الکتروموتور تک فاز

موتورهای الکتریکی به ما کمک می‌کنند که انرژی مکانیکی را به بهترین روش ممکن ایجاد کنیم. این موتورها، انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و به سه گروه عمده AC، DC و الکتروموتورهای ویژه تقسیم می‌شوند.

هرکدام از این گروه‌ها نیز بر اساس تعداد فازهای تأمین‌کننده، به دسته‌های تک فاز، دو فاز و سه فاز طبقه‌بندی می‌شوند. الکتروموتورهای تک فاز (Single Phase Electric Motor)، یکی از کاربردی‌ترین انواع موتورهای الکتریکی است که با دو نوع سیم پیچ گرم (حامل جریان) و خنثی طراحی شده است. امروزه شرکت‌های معتبر بسیاری در دنیا، اقدام به طراحی و ساخت الکتروموتورهای باکیفیت کرده‌اند که شما می‌توانید بر اساس توان موردنیاز خود، یکی از آن‌ها را برای خرید انتخاب کنید.

آشنایی با الکتروموتور تک فاز

همان‌طور که در مقدمه اشاره کردیم، کار اصلی الکتروموتورهای تک فاز، تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است. نام دیگر این نوع موتورها، الکتروموتور القایی است که با کمک جریان متناوب AC کار کرده و دارای یک کلاف یا پیچه است. محدودیت اصلی الکتروموتور تک فاز، در مقدار توان است.

این موتورها دارای توان از 06/0 تا 450 کیلو وات و دور موتور 500 تا 3000 هستند و می‌توانند با اتصالات تا 440 ولت کار کنند. انواع الکتروموتور تک فاز در سایز فریم‌های 56 تا 250 در بازار وجود دارد. عموماً بدنه این موتورها را از آلومینیوم یا چدن تولید می‌کنند. خوب است بدانید که قیمت الکتروموتورها بر اساس جنس بدنه و دیگر مشخصات با هم متفاوت است. خرید الکتروموتور تک فاز به دلیل قیمت مناسب و هزینه تعمیر پایین، بسیار مورد اقبال صنایع قرار گرفته است.

کاربردهای الکتروموتور تک فاز

کاربرد عمده الکتروموتور تک فاز در منازل، ادارات، فروشگاه‌ها و شرکت‌های کوچک غیرصنعتی است. رایج‌ترین کاربرد این موتورها در لوازم خانگی، تهویه مطبوع خانگی و تجاری و سایر وسایل مانند دریل، تهویه مطبوع و سیستم‌های باز و بسته شدن درب گاراژ است.

برخی دیگر از کاربردهای الکتروموتور تک فاز عبارت‌اند از:

• هواکش صنعتی
• ماشین لباس‌شویی
• الکتروموتور آزمایشگاه
• بالابرهای سبک

اجزای سازنده

ساختار الکتروموتورهای تک فاز القایی مانند هر موتور الکتریکی دیگر، دارای دو بخش اساسی به نام «روتور» و «استاتور» است. استاتور همان‌طور که از نام آن مشخص است، بخش ثابت موتور القایی است. جریان الکتریکی از طریق یک منبع AC تک فاز به استاتور موتور القایی داده می‌شود. روتور نیز بخش متحرک و دوار موتور القایی است. روتور از طریق شفت، نیروی مکانیکی را دریافت می‌کند. معمولا در ساخت الکتروموتورهای تک فاز از روتورهای قفس سنجابی استفاده می‌شود.

علت نام‌گذاری این روتورها، شباهت ساختار آن‌ها به قفس سنجاب است. در این روتورها، میله‌های مسی در داخل شکاف‌های روی بدنه (به صورت غیر موازی) در دو انتهای استوانه با استفاده از یک حلقه رسانا به هم متصل شده‌اند و یک مدار بسته را ایجاد می‌کنند. نحوه این اتصال و قرارگیری، روتور را به یک قفس سنجاب شبیه کرده است.

در طراحی الکتروموتور تک فاز، برای اینکه روتور به راحتی در داخل استاتور دوران کند، یک فاصله هوایی وجود دارد. مقدار این فاصله هرچند اندک است اما بسیار دقیق محاسبه می‌شود. با وجود این فاصله، روتور با کمک ایجاد میدان مغناطیسی دوار، در داخل استاتور به حرکت در می‌آید.

1-  روتور

روتور که بخش مهم و متحرک الکتروموتور تک فاز را شامل می‌شود، دارای نام‌های دیگری مثل فلایویل یا آلترناتور نیز هست. ساختار روتور به‌طور کلی، تشکیل شده از چندین لایه ورق فولادی است که در فواصل منظم دارای شکاف‌هایی طولانی با زاویه مایل (کج)، هستند. این شکاف‌ها با استفاده از میله‌های مسی یا آلومینیومی پوشیده‌شده‌اند.

این میله‌ها در دو انتهای روتور به حلقه‌های فلزی رسیده و به هم متصل می‌شوند. به این ساختار، قفس سنجابی گفته می‌شود. اگرچه روتورهای قفس سنجابی به‌دلیل ساختار ساده و قیمت مناسب، محبوبیت بیشتری دارند اما در برخی دیگر از الکتروموتورها از مدل‌های دیگر روتور همچون روتور کلافی، قطب برجسته یا استوانه‌ای و صلب استفاده می‌شود.

2-  استاتور

استاتور، در واقع بخش ثابت الکتروموتور تک فاز است. این قسمت تشکیل شده از ورقه‌های فولادی یا آلیاژ فولاد سیلیکونی است که به صورت عایق در کنار هم قرار گرفته‌اند. هسته اصلی این ورقه‌های فلزی دارای شیارهایی است که درون آن، کلافی از سیم‌های روکش‌دار قرار گرفته است. تمام قطعات استاتور، محکم در کنار یکدیگر قرار گرفته و یک استوانه توخالی مقاوم را ایجاد کرده‌اند.

کلاف‌های موجود در شیارهای استاتور، با منبع برق در ارتباط بوده و باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی و تشکیل‌ قطب‌های مثبت و منفی در دو سر استاتور می‌شوند. تعداد قطب‌هایی که در یک استاتور ایجاد می‌شود، به نوع قرارگیری کلاف‌ها بستگی دارد.

نحوه عملکرد الکتروموتور تک فاز

نحوه عملکرد یک الکتروموتور تک فاز، مبتنی بر میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط استاتور است. نیرو محرکه در این موتورها با کمک یک استارتر (یک پیچه اضافی در استاتور) ایجاد می‌شود. این استارتر، ممکن است دارای خازن سری باشد. در شروع کار، جریان برق به شیارهای استاتور هدایت شده و باعث ایجاد قطب‌های آهن‌ربایی می‌شود. پس از آن، میدان مغناطیسی ایجاد شده باعث برقراری ولتاژ در روتور قفس سنجابی می‌شود.

با ایجاد ولتاژ، جریان در روتور برقرار شده و در نهایت باعث ایجاد قطب‌های آهن‌ربایی دقیقا عکس قطب‌های استاتور می‌شود. گشتاور مکانیکی حاصل از اختلاف قطب‌ها باعث حرکت روتور شده و نیروی مکانیکی تولید می‌کند.

تفاوت روتور و استاتور

اکنون که با نحوه عملکرد و ساختار روتور و استاتور آشنا شدید، بد نیست کمی درباره تفاوت‌های ساختاری این دو قسمت مهم از الکتروموتورها صحبت کنیم.

در زیر به مهم‌ترین این تفاوت‌ها به صورت خلاصه اشاره شده است:

• استاتور بخش ثابت و روتور بخش متحرک الکتروموتور است
• روتور دارای دو بخش اصلی (هسته و سیم‌پیج) و استاتور دارای سه بخش اصلی (هسته، سیم‌پیچ و قاب) است
• ساختار روتور ساده‌تر از استاتور است
• سیم‌پیچی به‌کار رفته در استاتور نسبت به روتور، از عایق‌بندی خوبی برخوردار است، زیرا ولتاژ بالایی در آن اعمال می‌شود
• اصطکاک ایجاد شده در استاتور، به مراتب بیشتر از روتور است
• فرایند خنک کردن استاتور ساده‌تر از روتور است
• تعداد شیارهای روتور کمتر از استاتور است
• سیم‌پیچ‌های استاتور ضخیم‌تر از سیم‌پیچ‌های روتور هستند

