الکتروموتور تک فاز چیست و انواع آن کدامند؟

الکتروموتور تک فاز یک موتور الکتریکی است که برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی، از منبع برق تک فاز استفاده می‌کند. این موتورها می‌توانند هم با ولتاژ برق متناوب (AC) و هم با ولتاژ برق مستقیم (DC) کار می‌کنند. استفاده در سیستم های تهویه مطبوع، ساخت درب‌های اتوماتیک، ابزارهای برقی کوچک و یخچال‌ها از کاربردهای موتور تک فاز است. مزیت اصلی موتور تکفاز مصرف برق آن است. این موتورها نسبت به موتورهای سه فاز به توان کمتری برای عملکرد نیاز دارند و در نتیجه برق کمتری به خود می‌کشند. تفاوت موتور تک فاز با موتور سه فاز این است که موتور سه فاز قدرتمندتر است و ظرفیت قدرت آن 1 ½ برابر الکتروموتورهای تک فاز می‌باشد.

الکتروموتور تک فاز چیست؟

برای ساخت وسایل برقی که برای کار خود، به توان و قدرت الکتریکی زیادی نیاز ندارند، از موتورهای الکتریکی استفاده می‌شود که از منبع تغذیه تک فاز استفاده ‌کنند. به این موتورهای الکتریکی، الکتروموتور تک فاز گفته می‌شود. آنها معمولاً اندازه کوچکی دارند و ظرفیت گشتاور محدودی را ارائه می‌دهند. برای راه اندازی یک موتور تک فاز، به خازن نیاز است؛ زیرا این موتورها فقط یک میدان متناوب ایجاد می‌کنند. موتورهای تک فاز می‌توانند تا 10 اسب بخار نیرو و توان تولید کنند.

کاربرد الکتروموتور تک فاز چیست؟

موتورهای تک فاز معمولاً برای تجهیزاتی به کار می روند که به قدرت کمتر (10 اسب بخار یا کمتر) یا واحدهای کوچک نیاز دارند. آنها عمدتاً در تأسیسات مسکونی (غیر صنعتی) مانند خانه ها، ادارات و مشاغل کوچک استفاده می‌شوند. نمونه هایی از کاربردهای متداول الکتروموتور تک فاز عبارتست از:

• استفاده در دستگاه های تهویه مطبوع.
• استفاده در کمپرسورها.
• سیستم های باز و بسته شدن درب (درب های اتوماتیک).
• مته‌های برقی کوچک.
• پنکه‌ها، پمپ‌ها.
• استفاده به عنوان موتور یخچال‌ها.

انواع موتور تک فاز

انواع مختلفی از موتورهای تک فاز موجود است که عبارتند از:

• موتورهای خازن دو سوپاپ (Two-valve capacitor motors)
• موتورهای استارت خازن (Capacitor-start motors)
• موتورهای خازن با تقسیم دائمی (Permanent-split capacitor motors)
• موتورهای فاز اسپلیت (Split-phase motors)
• موتورهای روتور زخمی (Wound-rotor motors)
• موتورهای قطب سایه دار (Shaded-pole motors)

اینکه کدام نوع موتور تک فاز بهتر است، به کاربرد شما بستگی دارد. به عنوان مثال، موتورهای استارت با خازن، گشتاور راه اندازی بالایی ایجاد می‌کنند و برای کاربردهایی که شامل بارهای سنگینی هستند که نیاز به استارت مکرر دارند، ایده آل هستند. موتورهای قطب سایه دار نیز در دستگاه هایی که به گشتاور راه اندازی کم نیاز است، بهترین عملکرد را دارند. هر یک از موتورهای تک فاز بالا می‌توانند با جریان برق DC و نیز جریان برق AC کار کنند.

انواع موتور تک فاز جریان متناوب

موتورهای تک فاز جریان متناوب (AC) در سه دسته تولید می شوند:

1. الکتروموتور تک فاز القایی یا آسنکرون (قفس سنجابی).
2. موتور تک فاز سنکرون.
3. موتور تک فاز کموتاتور.

از میان سه گروه بالا، موتورهای تک فاز القایی کاربرد بیشتری دارد. به همین دلیل، ادامه توضیحات، پیرامون موتورهای تک فاز القایی است.

