موتور القوس المجزأ الاستدلالي

موتور فازه دوگانه که به طور متناوب به عنوان موتور راه اندازی مقاومتی نیز شناخته می شود، دارای روتور قفسی تک است. استاتور آن با دو پیچش مجزا مجهز شده است: پیچش اصلی و پیچش راه اندازی. این دو پیچش در فاصله ۹۰ درجه از هم جابجا شده اند، که این تنظیمات نقش مهمی در عملکرد موتور دارد.

پیچش اصلی با مقاومت بسیار کم و واکنش القایی بالا مشخص می شود، در حالی که پیچش راه اندازی ویژگی های مخالف را دارد، با مقاومت بالا و واکنش القایی کم. این اختلاف در خصوصیات الکتریکی بین دو پیچش کلیدی برای تولید گشتاور لازم برای راه اندازی موتور است. نمودار اتصال این موتور در زیر ارائه شده است که نشان می دهد این اجزا چگونه در مدار الکتریکی تعامل می کنند:

مقاومتی به صورت سری با پیچش کمکی (راه اندازی) متصل می شود. به دلیل این تنظیم، جریان های عبوری از دو پیچش متفاوت هستند. بنابراین، میدان مغناطیسی چرخان حاصل غیر یکنواخت است که منجر به گشتاور راه اندازی نسبتا کوچک می شود. معمولاً، این گشتاور راه اندازی در محدوده ۱.۵ تا ۲ برابر گشتاور مشخص شده در حالت چرخش است. در لحظه راه اندازی، هر دو پیچش اصلی و راه اندازی به صورت موازی با منبع تغذیه متصل می شوند.

هنگامی که موتور به حدود ۷۰-۸۰٪ سرعت همزمان می رسد، پیچش راه اندازی به طور خودکار از منبع تغذیه جدا می شود. برای موتورهای با ظرفیت حدود ۱۰۰ وات یا بیشتر، معمولاً از یک سوئیچ مرکزگرایی برای انجام این جدا سازی استفاده می شود. در مقابل، برای موتورهای با ظرفیت کمتر، یک رله برای جدا کردن پیچش راه اندازی استفاده می شود.

رله به صورت سری با پیچش اصلی متصل می شود. در مرحله راه اندازی، مقدار قابل توجهی جریان از مدار عبور می کند که باعث می شود تماس های رله ببندند. این عمل پیچش راه اندازی را به مدار می آورد. هنگامی که موتور به سرعت عملیاتی تعیین شده نزدیک می شود، جریان عبوری از رله شروع به کاهش می کند. در نهایت، رله باز می شود و اتصال پیچش کمکی از منبع تغذیه قطع می شود. در این نقطه، موتور فقط با پیچش اصلی ادامه می یابد.

نمودار فازی موتور القایی فازه دوگانه که روابط الکتریکی و تفاوت فازی درون موتور را توضیح می دهد، در زیر نشان داده شده است:

جریان در پیچش اصلی که با IM نشان داده می شود، تقریباً ۹۰ درجه پس از ولتاژ تغذیه V می آید. در مقابل، جریان در پیچش کمکی که با IA نشان داده می شود، تقریباً در فاز با ولتاژ خط است. این تفاوت در رابطه فازی بین دو پیچش منجر به تفاوت زمانی بین جریان های آنها می شود. در حالی که تفاوت فازی ϕ کامل ۹۰ درجه نیست، معمولاً حدود ۳۰ درجه است، اما این مقدار برای تولید یک میدان مغناطیسی چرخان کافی است. این میدان مغناطیسی چرخان برای شروع چرخش موتور و امکان عملکرد آن ضروری است.

مشخصه گشتاور-سرعت موتور فازه دوگانه که نشان می دهد گشتاور خروجی موتور چگونه با سرعت چرخش آن تغییر می کند، در زیر ارائه شده است. این منحنی مشخصه اطلاعات ارزشمندی در مورد عملکرد موتور در شرایط مختلف کاری ارائه می دهد و برای درک رفتار آن و بهینه سازی استفاده از آن در کاربردهای مختلف ضروری است.

در مشخصه گشتاور-سرعت موتور فازه دوگانه، n0 سرعت چرخشی است که در آن سوئیچ مرکزگرایی فعال می شود. گشتاور راه اندازی موتور راه اندازی مقاومتی معمولاً حدود ۱.۵ برابر گشتاور بار کامل است. در حدود ۷۵٪ سرعت همزمان، موتور می تواند گشتاور ماکزیممی به حدود ۲.۵ برابر گشتاور بار کامل برساند. با این حال، باید توجه داشت که در هنگام راه اندازی، موتور جریان قابل توجهی به مقدار حدود ۷ تا ۸ برابر بار کامل می گیرد.

معکوس کردن جهت موتور راه اندازی مقاومتی یک فرآیند ساده است. این کار می تواند با معکوس کردن اتصال خط یا پیچش اصلی یا پیچش راه اندازی انجام شود. بسیار مهم است که این معکوس کردن فقط زمانی که موتور در حالت ساکن است انجام شود؛ تلاش برای معکوس کردن آن در حال حرکت می تواند به آسیب مکانیکی و الکتریکی منجر شود.

کاربردهای موتور القایی فازه دوگانه

موتورهای القایی فازه دوگانه به دلیل قیمت پایین خود مشهور هستند. آنها برای کاربردهایی که شامل بارهایی هستند که راه اندازی آسان است، به ویژه وقتی فرکانس عملیات راه اندازی نسبتاً کم است، مناسب هستند. به دلیل گشتاور راه اندازی محدود آنها، این موتورها برای درایوها که نیاز به بیش از ۱ کیلووات قدرت دارند مناسب نیستند. با این حال، آنها در طیف وسیعی از دستگاه های خانگی و صنعتی مورد استفاده گسترده قرار می گیرند:

• دستگاه های خانگی: آنها مولدهای تشکیل دهنده مانند ماشین های لباسشویی و مراوح کنترل هوایی را تغذیه می کنند، که عملکرد صاف این دستگاه های ضروری را تسهیل می کنند.

• تجهیزات آشپزخانه و پاکسازی: در آشپزخانه، آنها مخلوط کن ها را می چرخانند، در حالی که در کاربردهای پاکسازی، آنها در پلمپ های پوشش زمینی استفاده می شوند، که کارهای روزمره را راحت تر می کنند.

• حمل و نقل مایع و تهویه: بلواها و پمپ های مرکزی که برای تهویه و حمل و نقل مایع در سیستم های مختلف ضروری هستند، معمولاً از موتورهای القایی فازه دوگانه برای عملکرد خود استفاده می کنند.

• ابزارهای ماشین کاری: این موتورها همچنین در ماشین های حفاری و دستگاه های تراش برای کمک به دقت و کارایی فرآیندهای ماشین کاری نقش دارند.

به طور خلاصه، موتور القایی فازه دوگانه با ویژگی های متمایز و کاربردهای عملی خود، همچنان مؤلفه ارزشمندی در دنیای مهندسی الکتریکی است.