جزوه موتورهای تک فاز

توضیحات محصول

دانلود جزوه موتورهای تک فاز با فرمت ورد ودر 43 صفحه قابل ویرایش

تصاویر در فایل موجود می باشد

فهرست مطالب

عنوان صفحه

مقدمه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

فصل 1- موتورهاي القاء يكفاز . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1-1- ساختمان و طرز كار موتورهاي القاء يكفاز. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1-1-1- تئوري ميدان دوگانه دوار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1-1-2-تئوري ميدانهاي متقاطع . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

1-2- موتور القاء يكفاز با راه اندازي خودبخود. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1-3- موتور القاء با راه انداز خازني . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1-3-1-محاسبات سيم بندي موتورهاي يكفاز با سيم بندي استارت موقت . . . . . . . . 11

1-3-2- محاسبه تعداد دور كلافهاي موتورهاي يكفاز . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1-4-انواع موتورها با خازن راه انداز . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

1-5- موتور خازني . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

1-5-1- موتور خازني تك مقدار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

1-5-2-موتور خازني دو مقدار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

1-6- موتورهاي يكفاز با قطب چاكدار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

فصل 2- موتورهايي كه از طريق رتور راه اندازي مي شوند . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2-1- موتور هاي ريپولسيوني ( دفعي ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2-1-1-ساختمان موتور ريپولسيون . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

2-1-2- اصل ريپولسيون. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2-1-3- موتور ريپولسيون جبراني . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

2-1-4- موتور القاء با راه انداز ريپولسيون . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

2-1-5- موتور القاء - ريپولسيون . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2-2- موتور هايي سري جريان متناوب . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

2-2-1- موتور اونيورسال . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

2-3- موتورهاي سنكرون يكفاز بدون تحريك . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2-3-1- موتور مقاومت مغناطيسي . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

2-3-2- موتور سنكرون پسماندي . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

مقدمه

امروزه موتورهايي كه براي كار با منبع يكفاز طرح مي شوند با انواع مختلف ساخته شده و در منازل ادارات ، كارخانه ها ، كارگاه ها و شركتهاي تجارتي و غيره بطور وسيعي مورد استفاده قرار مي گيرند .

موتورهاي كوچك مخصوصاً با قدرت كسر اسب بخار كاربرد فراوان دارند بطوريكه پيشرفت محصولات جديد سازندگان سفينه هاي فضائي ، هواپيماها ، ماشينهاي تجارتي ، ماشين هاي ابزار و غيره در سايه طرح موتورهاي با قدرت كسر اسب بخار امكان پذير مي باشد.

چون لزوماً عملكرد و موارد استعمال موتورها بسيار گوناگون است صنعت توليد موتور در زمينه انواع چنين موتورهائي تكامل پيدا كرده بطوريكه براي هر زمينه اي طرحي موجود است.

موتورهاي يكفاز را ميتوان بسته به ساختمان و روش راه اندازيشان تقسيم بندي كرد .

1- موتورهاي القاء- القاء يكفاز انشعابي- القاء يكفاز انشعابي خازني- با قطب چاكدار

2- موتورهاي ريپولسيون ( موتورهاي القائي )

3- موتورهاي سري جريان متناوب

4- موتورهاي سنكرون بدون تحريك

در اين مجموعه سعي بر اين شده است كه ساختمان- طرز كار و كاربرد انواع موتورهاي يكفاز تا حد نياز دانشجويان كارداني مورد بررسي قرار گيرد.

فصل يك: موتورهاي القاء يكفاز

هدفهاي رفتاري

در پايان اين فصل از دانشجو انتظار ميرود كه:

- موتورهاي القاي يكفاز را نام ببرد

- ساختمان, طرزكار, مشخصه گشتاور و كاربرد موتورهاي القايي يك فاز را شرح دهد

- از دو طريق تئوري ميدان دوگانه دوار و ميدانهاي صليبي عدم راه اندازي موتورهاي القايي يكفاز بخودي خود را شرح دهد.

- محاسبات سيم بندي موتورهاي يكفاز با سيم بندي استارت موقت را انجام دهد.

