ویژگی‌های الکتروموتور تک فاز
موتورهای الکتریکی به ما اجازه می‌دهند انرژی مکانیکی را با ساده‌ترین و کارآمدترین روش به دست بیاوریم. با توجه به تعداد فازهای موردنیاز، می‌توانیم از الکتروموتور تک فاز، دو فاز و سه فاز استفاده کنیم. در این بخش قصد داریم با ویژگی‌های الکتروموتور تک فاز آشنا شویم. الکتروموتورهای تک فاز معمولاً در خانه‌ها، دفاتر، فروشگاه‌ها و شرکت‌های کوچک غیر صنعتی مورداستفاده قرار می‌گیرند. در ادامه ویژگی‌های الکتروموتور تک فاز را بررسی می‌کنیم.
الکتروموتور تک فاز چیست؟
موتورهای الکتریکی تک فاز، نوعی موتور AC هستند که از اصول الکترومغناطیسی برای تولید انرژی چرخشی مفید استفاده می‌کنند. طرز کار الکتروموتورهای تک فاز، شبیه قفس چرخشی سنجاب است. با این تفاوت که کار آن‌ها تا حدودی ساده‌‌تر شده است. واژهی تک فاز، فقط به قدرت ورودی موتور اشاره دارد. بنابراین موتورهای زیادی وجود دارند که از ورودی‌های تک فاز استفاده می‌کنند. الکتروموتورهای تک فاز هم دارای بخش ثابت (استاتور) و هم بخش چرخشی (روتور) هستند. اما این موتورهای الکتریکی فقط از یک سیم‌پیچ در استاتور خود استفاده می‌کنند که تنها یک جریان AC را حمل می‌کند.
مشخصات الکتروموتور تک فاز
همانطور که گفتیم، الکتروموتور تک فاز فقط از یک منبع تغذیه‌ی تک فاز استفاده می‌کنند. این موتورهای الکتریکی دارای دو نوع سیم‌کشی هستند: سیم‌کشی گرم و خنثی. توان این موتورها می‌تواند تا 3 کیلووات برسد که در این صورت، منبع تغذیه به ولتاژهای متفاوتی نیاز خواهد داشت. الکتروموتورهای تک فاز فقط یک ولتاژ متناوب دارند. مدار آن‌ها با دو سیم کار می‌کند و جریانی که از روی آن‌ها عبور می‌کند همیشه یکسان است.
در اکثر موارد الکتروموتورهای تک فاز، موتورهای کوچکی با گشتاور محدود هستند. بااین‌وجود، موتورهای الکتریکی تک فاز، با توان حداکثر 10 اسب بخار هم وجود دارند که می‌توانند بااتصال 440 ولت هم کار کنند. این موتورها به‌جای میدان مغناطیسی چرخشی، یک میدان جایگزین ایجاد می‌کنند. در این صورت، برای راه‌اندازی آن‌ها به یک خازن نیاز است.
الکتروموتور تک فاز چطور کار می‌کند؟
الکتروموتورهای تک فاز هم مثل سایر موتورهای AC از استاتور و روتور استفاده می‌کنند. البته عملکرد آن‌ها خیلی متفاوت است. درواقع کارکرد الکتروموتور تک فاز مانند موتورهای سه فاز است. با این تفاوت که این موتور الکتریکی، تنها از یک فاز استفاده می‌کند.
در موتورهای سه فاز، تفکیک فاز 120 درجه بین سه جریان AC که از سیم‌پیچ‌های استاتور عبور می‌کنند، یک میدان مغناطیسی چرخشی ایجاد می‌کند. اما میدان مغناطیسی که توسط یک فاز ساخته‌شده است، بین دو قطب موتور به ضربان درمی‌آید. زیرا فقط یک جریان AC وجود دارد که دو حالت میدان مغناطیسی را ایجاد می‌کند. جریان AC دارای دو قله‌ی سینوسی است که در آن، میدان‌های مغناطیسی برابر ولی ازنظر جهت‌گیری مخالف همدیگر خواهند بود. در این حالت، تقریباً یک میدان چرخشی ایجاد می‌شود. البته هنوز فرآیند کار موتور الکتریکی کامل نشده است.
برای اینکه حرکت اولیه‌ی روتور انجام شود، باید به آن یک رانش اولیه داده شود یا با استفاده از فاز استاتور، نیرویی خارج از فاز به آن وارد شود. اگر روتور ثابت، از قبل به حرکت درنیامده باشد، تحت تأثیر این میدان مغناطیسی ضربان دار هم قرار نخواهد گرفت. زیرا نیروهای مغناطیسی که به سمت بالا و پایین هستند، یکدیگر را کاملاً خنثی می‌کنند. استارت‌های موتور، با اضافه کردن نفوذ خارج از فاز، یعنی سیم‌پیچ‌های کمکی، خازن‌ها و... این مشکل را حل می‌کنند. سپس یک میدان مغناطیسی شبیه‌سازی‌شده را برای راه‌اندازی موتور ایجاد می‌کنند.
