موتور القایی تکفاز چیست؟

موتور القایی تکفاز

اجزاء اصلی تشکیل دهنده موتور القایی تکفاز عبارتند از:

-استاتور
-روتور

استاتور در این نوع موتورها از چندین لایه ورق نازک از آلیاژ آهن و سیلیسیم ساخته شده‌ است. این قطعات بصورت یک سیلندر تو خالی به هم منگنه و محکم شده اند. بر روی بخش داخلی هسته استاتور شیارهایی است که موازی یکدیگر ایجاد شده اند. سیم پیچ هایی از سیم روکش دار در این شیارها جاسازی شده‌اند. هر گروه از کلاف ها با هسته‌ای که آن را فرا گرفته یک آهنربای مغناطیسی (با دو پل) را برای کار کردن با تغذیه AC شکل می‌دهد. تعداد قطب های یک موتور القایی تکفاز به اتصال درونی کلاف های استاتور بستگی دارد. کلاف های استاتور مستقیماً به منبع انرژی الکتریکی متصل اند. اتصال آنها به صورتی است که با برقراری تغذیه AC یک میدان مغناطیسی چرخنده تولید می‌کنند.

روتور از چندین ورق مجزای باریک فولادی که میانشان میله‌هایی از مس یا آلومینیم تعبیه شده، ساخته شده‌ است. در رایج ترین نوع روتور (روتور قفس سنجابی) این میله‌ها در انتهای خود به صورت الکتریکی و مکانیکی به وسیله حلقه‌هایی به هم متصل شده‌اند. تقریباً ۹۰ درصد از موتور های القایی دارای روتور قفس سنجابی می‌باشند و این به خاطر آن است که این نوع روتور ساختاری مستحکم و ساده دارد. این روتور از هسته‌ای چند تکه استوانه‌ای با محوری که شکاف های موازی برای جای دادن میله های رسانا درون آن دارد تشکیل شده‌است. هر شکاف یک میله مسی یا آلومنیومی یا آلیاژی را شامل می‌شود. در این میله‌ها، به طور دائم، به وسیله حلقه‌های انتهایی آنها یک مدار اتصال کوتاه برقرار است. چون این نوع مونتاژ درست شبیه قفس سنجاب است، این نام برای آن انتخاب شده‌است. میله‌ های روتور دقیقاً با محور موازی نیستند. در عوض به دو دلیل مهم قدری اریب نصب می‌شوند:

1-موتور با کاهش صدای مغناطیسی (برای آنکه از هارمونیک ها در شکاف ها کاسته می شود)، بدون صدا کار می کند.
2-گرایش روتور به قفل شدن کمتر می شود.

دندانه‌های روتور به خاطر جذب مغناطیسی مستقیم تلاش می‌کنند که در مقابل دندانه‌های استاتور باقی بمانند. این اتفاق هنگامی می‌افتد که تعداد دندانه‌های روتور و استاتور برابر باشند. روتور به وسیله یاتاقان هایی در دو انتهای محور روتور نصب می شود که یک انتهای محور در حالت طبیعی برای انتقال نیرو بلندتر از طرف دیگر گرفته می‌شود. ممکن است بعضی موتورها محوری فرعی در طرف دیگر(غیر از طرف منتقل کننده نیرو) برای اتصال دستگاه های حسگر وضعیت محور و سرعت داشته باشند. بین استاتور و روتور شکافی هوایی موجود است. به دلیل القای مغناطیسی انرژی از استاتور به روتور منتقل می‌شود. گشتاور تولید شده به روتور نیرو داده و سپس برای چرخیدن به آن نیرو وارد می‌کند. صرف نظر از روتور استفاده شده قواعد کلی برای دوران یکی است.

در موتورهای الکتریکی القایی سه فاز، میدان دوار حاصل از عبور جربان سه فاز موجب به چرخش درآمدن روتور می شود. با توجه به اینکه در موتور القایی تکفاز، فقط از یک فاز برای چرخش روتور استفاده شده است، لذا این فاز به تنهایی نمی تواند برای راه اندازی موتور کافی باشد. به این دلیل که میدان حاصل از یک فاز فقط موجب تولید میدان ضربانی خواهد شد.

برای ساختن موتور القایی تکفاز، باید بتوان با ابتکاری خاص میدان دوار ایجاد نمود. هر چند طرح های ارائه شده در جهت ایجاد میدان دوار دارای نواقصی است اما برای چرخش موتورهای با توان کم کافی می باشد.

با توجه به اینکه میدان مغناطیسی تولیدی استاتور در موتور القایی تکفاز میدان چرخان نیست، بین میدان استاتور و میله های روتور حرکت نسبی وجود ندارد پس هیچ ولتاژ القایی ناشی از حرکت نسبی در روتور وجود ندارد. در نتیجه از روتور هیچ جریانی در اثر حرکت نسبی نمی گذرد و هیچ گشتاوری القا نمی شود. در واقع در اثر عمل ترانسفورماتوری (dØ/dt) ولتاژی، در میله های روتور ولتاژ القا می شود و چون میله ها اتصال کوتاه اند، جریان الکتریکی در روتور ایجاد می شود. اما میدان ناشی از جریان رتور با میدان مغناطیسی استاتور هم امتداد است، و هیچ گشتاور برآیندی در روتور ایجاد نمی کند.

عامل چرخش در موتورهای القایی تکفاز

درتشریح عملکرد موتورهای القایی، نحوه ی ایجاد میدان دوار در استاتور ماشین از اصول اساسی می باشد.

در صورت اتصال موتور به شبکه برق تکفاز AC، روتورحرکتی نخواهد داشت. اما اگر با کمک یک وسیله راه انداز روتور این موتور در یک جهت، مثلاً راستگرد، به چرخش درآید روتور در همان جهت به حرکت دورانی خود ادامه می دهد. موضوع جالب توجه این که اگر ابتدا روتور به سمت چپ چرخانده شود، ادامه چرخش روتور چپگرد خواهدبود؛ بنابراین می توان گفت میدان ضربانی موتور تکفاز شامل دو میدان دوار با اندازهای برابر، یکی راستگرد ودیگری چپ گرد است.

برای ایجاد چرخش در موتورهای تکفاز القایی می توان از دو دسته سیم پیچ استفاده کرد به شرطی که بتوان بین جریان سیم پیچ ها اختلاف فاز ایجاد نمود. ایجاد این اختلاف فاز با استفاده از یک المان مناسب انجام میشود. یکی از این دو سیم پیچ را سیم پیچ اصلی و دیگری را سیم پیچ کمکی یا راه انداز می نامند.

این دو دسته سیم پیچ در پوسته استاتور با اختلاف مکانی 90 در جه نسبت به هم جاسازی می شوند، به طوریکه جریان عبوری از آنها دارای اختلاف فاز 90 درجه می باشد و می توانند میدان دوار ایجاد کنند. با قرارگیری روتور در این میدان دوار، ولتاژ القا شده و این ولتاژ باعث تولید جریان و به تبع آن میدان الکترومغناطیسی خواهد شد.