بررسی موتورهای سه‌فاز و تک‌فاز در ماشین‌های نجاری

 کمتر ماشین نجاری وجود دارد که به‌نوعی از موتورهای الکتریکی در آن استفاده نشده باشد. در این نوشته به برتری‌ها و کاستی‌های موتورهای سه‌فاز و تک فاز نسبت به یکدیگر خواهیم پرداخت و این دو را بررسی و مقایسه می‌کنیم.

 قبل از ورود به مبحث موتورها توضیحی کوتاه از مفهوم واژه‌های سه‌فاز و تک فاز و فرایند تولید آن‌ها بیان می‌کنیم.

 

برق سه فاز چیست؟

انرژی الکتریکی در نیروگاه ها و به صورت سه فاز از نیروگاه تولید می شود. این انرژی پس از فرایند افزایش ولتاژ منتقل و با کاهش دوباره آن (توسط پست های سوئیچینگ) در شبکه مصرف کننده توزیع می شود.

به بیانی ساده تر سه فاز تشکیل شده از سه خط با ولتاژهایی برابر که در نیروگاه ها به صورت مستقیم و به همین گونه تولید می شود.

 

 

 اگر نگاهی به تیرهای برق کوچه و خیابان انداخته باشیم. تیرهایی بلندتری با سه رشته سیم می‌بینیم. این سه رشته سیم ولتاژی سه‌فاز با مقدار ۲۰.۰۰۰ ولت دارند که پس از کاهش توسط ترانس به سه فاز ۴۰۰ ولتی تبدیل خواهد شد که در کارگاه استفاده می‌کنیم.

 تیر برق‌های کوتاه‌تر با ۵ رشته سیم را می‌توانیم آخرین واحد توزیع برق بنامیم. این همان سیم‌هایی هست که برق سه فاز یا تک فاز کارگاه و خانه شما را تأمین می‌کنند.

 این ۵ رشته سیم را از بالا و به ترتیب ۱. سیم نول (زمین) ۲. سیم فاز اول (برق روشنایی معابر) ۳. سیم فاز اول (رشته ۲ و ۳ اختلاف ولتاژی با هم ندارند) ۴. فاز دوم ۵. فاز سوم نام‌گذاری می‌کنیم.

 بنابراین وقتی شما برق سه فاز در کارگاه خود دارید؛ یعنی یک کابل چهار رشته از تابلو برق اصلی کارگاه شما به سه رشته سیم ۳، ۴، ۵ برای فاز و به سیم ۱، برای نول به نزدیک‌ترین تیر برق یا تابلو توزیع وصل شده است.

 به بیانی دیگر در خطوط سه فاز (صنعتی و نیمه صنعتی و کارگاهی) ولتاژ بین هر یک از فاز ها ۳۸۰ ولت (این مقدار محاسباتی هست؛ ولی در عمل حدود ۴۰۰ ولت هست) و ولتاژ بین هر فاز و نول (زمین) ۲۲۰ ولت هست.

 

برق تک فاز چیست؟

برق تک فاز از کنار هم قراردادن نول و یکی از فازها (یکی از فاز های سه رشته فاز) به دست می‌آید. پس در برق تک فاز یک‌فاز و یک نول داریم. نول به زمین وصل بوده و خنثی و بدون برق است و فاز به شبکه وصل بوده و برق دار هست. مقدار این ولتاژ ۲۲۰ ولت هست (در کشورهایی استاندارد ۱۰۰ تا ۱۲۷ ولت و از ۲۲۰ تا ۲۴۰ ولت وجود دارد)

 

موتور الکتریکی القایی چیست؟

 موتور الکتریکی یک مکانیسم برای تبدیل برق به حرکت دورانی (موتور خطی نیز وجود دارد) است. یک موتور الکتریکی بر مبنای تولید میدان الکتریکی و عکس‌العمل ناشی از القای آن تولید حرکت می‌کند.

 از جمله پرکاربردترین موتورهای رایج در ابزار و ماشین‌آلات صنایع چوب می‌توان به موتورهای یونیورسال، براشلس، استپر، سروو، موتورهای دینامی تک فاز و سه فاز و… اشاره نمود.

 

 موتورهای سه فاز و تک فاز در ماشین‌های نجاری که به دینامی هم مشهور شده‌اند از رایج‌ترین موتورهای در این صنعت هستند. تک فاز یا سه فاز نامیدن یک موتور در واقع اشاره‌ای است به منبع تغذیه آن. به این معنی که موتور تک فاز برای راه‌اندازی نیاز به برق تک فاز و موتور سه فاز نیازمند منبع برق سه فاز است.