ساختار الکتروموتور تک فاز القایی

همۀ الکتروموتورهای تک فاز القایی، دارای دو بخش اصلی هستند:

1. استاتور: بخش ثابت موتور تک فاز القایی است و نیروی لازم برای موتور الکتریکی را تأمین می‌کند.
2. روتور: بخش گردان الکتروموتور است. نیروی مکانیکی جهت راه اندازی و حرکت الکتروموتور را فراهم می‌کند.

هر یک از این دو بخش در موتور تک فاز القایی در ادامه توضیح داده شده است.

استاتور در الکتروموتور تک فاز

استاتور بخش ثابت موتور تک فاز القایی  است و دو سیم پیچ دارد. استاتور به منبع تغذیه جریان متناوب وصل می‌شود و نیروی لازم برای موتور را تأمین می‌کند. بر روی استاتور یک سری شکاف وجود دارد؛ این شکاف ها برای در بر گرفتن سیم پیچ اصلی ایجاد شده است. زمانی که یک منبع برق تک فاز به استاتور متصل می‌شود، انرژی الکتریکی به سیم پیچ استاتور می‌رسد. این انرژی الکتریکی، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. میدان مغناطیسی منجر به چرخش روتور می‌گردد. سرعت چرخش روتور کمتر از سرعت سنکرون است. سرعت سنکرون از تقسیم فرکانس ولتاژ منبع تغذیه در عدد 120 به تعداد قطب‌هایی که در موتور وجود دارد (Ns=120f/P) به دست می‌آید.

در طراحی و ساخت سیم پیچ در الکتروموتور القایی تک فاز و سه فاز، تفاوت کوچکی وجود دارد. موتور تک فاز القایی، سیم پیچ های متحد المرکز دارد. قابلیت تنظیم برای دورهای سیم پیچیده شده نیز با بهره گیری از همین سیم پیچ های متحد المرکز تأمین می‌شود. از این رو می توانیم میدان الکترومغنطیسی ایجاد شده توسط استاتور را تنظیم نماییم. استاتور موتورهای القایی (آسنکرون) دو عدد سیم پیچ دارد که در فاصله دقیق نسبت به هم قرار گرفته اند. یکی از آن‌ها سیم پیچ اصلی و دیگری سیم پیچ کمکی است.

در الکتروموتور تک فاز القایی، برای کاهش جریان گردابی در حاشیه استاتور، از یک هسته استفاده می‌شود. این هسته به صورت لایه‌ای است و لایه‌ها کاملاً روی هم مهر و موم شده‌اند. فرایند مهر و موم توسط ورقه سیلیکونی صورت می‌گیرد تا تلفات هیسترزیس را کاهش دهد.

روتور در الکتروموتور تک فاز

روتور بخش گردان الکتروموتور است و نیروی مکانیکی جهت راه اندازی و حرکت الکتروموتور را ایجاد می‌کند. این حرکت از طریق شفت یا محور موتور صورت می‌گیرد. روتور موجود در موتور تک فاز القایی، مشابه روتور موتورهای سه فاز القایی است؛ هر دو از نوع قفس سنجابی هستند.

ساختار روتور به شکل یک سیلندر است. در طول این سیلندر و در سطح روتور قفس سنجابی، شیارهایی ایجاد می‌شود. این شیارها با هم موازی نیستند و به صورت اریب و کمی کج قرار گرفته اند تا از قطع شدن میدان مغناطیسی بین استاتور و روتور جلوگیری نمایند. وجود شیارها به موتور القایی کمک می‌کند که نرم‌تر و درنتیجه با صدای کمتر کار کند. شیارها با آلومینیوم، برنج و مس پر می‌شوند.

به منظور جلوگیری از پخش شدن میدان الکترومغناطیسی در خارج از روتور، یک سری حلقه به نام حلقه‌های انتهایی، بر روی روتور وجود دارد. جنس حلقه‌ها از مس و آلومینیوم است. این حلقه‌ها، استحکام مکانیکی روتور را نیز تأمین می‌کنند.

حلقه های انتهایی به طور موقت بارهای الکترومغناطیسی را مهار می‌کنند. با توجه به اینکه بارهای مغناطیسی دائما در حال قطع شدن و کوتاه شدن هستند، مقاومت الکتریکی روتور بسیار کوچک است.