- قطر سيم اصلي و راه انداز موتورهاي يكفاز استارت موقت را محاسبه كند.

- آرايش كلافهاي موتورهاي يك فاز استارت موقت را ترسيم كند.

- خازن مورد نياز موتورهاي يكفاز استارت موقت را محاسبه كند.

1-1- ساختمان و طرز كار موتورهاي القاء يكفاز :

از نظر ساختمان اين موتور كمابيش شبيه موتور القاء چند فاز است جز اينكه :

1- استاتور آن با سيم پيچي يكفاز مجهز شده است .

2- يك كليد گريز از مركز در بعضي موتور بكار رفته تا سيم پيچي راه اندازي را از مدار خارج كند . وقتي سيم پيچي استاتور از منبع يكفاز تغذيه مي شود ، شاري ( ميدان ) توليد مي شود كه فقط متناوب است يعني فقط در طول يك محور فضا متناوب است . اين شار بطور سنكرون نمي چرخد بر خلاف استاتوري كه با منبع دو فاز يا سه فاز تغذيه مي شود . شار متناوب يا ضرباني نمي تواند رتور قفس سنجابي را بگردش در آورد ( فقط شار گردان ميتواند ) باين ترتيب موتور يكفاز خودش مي تواند راه بيفتد .

بعد از مدت زماني A و Bباندازه و طبق شكل (b) 1 بچرخيده اند و فشار نتيجه آنها چنين خواهد بود :

پس از گذشت يك ربع سيكل گردش شارهاي A و B طبق شكل (c)1 در خلاف جهت يكديگر شده بطوريكه شار منتجر صفر است .

بعد از نيم سيكل شارهاي A و B نتيجه دارند . بعد از سه ربع سيكل مجدداً نتيجه آنها فر مي شود شكل (c) 1 و بهمين ترتيب . اگر مقادير شار نتيجه را بر حسي بين صفر تا ْ360 رسم كنيم منحني شكل 2 بدست مي آيد با اين ترتيب مي توان شار متناوبي را بدو شار دوار بادامنه نصف با سرعت سنكرون در جهات مخالف تجزيه كرد . با يد يا اوري كرد كه اگر نقوش رتور s نسبت به شار دوار راستگرد s باشد دوار چپ گرد (s-2) خواهد بود .

هر يك از دو مولفه شار كه دور استاتور ميچرخند رتور را قطع كرده و هر كدام در رتور نيروي محركه الكتريكي القاء كرده و كوپل توليد مينايند . واضح است كه اين دو كوپل راست گرد و چپ گرد نام دارند ) در جهات مخالفند و بنابراين كوپل نتيجه طبق شكل 3 برابر اختلاف اين دوكوپل است .

اثبات: اگر N سرعت رتورباشد لغزش نسبت به شار دوار راستگرد:

شار چپ گرد درخلاف جهت گردش رتور ميچرخدلغزش نسبت به شار چپ گرد:

اما اگر رتور چنين ماشيني را با دست ( يا با موتورهاي كوچكي ) راه بيندازيم ( در هر جهتي سپس بلافاصله كوپل بالا رفته و موتور شتاب ميگيرد تا بسرعت نهائي خود برسد ( جز اينكه اعمال شده خيلي زياد باشد ) .

اين عملكرد بخصوص موتور كفاز را مي توان بدو طريق استدلال كرد :

1- با تئوري دو ميدان يا ميدان دوبل گردان

2- با موتوري ميدان صليبي

دراينجا تئوري اول را مختصراً بحث مي نمائيم:

1-1-1- تئوري ميدان دوگانه دوار

اين تئوري با استفاده از اين قانون كه يك كميت متناوب تك محور ( تك امتداد ) را مي توان با دو بردار نصف مقدار كه در خلاف جهت يكديگر ميچرخد جايگزين كرد بيان مي شود . طبق اين قانون يك شار متناوب سينوسي را مي توان با دو شار گردان ( دورا ) نشان داد كه مقدار هر كدام نصف مقدار شار متناوب بوده و هر كدام با سرعت سنكرون در جهات مخالف ميچرخند .