 موتورهای تک فاز و سه فاز مشهور به دینامی در زبان تخصصی خود موتورهای القایی نامیده می‌شوند. موتورهای القایی از یک استاتور (قسمت ثابت یا بدنه موتور) با شیارهایی برای قرارگرفتن کلاف‌ها و یک روتور (قسمت گردان) تشکیل شده‌اند. روتور در این نوع معمولاً از نوع بدون سیم پیچی یا قفس سنجابی است.

 

موتور سه فاز چه برترهایی نسبت به نوع تک فاز آن دارد؟

ساختمانی ساده با استهلاک بسیار پایین

موتور های سه فاز ساختمانی بسیار ساده دارند. می توان گفت ساده‌ترین موتوری هست که بشر تا کنون ساخته است. موتور سه فاز به دلیل همین ساختمان ساده استهلاک بسیار پایینی دارد و تعمیر و نگهداری آن ساده تر است. همکارانی که در کارگاه خود دستگاهی با موتور سه فاز دارند حتماً این تفاوت را تصدیق خواهند کرد.

سادگی موتور های سه فاز القایی به قدری هست که شرکت بزرگی مانند تسلا در ماشین های برقی خود از این نوع موتور استفاده می کند.

 

بدون نیاز به راه اندازی اولیه

 موتورهای سه فاز القایی بر خلاف عمو زاده‌های تک فاز خود نیاز به هیچ‌گونه مکانیسمی برای راه‌اندازی نداشته و خود راه‌انداز هستند.
به دلیل وجود سه فاز مجزا با مقدار عددی یکسان و اختلاف‌فاز زمانی ۱۲۰ درجه‌ای در یک موتور سه فاز برآیند نیروها جهت گرداندن محور موتور همیشه یک عدد مثبت است؛ بنابراین نیازی به راه‌اندازی اولیه موتور بر خلاف موتورهای تک فاز نیست.

کارایی بالاتر و قیمت ارزان‌تر

موتورهای سه فاز گشتاور اولیه و گشتاور نقطه کار بیشتری نسبت به موتورهای هم رده تک فاز خود دارند. به بیانی ساده‌تر یک موتور سه فاز با مشخصاتی برابر با نوع تک فاز خود؛ حجم، وزن و در نتیجه قیمتی کمتر خواهد داشت.

 

کاستی های موتور سه فاز چیست؟

 شاید بتوان بزرگ‌ترین کاستی موتور سه فاز القایی را نیازمند بودن آن به منبع برق سه فاز دانست. باتوجه‌به برخورداری مصرف‌کنندگان خانگی از برق تک فاز و عدم دسترسی همگانی و آسان به برق سه فاز امکان استفاده از این موتورها محدود به کارگاه‌ها و صنایع شده است.

 همچنین موتورهای سه فاز القایی نیاز به سیستم راه‌اندازی و محافظتی گران‌تری نسبت به انواع تک فاز دارند. در اندازه‌های برابر تابلو برق موتور سه فاز گران‌تر از تابلو برق نوع تک فاز آن است.

مزایای موتور های تک فاز چیست؟

بزرگ‌ترین مزیت موتورهای تک فاز القایی در مقایسه به سه فاز القایی امکان استفاده همگانی‌تر آن است. همچنین موتورهای تک فاز برای راه‌اندازی یا محافظت تابلو برق ارزان‌تری نیاز خواهند داشت.

 

کاستی های موتور های تک فاز چیست؟

 در مقایسه با موتور سه فاز القایی حجم و وزن بالاتر و قیمت بیشتری دارند. موتورهای تک فاز القایی بر خلاف نوع سه فاز خود راه‌انداز نبوده و نیاز به یک سیستم جانبی برای راه اندازی اولیه موتور دارند.

 موتورهای تک فاز القایی به دلیل داشتن همین سیستم راه‌انداز استهلاک بیشتری دارند. تجربه نشان داده در ماشین‌های نجاری دارای موتور تک فاز خازن یا سیم‌پیچ راه‌انداز این موتورها هر از چند گاهی سوخته و نیاز به سیم‌پیچی دوباره تمام موتور خواهیم داشت که نسبت به موتورهای سه فاز استهلاک را بسیار بالاتر خواهند برد.

 موتور تک فاز القایی در اندازه برابر دارای گشتاور راه اندازی و گشتاور کار پایین‌تری نسبت به تک فاز هستند. هنگام کار صدای بیشتری تولید کرده و نرمی کار موتورهای سه فاز را ندارند.