موتور تک فاز تک کویل

در موتورهای القایی تک فاز، سیم پیچ، میدان مغناطیسی دوار تولید نمی‌کند، بلکه یک میدان ضربانی ایجاد می‌کند که در 0 درجه و 180 درجه الکتریکی به حداکثر شدت می‌رسد. استاتور تک فاز یک میدان مغناطیسی غیر چرخشی و ضربانی تولید می‌کند. به شکل زیر نگاه کنید.

می‌توان گفت این تک سیم پیچ، به واسطۀ جریان تک فاز، دو فازور میدان مغناطیسی ضد چرخش ایجاد می‌کند که در هر دور، دوبار بر هم منطبق می‌شوند (در 0 درجه (شکل زیر-a) و 180 درجه (شکل e). هنگامی که فازورها به 90 درجه و 90- درجه می‌چرخند در شکل c خنثی می‌شوند.

میدان مغناطیسی در 45 درجه و 45- درجه (شکل b) تا حدی در امتداد محور +x افزودنی هستند و در امتداد محور y خنثی می‌شوند. وضعیت مشابهی در شکل d وجود دارد. مجموع این دو فاز، یک فاز ثابت در فضا، اما قطبیت متناوب در زمان است. بنابراین، هیچ گشتاور راه اندازی ایجاد نمی‌شود. با این حال، اگر سرعت چرخش رو به جلوی روتور اندکی کمتر از سرعت سنکرون باشد، در لغزش 10 درصد، حداکثر گشتاور را نسبت به فازور چرخش رو به جلو ایجاد می‌کند.

روتور 200% تا 10% لغزش را نسبت به فازور میدان مغناطیسی ضد چرخش مشاهده خواهد کرد. به این ترتیب، گشتاور کمی ایجاد می‌شود. بنابراین، سیم پیچ تک فاز پس از راه اندازی روتور، گشتاور ایجاد می‌کند. اگر روتور در جهت معکوس راه اندازی شود، با نزدیک شدن به سرعت فازور چرخش رو به عقب، گشتاور مشابهی ایجاد خواهد شد.

راه اندازی الکتروموتور تک فاز

بر خلاف الکتروموتور سه فاز که به صورت خودکار راه اندازی می شود، الکتروموتور تک فاز دارای راه اندازی خودکار نیست. اما می توان روش‌هایی را پیش گرفت که موتور الکتریکی تک فاز AC به صورت خودکاری راه اندازی گردد.

در موتور تک فاز، شاری که توسط استاتور تولید می‌شود، در ابتدای کار به صورت متناوب (AC) است. این مساله باعث می‌شود که دو شار یکدگیر را خنثی نمایند و از این رو گشتاوری وجود نداشته باشد؛ در نتیجه، راه اندازی خودکار صورت نگیرد. برای رفع این حالت، بجای آنکه استاتور به صورت متناوب طراحی شود به صورت شار دوار طراحی می‌گردد. در واقع استاتور با شار دوار، در جهت مشخصی دوران می‌نماید؛ بدین ترتیب، موتور القایی به صورت خودکار راه اندازی خواهد شد. با برقراری این میدان مغناطیسی دوار نیاز به دو شار مغناطیسی متناوب است که از اختلاف زاویه بین یکدیگر برخوردار باشند. زمانی که این دو شار به یکدیگر برخورد می‌کنند یک شار نهایی ایجاد می‌شود که به طور طبیعی از نوع دوار است. این شار در جهت مشخصی به گردش در می‌آید.

زمانی که موتور شروع به کار کند، می‌توانیم شار اضافی که در ابتدا اعمال شده بود، خارج سازیم. با خارج کردن این شار خدشه‌ای در عملکرد الکتروموتور تک فاز به وجود نمی‌آید و موتور تک فاز AC به کار خود ادامه می‌دهد.

تفاوت موتور تک فاز با سه فاز

تفاوت موتور تک فاز و سه فاز در این است که موتور تک فاز برای راه اندازی به خازن نیاز دارد زیرا فقط یک میدان متناوب ایجاد می‌کند؛ اما موتور سه فاز میدان مغناطیسی دوار تولید می‌کند، بنابراین نیازی به خازن ندارد. سایر تفاوت های الکتروموتور تک فاز با سه فاز در ادامه بیان شده است.