طبقه‌بندی انواع الکتروموتور تک فاز

الکتروموتورهای تک فاز، به انواع مختلفی دسته‌بندی می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

• اسپلیت
• تک استارت خازنی
• دو خازنه کار با خازن و استارت با خازن
• خازن شکسته
• قطب سایه‌دار
• الکتروموتور تک فاز اسپلیت

در این الکتروموتورها، یک سیم‌پیچ دیگر به جز سیم‌پیچ اصلی استاتور تعبیه شده است. این سیم‌پیچ بیشتر با هدف راه‌اندازی و کمک به ایجاد نیرو محرکه در استاتور قرار گرفته است. معمولاً سیم‌پیچ کمکی یک سوئیچ گریز از مرکز نیز دارد که در نقش قطع کن آن عمل می‌کند. اگر سیم‌پیچ راه‌اندازی مقاومت بالایی داشته باشد، بین دو سیم‌پیچ اخلاف فاز ایجاد خواهد شد.

الکتروموتور تک فاز خازن استارت

در این موتورها از یک خازن برای اختلاف فاز بین دو سیم‌پیچ کمک گرفته می‌شود. با برقراری جریان در خازن، ولتاژ به‌وجود خواهد آمد. از آنجا که سیم‌پیچ در حال اجرا، به صورت القایی عمل می‌کند؛ جریان برقرار شده در سیم‌یچ، با یک زاویه مشخص از ولتاژ ایجاد شده عقب می‌ماند. جریانی که برقرار می‌شود، باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی دوار می‌گردد. در الکتروموتور تک فاز استارت خازن هم یک سوئیچ گریز از مرکز برای قطع سیم‌پیچ استارتر وجود دارد. بهتر است بدانید که گشتاور ایجاد شده برای راه‌اندازی در مدل استارت خازن، بسیار زیاد است.

الکتروموتور تک فاز دو خازنه

در این موتورها از دو خازن استفاده می‌شود. کاربرد هرکدام از این خازن‌ها متفاوت است. یکی از آن‌ها برای راه‌اندازی و دیگری برای ادامه عملکرد موتور استفاده شده‌است. برای استارت الکتروموتور تک فاز دو خازنه یا کلاچ‌دار، ابتدا باید یک فاز ایجاد شود. پس از آنکه موتور تک فاز به دور نامی رسید، با استفاده از کلاچ، یکی از خازن‌ها قطع شده و خازن دومی برای ادامه عملکرد موتور در مدار باقی می‌ماند. عنوان کلاچ‌دار نیز به دلیل وجود همین قطعه در مدار استفاده می‌شود. معمولاً در بالابرها از این الکتروموتورها استفاده می‌شود.

خازن شکسته دائمی

ساختار این نوع الکتروموتورها، آن‌ها را یک‌بار مصرف کرده‌است. جالب است بدانید که در صورت خرابی الکتروموتور تک فاز خازن شکسته، بهتر است آن را به جای تعمیر، تعویض کنید. با این کار، هزینه کمتری متحمل خواهید شد. در این موتورها، از یک سیم‌پیچ اصلی و یک سیم‌پیچ کمکی استفاده می‌شود. موتور خازن شکسته، سوئیچ راه‌اندازی ندارد. بازدهی و گشتاور حاصل از این موتورها بسیار بالاست.

قطب سایه‌دار

ویژگی اصلی الکتروموتور قطب سایه دار خود راه‌ انداز، قطب‌های برجسته است. قطب‌های این نوع موتور با کمک نوار فلزی، سایه می‌اندازد. پس از اتصال یک منبع تغذیه تک فاز به استاتور، یک شار متناوب در الکتروموتور برقرار می‌شود. خوب است بدانید که قسمت سایه‌دار قطب، دارای اتصال کوتاه است به همین دلیل جریان در جهت عکس شار اصلی ایجاد خواهد شد.