چنانكه شكل (a)1 نشان ميدهد شار متناوب داراي مقدار ماكزيمم بوده و مولفه هاي A و B آن معادل است كه در جهت ساعت و خلاف ساعت ميچرخند .

حال قدرت توليدي توسط رتور :

اگر N سرعت رتور باشد كوپل توليدي :

بنابراين كوپلهاي راست گرد و چپ گرد عبارتند از :

به وات سنكرون به وات سنكرون

كوپل مجموعه ( نتيجه )

شكل 3 اين دو كوپل و كوپل نتيجه را براي لغزشهاي بين صفر تا 2+ نشان ميدهد . در حال سكون 1=s و 1=s-2 بنابراين مقدار اين دو كوپل مساوي بوده و د رخلاف جهت يكديگرند و در نتيجه كوپل مجموعه صفر است باين ترتيب موتور يكفاز كوپل راه اندازي ندارد .

اگر رتور را قدري بچرخانيم مثلاً در جهت ساعت كوپل راست گرد رو با افزايش راست گرد رو با افزايش گذاشته و كوپل چپ گرد رو بكاهش ميگذارد بنابراين كوپل نتيجه در جهت ساعت مقداري خواهد داشت كه موتور را تا سرعت كامل شتاب خواهد داد .

1-1-2- تئوري ميدانهاي متقاطع (صليبي)

توسط اين تئوري ميتوان ثابت كرد كه چرا موتور تكفاز بدون سيم پيچ راه انداز اگر به شبكه تك فاز متصل شود گشتاور استارت آن برابر با صفر است ( TS=0)

فرض مي كنيم كه روتور در حال سكون است و سيم پيچ استاتور موتور تكفاز به يك منبع تك فاز متصل باشد كه در اين حالت يك ميدان ساكن متغيير مانند يك ترانسفورماتور در آن بوجود مي آيد و يك ولتاژ در مفتولهاي روتور القاء ميشود ( مانند ثانويه ترانسفورماتور) كه جهت ولتاژ القايي در روتور 180 درجه اختلاف فاز نسبت به ولتاژ اعمالي به استاتور دارد ( طبق قانون لنز) حال اگر جهت ميدانهاي اين دو سيم پيچ را رسم كنيد توسط قانون دست راست سيم پيچ ها مطابق شكل 1 دو ميدان 180 درجه اختلاف دارند پس يكديگر را تضعيف كرده و فقط رتور لرزش ميكند و هيچگونه چرخشي در آن مشاهده نميشود. حال اگر رتور را به هر وسيله اي در يك جهت خاص بگردانيم , در رتور علاوه بر ولتاژ القايي ترانسفورماتوري , هاديهاي ديگري نيز ميدان استاتور را قطع مي كنند پس حال جمع دو ميدان رتور بگونه اي ميشود كه ديگر با ميدان استاتور 180 درجه اختلاف فاز ندارد پس رتور در آن جهت شروع بگردش ميكند مطابق شكل 2 . به ديگر سخن اينكه در اين حالت در رتور هم ولتاژ القايي ترانسفورماتوري داريم و هم ولتاژ القايي گردشي. البته برآيند اين دو ميدان ( القايي و گردشي) ممكن است 90 درجه كامل نباشد ولي به هر مقدار كه باشد باعث گردش رتور ميشود ( هر قدر به 90 نزديك باشد رتور سريعتر دور ميگيرد)

1-2- موتور القاء يكفاز با راه انداز خودبخود

چنانكه بحث شدموتور القاء يكفاز كوپل راه اندازي ندارد.

براي برطرف كردن اين عيب و تبديل آن به موتور با راه اندازي خود بخود موتور را موقتاً در اثناي راه اندازي به دو فاز تبديل مي كنيم. براي اين منظور استاتورموتور يكفاز را به يك سيم پيچي اضافي بنام سيم پيچي راه انداز (يا كمكي) مجهز مي كنيم دو سيم پيچ راه انداز و اصلي ْ90 الكتريكي فاصله دارند و طبق شكل 4 به منبع يكفاز بطور موازي وصل شده اند.

