مقاله در مورد موتور های الکتریکی

word قابل ویرایش
43 صفحه
9700 تومان
97,000 ریال – خرید و دانلود

موتور های الکتریکی

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 .

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 :
۱- با تئوری دو میدان یا میدان دوبل گردان
۲- 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 گ

رد 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 ب

اندازه 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 و تا 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 بار

کامل 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 وصن 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 :
۱- سیم پیچ راه ندازی و خازن C با منبع سری است .
۲- 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 کنتاکتها

ی 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 .
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 :
۱- اصلاح ظرفیت اضافه بار موتور
۲- بالا رفتن ضریب توان
۳- بالارفتن راندامان
۴- 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 استرفیت 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 .

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 9700 تومان در 43 صفحه
97,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد