند. قطب‌های این موتور به دو نیمه نابرابر تقسیم می‌شوند که در آن دو قطب «Shaded» با گسترش سیم پیچ اصلی استاتور به سیم پیچ‌های کوچکتر در یکی از این نیمه‌ها (در بالا) ایجاد می‌شود. هنگامی که جریان AC تک فاز وارد هسته C می‌شود، با ایجاد عقب افتادن میدان مغناطیسی در قسمت Shaded، نیمه‌های بادگیر را «Shaded» می‌کند (کویل سایه زن یک میدان مغناطیسی مخالف ایجاد می‌کند و شار مغناطیسی را کاهش می‌دهد). این باعث توزیع نابرابر نیروهای القایی در سرتاسر روتور و چرخش آن می‌شود.

برنامه‌های کاربردی و معیارهای انتخاب الکتروموتور تک فاز

کاربردهای خاصی وجود دارد که به موتورهای تک فاز خاص نیاز دارند. جدول ۱ به صورت کیفی، ویژگی کار هر نوع موتور را نشان می‌دهد.

مقایسه قیمت الکتروموتور تک فاز

موتورهای فاز اسپلیت

طراحی نسبتاً ساده‌ای دارند که هم هزینه و هم عملکرد آن‌ها را کاهش می‌دهد. با این حال، آن‌ها گشتاور راه اندازی پایینی دارند و به دلیل ماهیت مقاومتی مکانیسم راه اندازی، مستعد گرم شدن بیش از حد هستند. کاربردهای گشتاور کم مانند آسیاب‌های دستی، فن‌های کوچک و سایر کاربردهای اسب بخار کم به بهترین وجه برای موتورهای فاز تقسیم می‌شوند. اگر گشتاور بالا یا سرعت چرخه بالا مورد نظر است از این موتور استفاده نکنید. موتورهای فاز تقسیم تقریباً در صورت استفاده به این روش می‌سوزند.

موتورهای استارت خازنی

گشتاور راه اندازی را نسبت به موتورهای فاز تقسیم شده بهبود بخشیده‌اند و می‌توانند نرخ چرخه بالایی را تحمل کنند. به عنوان یک نتیجه، آن‌ها به طور گسترده‌ای قابل استفاده هستند و پایه اصلی در کاربردهای موتور صنعتی همه منظوره هستند. این‌ها شامل نوار نقاله‌های تسمه‌ای، دمنده‌های بزرگ و کاربردهای چرخ‌دنده‌ای و بسیاری دیگر می‌شود. نقطه ضعف اصلی آن‌ها هزینه است، زیرا آن‌ها گرانتر از موتورهای فاز تقسیم می‌شوند.

موتورهای خازن با تقسیم دائمی

در حالی که گشتاور راه اندازی پایینی دارند، می‌توانند تحت سرعت چرخه بالا عملکرد خوبی داشته باشند و راندمان و قابلیت اطمینان عالی دارند. آن‌ها به دلیل نداشتن مکانیزم استارت برگشت‌پذیر هستند و می‌توان سرعت را کنترل کرد. تنها نقطه ضعف اصلی آن‌ها این است که نمی‌توانند گشتاورهای بالا را تحمل کنند، اما در غیر این صورت ماشین‌های قابل اعتماد و بسیار کارآمدی هستند که برای درب‌های گاراژ، درب بازکن‌ها یا هر کاربرد کم گشتاوری که نیاز به معکوس کردن فوری دارد، عالی هستند.

موتورهای راه اندازی خازن و در حال اجرا

مزایای هر دو خازن شکاف دائمی و موتورهای راه اندازی خازن را با هزینه دو برابر ترکیب می‌کنند. آن‌ها می‌توانند کاربردهایی را که برای الکتروموتور تک فاز دیگر بسیار دشوار هستند، مانند کمپرسورهای هوا، پمپ‌های فشار بالا، پمپ‌های خلاء، کاربردهای ۱-۱۰ اسب بخار و غیره با استفاده از گشتاور راه اندازی بالا، تامین کنند. آن‌ها در جریان بار کامل کارآمد هستند و به دلیل طراحی ساده قابل اعتماد هم هستند. اگر قدرت، قابلیت اطمینان و راندمان در اولویت هستند و در مورد هزینه نگرانی وجود ندارد، این نوع موتور تک فاز را در نظر بگیرید.

موتورهای قطب سایه دار

اغلب موتورهای الکتریکی یکبار مصرف در نظر گرفته می‌شوند، زیرا تولید آن‌ها ساده بوده و جایگزینی آن‌ها ارزان‌تر از تعمیر است. گشتاور، راندمان و قابلیت اطمینان آن‌ها به اندازه موتورهای تک فاز دیگر نزدیک نیست، اما قیمت الکتروموتور تک فاز این مدل ارزان است و در کاربردهای کم اسب بخار به خوبی کار می‌کنند. این موارد شامل مصارف خانگی مانند پنکه حمام، سشوار، ساعت برقی، اسباب بازی و غیره می‌شود. اگر پروژه فقط به اسب بخار کم نیاز دارد و قیمت مورد توجه اصلی است، موتور قطب سایه دار به خوبی عمل می‌کند.

قیمت الکتروموتور تک فاز به چه عواملی بستگی دارد؟

قیمت الکتروموتور تک فاز به عوامل متعددی بستگی دارد. در زیر به برخی از اصلی‌ترین عوامل اشاره می‌کنم:

• توان الکتروموتور: یکی از عوامل اصلی تعیین قیمت الکتروموتور تک فاز، توان آن است. الکتروموتورهای با توان بالاتر قیمت بیشتری دارند. توان معمولاً به واحدات اسب بخار (HP) یا کیلووات (kW) اندازه‌گیری می‌شود.
• سرعت و گشتاور: الکتروموتورهای با سرعت و گشتاور بالاتر معمولاً قیمت بیشتری دارند. این ویژگی‌ها بسته به نوع کاربرد و نیازهای خاص مشتری تعیین می‌شوند.
• نوع و کیفیت ساخت: نوع و کیفیت ساخت الکتروموتور نقش مهمی در تعیین قیمت دارد. موتورهایی که از مواد با کیفیت و استانداردهای بالا ساخته شده‌اند، معمولاً قیمت بالاتری دارند.
• قدرت کاری: الکتروموتورهایی که برای کاربردهای سنگین و بار سنگین تولید شده‌اند، معمولاً قیمت بیشتری دارند. این شامل موتورهای صنعتی با قدرت و قابلیت‌های خاص است.
• برند و سازنده: برند و سازنده الکتروموتور نیز بر قیمت تأثیرگذار است. برندهای معروف و معتبر معمولاً قیمت بیشتری دارند، اما همچنین گاهی اوقات برندهای کمتر شناخته شده با کیفیت خوب و قیمت مناسب می‌توانند موجود باشند.
• وضعیت بازار: وضعیت بازار و عرضه و تقاضا نیز ممکن است بر قیمت الکتروموتور تک فاز تأثیر گذار کند. در بعضی اوقات، اگر عرضه کم و تقاضا بالا باشد، قیمت ممکن است افزایش یابد.
• امکانات و ویژگی‌های اضافی: الکتروموتورهایی که امکانات و ویژگی‌های اضافی مانند قابلیت تنظیم سرعت، محافظ حرارتی، عملکرد بی‌صدا و … دارند، معمولاً قیمت بیشتری دارند.
• محل تولید: محل تولید الکتروموتور نیز ممکن است بر قیمت تأثیرگذار باشد. الکتروموتورهای تولید شده در کشورهای با هزینه تولید پایین‌تر معمولاً قیمتی را به همراه دارند که کمتر از محصولات تولید شده در کشورهای با هزینه بالاتر است.
• هزینه‌های اضافی: در نهایت، باید هزینه‌های اضافی مانند هزینه نصب، نگهداری و تعمیرات در طول عمر الکتروموتور را در نظر بگیرید. این هزینه‌ها ممکن است در طولانی مدت تأثیر قابل توجهی بر کل هزینه تلف شود.

به طور کلی، قیمت الکتروموتور تکفاز به ترکیبی از عوامل فوق و سایر عوامل مربوطه بستگی دارد. در هر صورت، قبل از خرید، بهتر است با متخصصان مرتبط مشورت کنید و تحقیقات لازم را انجام دهید تا الکتروموتور مناسب با توجه به نیازها و بودجه خود را انتخاب کنید.

برای انتخاب صحیح الکتروموتور مناسب کافیست که با کارشناسان فروش کاجیلی تماس بگیرید تا با مشاوره دقیق بهترین انتخاب را داشته باشید.