مقایسه موتورهای تک فاز و سه فاز

امید دلفانی

30 اردیبهشت 1402

زمان مطالعه را وارد کنید دقیقه زمان برای مطالعه

امتیاز بدهید

مقایسه موتورهای تک فاز و سه فاز

در این مقاله، تفاوت های موتورهای تک فاز و سه فاز، از جمله نحوه عملکرد هر یک و کاربردهای مناسب برای هر نوع را بیاموزید.

سه دسته اصلی موتورها وجود دارد:

DC
AC تک فاز (1-PH AC) _ Single-phase AC
AC سه فاز (AC 3-Ph) _ Three-phase AC

حتی در ایندسته بندی های اصلی، تغییرات و استراتژی های زیادی وجود دارد. موتورهای DC دارای برخی ویژگی های منحصر به فرد هستند، اما معمولاً اصول عملکرد بین تغییرات مختلف موتور AC ممکن است نامشخص باشد. درک این تفاوت ها می تواند دلایلی را توضیح دهد که چرا در برخی موقعیت ها فقط می توان از یک نوع موتور استفاده کرد و از انواع دیگر استفاده نمی کند.

موتورها با استفاده از اصل میدان های مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ ها کار می کنند. در موقعیت منحصربه‌فرد یک موتور DC، قطب‌های میدان مغناطیسی باید به نحوی از خارج تغییر کنند. این اغلب با برس های کموتاتور یا شاید با جایگزین کردن ولتاژ با مدار درایور خارجی (مانند موتورهای بدون جاروبک یا پله ای) انجام می شود.

وقتی صحبت از منحنی ولتاژ متناوب AC به میان می‌آید، موقعیت ایده‌آلی برای حرکت موتور بدون مدارهای اضافی یا برس‌های کربنی پر سر و صدا و ناکارآمد ایجاد می‌کند. ولتاژهای متناوب منبع مناسبی برای جابجایی بارهای سنگین با کمترین تلفات ممکن است. با این حال، حتی بین دو سیستم ولتاژ (1-Ph و 3-Ph)، تفاوت هایی در عملکرد وجود دارد که بسته به نیازهای برنامه، مزایا و معایبی دارد.

موتورهای AC تک فاز

در داخل یک موتور تک فاز، سیم پیچ محرک اصلی در واقع مجموعه ای از سیم پیچ ها است که به طور مساوی در اطراف توزیع شده اند تا روتور را به آرامی به داخل هدایت کنند. ولتاژ اعمال خواهد شد، که منجر به متناوب هر سیم پیچ شمال و جنوب در فرکانس خط اصلی می شود. روتور به آن قطب ها مغناطیسی می شود و آن را در یک دایره پیوسته حمل می کند.

این در حالی که موتور با سرعت کامل کار می کند کار می کند، اما هنگام راه اندازی مشکلی وجود دارد. هنگامی که موتور خاموش می شود، روتور در یک مکان تصادفی متوقف می شود، بنابراین دفعه بعد که ولتاژ در هنگام راه اندازی اعمال می شود، دشوار است بدانیم که آیا یک جاذبه مغناطیسی N-S باعث می شود که آن را به جلو یا عقب برود تا شروع به چرخش کند. در راه اندازی جهت چرخش تصادفی بدیهی است که قابل قبول نیست.

.

متداول ترین روش برای اصلاح این مشکل استفاده از خازن سری با سیم پیچ ثانویه است که معمولاً “کویل راه اندازی” نامیده می شود. از آنجایی که ماهیت خازن اعمال یک انفجار جریان در همان ابتدای شکل موج ولتاژ است، جریان عبوری از این سیم پیچ راه اندازی کسری از ثانیه قبل از سیم پیچ اصلی رخ می دهد. این امر باعث می شود که روتور ابتدا به سمت این سیم پیچ شروع و سپس به سیم پیچ اصلی درایو متوالی جذب شود و یک جهت چرخش قابل پیش بینی را فراهم می کند.

قطبیت این سیم پیچ استارت را می توان برای معکوس کردن جهت راه اندازی معکوس کرد. هنگامی که موتور به اندازه کافی راه اندازی شد، یک “کلیک” کاملا مشخص نشان می دهد که یک کلید گریز از مرکز سیم پیچ استارت را باز کرده است و کار آن تمام شده است. یک برآمدگی در کنار محفظه معمولاً حاوی خازن است، بنابراین اگر آن برآمدگی وجود داشته باشد، تقریباً مطمئناً یک موتور تک فاز با شروع خازن است.

این موتورهای تک فاز زمانی دارای مزایایی هستند که منبع ولتاژ خانه یا مغازه بدون منبع تغذیه سه فاز باشد. سیم های وارد شده به موتور فقط شامل خط و خنثی از منبع تغذیه استاندارد 120 ولت یا دو سیم خط در مورد یک سیستم 240 ولتی است. در هر صورت، این مدار رسانش واحد باید شامل کل جریان محرکه باشد.

اگر نیازهای اسب بخار موتور زیاد باشد، سیم ها باید بزرگ باشند. این منجر به عیب اصلی موتورهای تک فاز می شود: آنها معمولاً فقط برای کاربردهای کوچکتر استفاده می شوند. اما صرف نظر از اینکه منابع تک فاز بسیار رایج هستند، این نوع موتور در همه جا در ماشین آلات مغازه یافت می شود.

موتورهای AC سه فاز

بسیاری از اصول راندن کویل های داخل موتور سه فاز دقیقاً مشابه تک فاز است. تنها تفاوت این است که با سه فاز، قطب های مغناطیسی سیم پیچ با افزایش ⅓ دور روتور با رسیدن هر خط به ولتاژ کامل، پیشرفت می کنند. این بدان معنی است که بسته به دنباله سیم پیچ هایی که مغناطیسی می شوند، جهت چرخش دیگر مانند موتور تک فاز تصادفی نخواهد بود – کاملاً قابل پیش بینی و سازگار است. مدار راه انداز با خازن دیگر ضروری نیست زیرا موتور کاملا طبیعی حرکت می کند.

مزیت اصلی این نوع موتور در کاربردهای پرقدرت است. منبع تغذیه و هادی ها معمولاً در وهله اول قادر به ارائه مقادیر بیشتری جریان نسبت به سیستم های مسکونی (residential) هستند، و هر یک از سه خط به طور جداگانه جریان کمتری نسبت به زمانی که کل جریان از یک مدار عبور می کرد، منتقل می کند. این باعث می شود موتور در کاربردهای قدرت بزرگتر جذاب باشد. در مورد اکثر موتورهای سه فاز، سیم کشی را می توان برای ولتاژ بالا یا پایین توسط برقکار پیکربندی کرد. این می تواند مصرف جریان را در صورت تامین ولتاژ بالاتر کاهش دهد.

یک عیب آشکار این نوع موتورها این است که برای راه اندازی چنین موتوری باید یک منبع تغذیه سه فاز وجود داشته باشد. با سیستم های کنترل مدرن، این در واقع همیشه صادق نیست، زیرا برخی از درایوهای فرکانس متغیر کم مصرف (VFD) می توانند با برق تک فاز عرضه شوند، اما جریان سه فاز را ارائه می دهند.

منبع