توسعه یک میدان چرخشی در یک ماشین القایی نیاز به مجموعه ای از جریانات جابجا شده در فاز دارد (همانطور که در شکل نشان داده شده است) که در مجموعه ای از سیم پیچ های استاتور جریان دارند و در اطراف محیط استاتور جابجا می شوند. اگرچه این امر در مواردی که منبع تغذیه سه فاز در دسترس است ساده است ، اما اکثر لوازم خانگی تجاری و خانگی فقط یک فاز هستند ، معمولاً با ولتاژ 120 یا 240 ولت. روش های مختلفی وجود دارد که می توان از این منبع تک فاز میدان گردشی لازم را تولید کرد.
تفاوت بین الکتروموتور تک فاز و سه فاز
الکتروموتورهای تک فاز نسبت به الکتروموتورهای سه فاز، به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارند و معمولاً دوام بیشتری هم دارند. موتور الکتریکی تک فاز، معمولاً در دستگاه‌ها و تجهیزاتی که به سطح پایین‌تری از قدرت اسب بخار نیاز دارند و یا در مواردی که موتور الکتریکی سه فاز کارآمد نیست، مورداستفاده قرار می‌گیرند.
موتورهای الکتریکی تک فاز و سه فاز، شباهت‌هایی هم دارند. مانند سیم‌پیچ AC که روی استاتور قرار می‌گیرد و هادی‌های اتصال کوتاه که در روتور استوانه‌ای قرار دارند. بزرگ‌ترین تفاوت بین این دو موتور هم این است که در الکتروموتور تک فاز، فقط یک فاز به استاتور می‌رسد. به همین دلیل هم این موتور، تک فاز نام‌گرفته است. ازآنجایی‌که قدرت الکتروموتورهای سه فاز حدود 150 درصد بیشتر از الکتروموتور تک فاز است، این موتورهای الکتریکی، اغلب بیشتر در صنایع مورداستفاده قرار می‌گیرند.
انواع الکتروموتور تک فاز
بسیاری از معیارهای انتخاب موتورهای AC ، در زمان انتخاب الکتروموتورهای تک فاز هم مورداستفاده قرار می‌گیرند. در ادامه می‌توانید با انواع مختلف موتورهای الکتریکی تک فاز که بر طبق همین اصول کلی دسته‌بندی‌شده‌اند، آشنا شوید.
• موتورهای اسپلیت فاز: در این نوع موتورها، سیم‌پیچ کمکی یا شروع‌کننده، دارای یک مقاومت سری است. در این حالت، مقاومت ظاهری موتور هم بالا می‌رود.
• موتور راه‌انداز خازن: این موتور هم شبیه موتور اسپلیت فاز است. با این تفاوت که در آن، یک خازن به‌صورت سری به سیم‌پیچ کمکی متصل است. می‌توان گفت این مدل از الکتروموتورهای تک فاز، یک نسخه اصلاح‌شده از موتور اسپلیت فاز هستند.
• موتور خازن دائمی: این موتور تک فاز، یک موتور خازنی است که در آن یک خازن ضعیف به‌صورت سری به سیم‌پیچ شروع متصل می‌شود. این نوع الکتروموتور، حتی در زمان شروع به کار هم از مدار خارج نمی‌شود. پس به کلید گریز از مرکز نیاز ندارد.
• موتور خازنی که با خازن شروع به کار می‌کند: این موتور ترکیبی از موتور راه‌انداز خازن و موتور خازن دائمی محسوب می‌شود.
• موتور قطب سایه‌دار یا چاک‌دار: این موتور، از سیم‌پیچ کمکی استفاده نمی‌کند و حتی میدان چرخشی هم ندارد. اما میدانی که در سرتاسر ستونها گسترده شده است، برای هدایت موتور کافی است.
مزیت‌های استفاده از الکتروموتور تک فاز
یکی از مهم‌ترین مزایای الکتروموتورهای تک فاز، هزینه‌ی تولید کم آن‌ها نسبت به سایر مدل‌های موتورهای الکتریکی است. این موتورها، علاوه بر اینکه هزینه‌ی تعمیر و نگهداری خیلی کمی دارند، معمولاً به تعمیر هم نیاز پیدا نمی‌کنند. همچنین کار با آن‌ها بسیار ساده است. اغلب موتورهای الکتریکی سال‌ها دوام می‌آورند و بیشتر خرابی‌های آن‌ها، به خاطر استفاده‌ی نادرست کاربران ایجاد میشوند.
جمع‌بندی
همانطور که ذکر شد، الکتروموتور تک فاز، ازنظر مکانیکی دستگاهی ساده است. این موتور الکتریکیِ کاربردی، اغلب در وسایل خانگی مانند کولر و... به کار می‌رود. این موتورها، علاوه بر سادگی و ارزان بودن، قدرت بالایی دارند و قابل‌اعتماد هستند.