• دوام و در نتیجه طول عمر موتور سه فاز نسبت به موتور تک فاز بیشتر است، این امر، صرفه اقتصادی بیشتری به همراه دارد و برای مصرف کننده مقرون به صرفه است.
• بر خلاف الکتروموتور AC سه فاز، در موتور الکتریکی تک فاز حلقه لغزنده و جاروبک تعبیه نمی‌شود؛ از این رو، ساخت موتورهای تک فاز نسبت به انواع سه فاز آسان‌تر است.
• از آنجایی که یک موتور سه فاز می‌تواند به طور موثر مقادیر زیادی برق را در مناطق بزرگ منتقل کند، مقرون به صرفه‌تر است.
• موتورهای تک فاز ممکن است در حین کار، نویز داشته باشند، در حالی که صدای موتورهای سه فاز هنگام کار کمتر است.

قیمت الکتروموتور تک فاز

مصرف کنندگان عزیز می‌توانید برای انتخاب و خرید الکتروموتور تک فاز و همچنین مشاوره رایگان در مورد انتخاب و خرید موتور الکتریکی، با ما در شرکت گستره آبی تماس بگیرید: 44972921-021

در خرید از شرکت گستره آبی، می توانید دو مدل از الکتروموتورهای تک فاز که شامل الکتروموتور تک فاز موتوژن و الکتروموتور تک فاز شناور پمپیران است، انتخاب نمایید. این موتورها به ترتیب برای پمپ‌های گریز از مرکز و پمپ فشار قوی و موتور شناور برای پمپ شناور است. برای راحتی مصرف کنندگان، لیست قیمت الکتروموتور شناور پمپیران و لیست قیمت الکتروموتور موتوژن تدوین شده است.  با کلیک بر روی لینک‌های مربوطه، می‌توانید قیمت های روز محصولات مورد نظرتان را ببینید.

سوالات متداول پیرامون الکتروموتور تک فاز

1. الکتروموتور تک فاز القایی چیست؟ یک الکتروموتور تک فاز از سیم پیچ هایی برخوردار است که با وصل شدن به منبع تغذیه تک فاز این موتور القایی قادر است میدان الکترومغناطیسی ایجاد نماید که روتور را به گردش در آورد. لازم به ذکر است موتور تکفاز از ساده ترین انواع موتور AC به حساب می آید که برای راه اندازی نیاز به یک مکانیزم آغازی دارد.
2. انواع الکتروموتور تک فاز کدامند؟ انواع الکتروموتور تک فاز شامل الکتروموتور تک فاز قطب سایه ای،اسپلیت و خازنی در نوع خود راه اندازی و در مدل الکتروموتور تک فاز القایی که دارای راه اندازی خودکار نیستند شامل الکتروموتور تک فاز القایی یا آسنکرون (قفس سنجابی)، موتورهای تک فاز سنکرون و موتور کموتاتور می‌گردد.
3. الکتروموتور تک فاز از نوع جریان مستقیم (DC) یا جریان متناوب (AC) است؟ یک الکتروموتور جریان متناوب یا AC می‌تواند به صورت تکفاز یا سه فاز تهیه شود ولی الکتروموتور جریان مستقیم تنها به صورت تک فاز تهیه می‌شود.
4. تفاوت بین الکتروموتور تک فاز و الکتروموتور سه فاز چیست؟ الکتروموتور تک فاز و الکتروموتور سه فاز از نوع القایی به طور کلی دارای ساختاری مشابه می باشند ولی با این حال بین الکتروموتور تک فاز و سه فاز تفاوتی نیز وجود دارد. موتور تک فاز تنها به دو سیم برای تامین انرژی الکتریکی برای راه اندازی نیاز دارد و الکتروموتور سه فاز نیز از سه سیم برای تامین برق بهره می برد. ضریب قدرت الکتروموتور تکفاز القایی به نسبت موتور سه فاز القایی پایین است.
5. چه نوع موتور الکتریکی برای برق تک فاز مناسب است؟ الکتروموتور تک فاز القایی یا AC از جمله موتورهای الکتریکی با بهره وری بالا می باشد که قادر است انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل نماید. این موتور القایی تکفاز یکی از انواع الکتروموتور رایج در لوازم برقی خانگی و حتی در برخی موارد در دستگاه های صنعتی است.