موتور القوس المجزأ الاحتكاكي

موتور فاز تقسیم شده که به آن موتور آغاز با مقاومت نیز گفته می‌شود، دارای روتور قفسی تک است. استاتور این موتور شامل دو پیچش متمایز است: پیچش اصلی و پیچش آغاز. این دو پیچش ۹۰ درجه از هم جابجا شده‌اند که این تنظیم نقش مهمی در عملکرد موتور دارد.

پیچش اصلی با مقاومت بسیار کم و واکنش القایی بالا مشخص می‌شود، در حالی که پیچش آغاز ویژگی‌های عکس را دارد، یعنی مقاومت بالا و واکنش القایی کم. این اختلاف در خصوصیات الکتریکی دو پیچش برای تولید گشتاور لازم برای آغاز موتور کلیدی است. نمودار اتصال این موتور در زیر ارائه شده است که نحوه تعامل این المان‌ها در مدار الکتریکی را نشان می‌دهد:

مقاومتی به صورت سری با پیچش کمکی (آغاز) متصل است. به دلیل این ترتیب، جریان‌های عبوری از دو پیچش متفاوت هستند. بنابراین، میدان مغناطیسی چرخان حاصل غیر یکنواخت است که منجر به گشتاور آغاز کوچک می‌شود. معمولاً این گشتاور آغاز در حدود ۱٫۵ تا ۲ برابر گشتاور مشخص شده در حالت پایدار است. در لحظه آغاز، هر دو پیچش اصلی و آغاز به صورت موازی به منبع تغذیه متصل می‌شوند.

هنگامی که موتور به حدود ۷۰-۸۰ درصد سرعت همزمان می‌رسد، پیچش آغاز به طور خودکار از منبع انرژی جدا می‌شود. برای موتورهای با ظرفیت حدود ۱۰۰ وات یا بیشتر، معمولاً از یک سوئیچ مرکزی برای انجام این جدا شدن استفاده می‌شود. در مقابل، برای موتورهای با ظرفیت کمتر، یک رله وظیفه جدا شدن پیچش آغاز را انجام می‌دهد.

رله به صورت سری با پیچش اصلی متصل است. در فاز آغاز، مقدار قابل توجهی جریان از مدار عبور می‌کند که باعث می‌شود تماس‌های رله ببندند. این عمل باعث می‌شود پیچش آغاز به مدار وارد شود. هنگامی که موتور به سرعت عملیاتی تعیین شده نزدیک می‌شود، جریان عبوری از رله شروع به کاهش می‌کند. در نهایت، رله باز می‌شود و اتصال پیچش کمکی به منبع انرژی قطع می‌شود. در این نقطه، موتور فقط با پیچش اصلی ادامه می‌یابد.

نمودار فازی موتور القایی فاز تقسیم شده که روابط الکتریکی و تفاوت‌های فازی درون موتور را توضیح می‌دهد، در زیر نشان داده شده است:

جریان در پیچش اصلی که با IM نشان داده می‌شود، حدود ۹۰ درجه پس از ولتاژ تغذیه V می‌آید. در مقابل، جریان در پیچش کمکی که با IA نشان داده می‌شود، تقریباً در فاز با ولتاژ خط است. این تفاوت در رابطه فازی بین دو پیچش منجر به تفاوت زمانی بین جریان‌های آنها می‌شود. اگرچه تفاوت فازی ϕ کامل ۹۰ درجه نیست، معمولاً حدود ۳۰ درجه است، اما کافی است تا یک میدان مغناطیسی چرخان ایجاد کند. این میدان مغناطیسی چرخان برای آغاز چرخش موتور و امکان عملکرد آن ضروری است.

ویژگی گشتاور-سرعت موتور فاز تقسیم شده که نشان می‌دهد چگونه خروجی گشتاور موتور با سرعت چرخش آن تغییر می‌کند، در زیر ارائه شده است. این منحنی مشخصه اطلاعات باارزشی درباره عملکرد موتور در شرایط مختلف کاری ارائه می‌دهد و برای درک رفتار آن و بهینه‌سازی استفاده از آن در کاربردهای مختلف ضروری است.

در ویژگی گشتاور-سرعت موتور فاز تقسیم شده، n0 سرعت چرخشی را نشان می‌دهد که در آن سوئیچ مرکزی فعال می‌شود. گشتاور آغاز موتور آغاز با مقاومت معمولاً حدود ۱.۵ برابر گشتاور بار کامل است. در حدود ۷۵ درصد سرعت همزمان، موتور می‌تواند گشتاور ماکسیممی در حدود ۲.۵ برابر گشتاور بار کامل بدست آورد. اما باید توجه داشت که در زمان آغاز، موتور جریان قابل توجهی در حدود ۷ تا ۸ برابر مقدار بار کامل مصرف می‌کند.

معکوس کردن جهت موتور آغاز با مقاومت یک فرآیند ساده است. این کار می‌تواند با معکوس کردن اتصال خط یا پیچش اصلی یا پیچش آغاز انجام شود. بسیار مهم است که این معکوس کردن فقط زمانی ممکن است که موتور در حالت سکون باشد؛ تلاش برای معکوس کردن آن در حال حرکت می‌تواند منجر به آسیب مکانیکی و الکتریکی شود.

کاربردهای موتور القایی فاز تقسیم شده

موتورهای القایی فاز تقسیم شده به دلیل قیمت مناسب شناخته شده‌اند. این موتورها برای کاربردهایی که بار آنها را به راحتی می‌توان آغاز کرد، به ویژه وقتی فرکانس عملیات آغاز پایین است، مناسب هستند. به دلیل گشتاور آغاز محدود آنها، این موتورها برای درایوهایی که نیاز به بیش از ۱ کیلووات قدرت دارند، مناسب نیستند. با این حال، آنها در محدوده گسترده‌ای از وسایل خانگی و صنعتی رایج استفاده می‌شوند:

• وسایل خانگی: آنها اجزایی مانند ماشین‌های لباسشویی و مراوح سیستم‌های تهویه هوا را تغذیه می‌کنند و عملکرد صاف این دستگاه‌های ضروری را تسهیل می‌کنند.

• تجهیزات آشپزخانه و تمیزکاری: در آشپزخانه، آنها مخلوط‌کن‌ها را می‌رانند و در کاربردهای تمیزکاری، در پلمپ‌های پوششی زمین استفاده می‌شوند و کارهای روزمره را آسان‌تر می‌کنند.

• مدیریت مایعات و تهویه: بلواها و پمپ‌های مرکزی که برای تهویه و انتقال مایعات در سیستم‌های مختلف ضروری هستند، اغلب از موتورهای القایی فاز تقسیم شده برای عملکرد خود استفاده می‌کنند.

• ابزارهای ماشین‌کاری: این موتورها نیز در ماشین‌های حفاری و دوگردی نقش دارند و به دقت و کارایی فرآیندهای ماشین‌کاری کمک می‌کنند.

به طور خلاصه، موتور القایی فاز تقسیم شده با ویژگی‌های متمایز و کاربردهای عملی خود، همچنان یک عنصر با ارزش در دنیای مهندسی الکتریکی است.