 پ.ن: گشتاور هیچ رابطه‌ای به تعداد دور موتور نداشته و از جنس نیرو است. می‌توانیم به‌صورت ساده معادل باقدرت محور موتور برای به حرکت در آوردن بار روی آن قرار دهیم. هر چه عدد گشتاور بیشتر باشد آن موتور قدرت بیشتری در چرخاندن محور موتور دارد. گشتاور مانند نیرویی است که به پدال دوچرخه وارد می‌کنیم.

 

تشخیص موتور تکفار و سه فاز

در بسیاری از ماشین های نجاری از نخستین پرسش های خریدار در مواجهه با موتور های القایی استفاده شده در آن تک فاز یا سه فاز بودن موتور است.

 

تشخیص ظاهری موتور های القایی تک فاز

 موتورهای تک فاز و سه فاز در ظاهر شبیه به هستند؛ اما با اندکی تفاوت! موتورهای تک فاز باتوجه‌به نیاز به راه‌انداز که معمولاً در ماشین‌های نجاری از نوع خازنی است، یک یا دو خازن استوانه‌ای‌شکل در بیرون پوسته موتور قرار دارد.

 در نمونه‌های کوچک‌تر موتورهای تک فاز القایی این خازن می‌تواند در جعبه کلم موتور نیز جاگذاری شود.

 پ.ن: راه اندازی خازنی در دو نوع تک خازن و دو خازنی وجود دارد. همچنین خازن می‌تواند دائم کار بوده و در مدار باقی بماند یا اینکه پس از راه اندازی توسط سوئیچ‌های گریزازمرکز از مدار جدا شود. در نظر داشته باشید جنس این دو خازن متفاوت بوده و در صورت استفاده هر یک جای دیگر خازن داغ شده و خطر انفجار خواهد داشت.

 موتورهای تک فاز با راه اندازی فاز شکسته و یا انواع قطب چاک‌دار فاقد خازن هستند؛ اما باتوجه‌به کاستی‌هایی که دارند در ابزار نجاری استفاده نخواهند شد.

 ترفند دیگر تشخیص تک فاز بودن یک موتور القایی توجه به کابل تغذیه آن است. کابل تغذیه موتورهای تک فاز، تک زوج و شامل حداقل دو عدد سیم برای فاز و نول موتور است. طبق استاندارد ایمنی این کابل باید شامل سه سیم باشد. دو سیم برای فاز و نول و سیمی دیگر با رنگ ترکیبی سبز و زرد برای اتصال بدنه و جهت اتصال به سیستم ارتینگ وجود دارد.

 موتورهای تک فاز در مقایسه با سه فاز هنگام کار صدای بیشتری تولید می‌کنند که در صورت قرارگرفتن کنار یکدیگر و مقایسه دقیق کاملاً محسوس خواهد بود.

 

تشخیص ظاهری موتور های القایی سه فاز

 موتورهای سه فاز فاقد سیستمی جهت راه اندازی هستند و بر خلاف نوع تک فاز اشاره شده خازن یا عنصر اضافی دیگری روی بدنه ندارند.

 موتورهای سه فاز دارای حداقل یک کابل ورودی سه‌تایی جهت تغذیه هستند. این سه به فاز های R,S,T موتور متصل خواهند شد. در صورت استفاده از همان کابل برای سیستم ارتینگ از کابل دو زوج (۴ سیم) استفاده می‌شود.

 معمولاً موتورهای کمتر از ۳ اسب بخار سه فاز دارای یک کابل برای تغذیه موتور هستند و بزرگ‌تر از آن دو کابل جهت مصرف دستگاه دارند (جهت راه اندازی ستاره مثلث).

 در نمونه‌های دیگر موتورهای القایی سه فاز می‌توانید سه یا حتی چهار کابل تغذیه ببینید. معمولاً موتورهایی مانند دالاندر این‌گونه طراحی می‌شوند. موتورهای سه فاز دارای تابلو برق پیچیده‌تر و گران‌تری نسبت به انواع تک فاز خود هستند که می‌تواند از راه‌های تشخیص آن باشد.

 

 

پلاک در موتور های القایی

علاوه بر مطالب اشاره شده در بالا، بهترین و استانداردترین روش ممکن برای شناخت یک موتور توجه به پلاک مشخصات موتور القایی است.

 

 

 

این پلاک به‌صورت فلزی و پرچ شده روی موتور قرار می‌گیرد (در مدل‌های کوچک تک فاز ممکن است پلاک نداشته و زیر درب جعبه کلم موتور مشخصات و دیاگرام موتور چاپ یا حک شده باشد).

 

 

لطفا پرسش ها و تجریبات خود با موضوع موتورهای سه فاز و تک فاز در ماشین هاین نجاری را در دیدگاه های این مطلب بیان کنید.

 

منبع: آیچوب