موتورهای تک فاز

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
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
- 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)