سعي مي شود كه اختلاف فاز بين جريان هاي دو سيم پيچي استاتور خيلي بزرگ باشد (مقدار ايده آلْ90) باين ترتيب موتور مانند موتور دو فاز عمل خواهد كرد. اين دو سيم پيچي ميدان دواري توليد مي كنند و موتور خود به خود راه مي افتد.

روش هاي زيادي براي ايجاد اختلاف فاز لازم بين جريانهاي اين دو سيم پيچي موجود است :

1. در موتور القاء يكفاز انشعابي :

طبق شكل 5 سيم پيچ اصلي مقاومت اهمي كم و مقاومت القايي زياد دارد در حالي كه سيم پيچ راه اندازي مقاومت اهمي زياد و مقاومت القايي كمي دارد. مقاومت اهمي سيم پيچ راه اندازي را مي توان با اتصال يك مقاومت بزرگ R بطور سري با آن يا با انتخاب سيم نازك مسي براي سيم پيچي راه اندازي بالا برد.

باين ترتيب طبق شكلb 5 جريان سيم پيچ راه اندازي نسبت به ولتاژ اعمال شده باندازه زاويه كوچكي پس فاز دارد در حالي كه جريان سيم پيچ اصلي نسبت به ولتاژ v با زاويه بزرگتري عقب افتادگي پيدا مي كند.

زاويه فاز بين وتا حد امكان بزرگ مي شود زيرا كوپل راه اندازي موتور القاء يك فاز انشعابي متناسب با است يك كليد گريز از مركز S بطور سري با سيم پيچي راه اندازي وصل مي شود اين كليد در داخل موتور قرار دارد عمل آن قطع كردن خودكار سيم پيچي راه اندازي از منبع در هنگامي است كه موتور به 70تا 80 درصد سرعت نامي رسيده باشد.

در موتور هايي كه محكم در واحد هاي سرد كننده سرپوشيده قرار گرفته اند بجاي كليد گريز از مركز داخلي يك رله الكترو مغناطيسي بكار مي رود چنانكه در شكل 6 ديده مي شود بوبين رله بطور سري با سيم پيچ اصلي وصل شده و يك جفت كنتاكت باز در مدار سيم پيچي راه اندازي قرار گرفته است . در ابتداي راه اندازي كه بزرگ است كنتاكتهاي رله بسته شده و اجازه مي دهد از سيم پيچ راه اندازي عبور كرده و موتور شروع بكار مي كند بعد از اينكه موتور به سرعت 75 درصد سرعت بار كامل خود رسيد بمقداري افت مي كند كه كنتاكتها باز مي شوند

يك نمونه از مشخصه كوپل – سرعت چنين موتوري در شكل 7 نشان داده شده است چنانكه ديده مي شود كوپل راه انداز 150تا 200درصد كوپل بار كامل بوده در حالي كه جريان راه اندازي 6 تا 8 برابر جريان بار كامل است . اين موتور ها نسبت به موتورهايي با راه انداز خازني گران قيمت ترجيح داده مي شود . موارد استعمال آنها عبارتند از بادبزن ، دمنده ،

پمپ ها و جدا كننده هاي گريز از مركز

ماشين هاي پلي كپي ، يخچال هاي خانگي ، بخاريها و غيره اندازه هاي معمول موتور يكفاز از تا اسب بخار با سرعت هاي از 3450 تا 865 دور بردقيقه مي باشد .

چنانكه از شكل 8 برمي ايد جهت گردش چنين موتورهايي را مي توان با معكوس كردن يكي از دو سيم پيچي استاتور (نه هردو) عوض كرد . براي اين منظور 4 سر از موتور بيرون آورده مي شود در شكل 9 دو سر سيم پيچي راه انداز عوض شده است.

تنظيم سرعت موتورهاي القاء يكفاز انشعابي استاندارد تقريباً مشابه موتورهاي سه فاز است . سرعت اين موتورها از حالت بي بار تا بار كامل در حدود 2تا 5% تغيير مي كند باين دليل چنين موتورها را معمولاً با سرعت تقريباً ثابت قلمداد مي كنند.