تفاوت الکتروموتور تک فاز و سه فاز

یکی از تفاوت‌های اساسی الکتروموتور تک فاز، در مصارف خانگی و کاربردهای مقیاس کوچک است در صورتی که از الکتروموتورهای سه فاز در صنعت بیشتر استفاده می‌شود. هرچند ساختار داخلی انواع تک فاز و سه فاز شبیه هم هستند اما در مدل‌های سه فاز از کلید گریز از مرکز استفاده نمی‌شود. تفاوت دیگر مدل تک فاز و سه فاز در محل گردش روتور است. در مدل تک فاز، روتور در داخل میدان مغناطیسی دوار چرخش می‌کند در حالی که در مدل سه فاز، استاتور به دلیل تأمین‌کنندگی سه فاز، ایجادکننده میدان مغناطیسی است.

تفاوت الکتروموتور AC و DC

• انرژی موتور DC توسط جریان متناوب ایجاد می‌شود اما در موتورهای DC توسز یک جریان مستقیم
• دو نوع موتور AC (آسنکرون و سنکرون) و دو مدل DC برس‌دار و بدون جاروبک در بازار وجود دارد
• منبع تأمین‌کننده آرمیچر، جریان AC است؛ بنابراین به کموتاسیون احتیاجی ندارد
• موتور سه فاز برخلاف موتور تک فاز، هیچ صدایی تولید نمی‌کند و بازدهی بیشتری دارد
• قیمت و هزینه موتورهای AC به مراتب از مدل‌های DC بیشتر است
• بازدهی موتورهای DC بیشتر است زیرا آهنربای دائمی می‌تواند میدان مغناطیسی قدرتمندی ایجاد کند

استفاده از الکتروموتور تک فاز چه مزایایی دارد؟

اگر بخواهیم مزایای الکتروموتور تک فاز را مورد بررسی قرار دهیم باید به قیمت بسیار مناسب آن نسبت به مدل‌های سه فاز اشاره کنیم. همچنین این موتورها قابلیت تغییر در ساختار و طراحی را دارند. این کار مزیت ویژه‌ای برای استفاده از کنترل‌کننده‌های سرعت به‌شمار می‌رود. شما می‌توانید طراحی موتورهای تک فاز را برای افزایش بازدهی و توان، کمی تغییر دهید.

نحوه خرید الکتروموتور تک فاز

فراموش نکنید که خرید الکتروموتور تک فاز را تنها از مراجع معتبر یا نمایندگی‌های مجاز انجام دهید. برای خرید الکتروموتورهای تک فاز، باید به پارامترهای مهمی مثل قیمت، برند سازنده، نوع طراحی، کاربرد موردنظر و میزان سادگی نصب و نگهداری از آن توجه کنید. با درنظر گرفتن این شرایط می‌توانید پس از مشورت با یک متخصص به خرید اقدام کنید. فروشگاه هیدلند با ارائه انواع الکتروموتور باکیفیت و اورجینال، به ارائه انواع خدمات مشاوره تخصصی در زمینه هیدرولیک نیز می‌پردازد تا بهترین الکتروموتور را انتخاب کنید.

بهترین برندهای سازنده الکتروموتور تک فاز

معروف‌ترین برندهای سازنده الکتروموتورهای تک فاز عبارت اند از:

• موتوژن (Motogen)
• الکتروژن (Electrogen)
• جمکو (Jemco)
• کاجلی (Kaijieli)
• ایده آل (IDEL)
• استریم (Stream)
• زیمنس (Siemens)
• وگ (WEG)
• ولت (Volt)
• گاماک (Ganak)

5 نکته مهم در استفاده از الکتروموتور تک فاز

در استفاده از این الکتروموتورها به این نکات توجه کنید:

1. الکتروموتورهای تک فاز چدنی، مقاومت بالایی در برابر خوردگی و افزایش دما دارند اما در مناطق گرم از نوع آلومینیومی بیشتر استفاده می‌شود.
2. اگر دینام افزایش ناگهانی دما پیدا کرد؛ بارهای وارد شده بر الکتروموتور را کمتر کنید
3. اگر الکتروموتور به 75 درصد از دور مجاز خود برسد؛ پیچه استارت متوقف خواهد شد
4. کاربرد ویژه الکتروموتورهای تک فاز در کاربری‌های کمتز از 3 اسب بخار است
5. سرویس دوره‌ای از موتور تک فاز را فراموش نکنید و میزان بازدهی آن را بسنجید