single phase induction motor

نظرية التشغيل

وجد أن محركات الوجه الواحد ذات التيار المتغير لاتستطيع بدء حركتها إذا تم تغذية ملفات الوجه الواحد من مصدر جهد متردد فإن المجال الناشئ عبارة عن مجال فيض ثابت فى الفراغ وبالتالى لاينشأ عنه عزم حركة ، ويمكن تحليل مجال الفيض هذا إلى مركبتين إحداهما تدور فى الاتجاه الموجب والأخرى تدور فى الاتجاه السالب ولهما نفس القيمة ، وبالتالى فإن العزم المحصل فه هذه الحالة يكون صفرا عندما تكون السرعة صفر وعند بدء الحركة فى أى اتجاه فإن العزم الناشئ عن المجال الذى له نفس الاتجاه يزداد مع تناقص عزم المجال المعاكس وبالتالى تستمر الحركة فى هذا الاتجاه ولهذا فإن محرك الوجه الواحد يمكن أن يدور فى كلا الاتجاهين بحسب الحركة الابتدائية . وهكذا نجد أن المحرك الحثى ( الاستنتاجى ) أحادى الوجه لايستطيع بدء حركته من تلقاء نفسه وإذا بدأت حركة العضو الدوار بوسيلة مساعدة ثم أزيلت تلك الوسيلة بعد دورانه . فإن العضو الدوار يستمر فى دورانه فى الاتجاه الذى بدأ فيه . وإذا أوقف المحرك فإنه لايستطيع بدء حركته مرة أخرى إلا عن طريق وسيلة مساعدة .
فعند بدء التشغيل للمحرك يتولد مجال مغناطيسي داخل المحرك نتيجة لمرور التيار الكهربي في كل من ملفات الحركة وملفات البدء. وهذا المجال المغناطيسي يدور ، فيولد تيارا بالتأثير في ملفات العضو الدائر التي تنتج بدورها تبعا لذلك مجالا مغناطيسيا آخر. ثم يتفاعل هذان المجالان المغناطيسيان بطريقة تؤدي إلي دوران المحرك.
وجدير بالذكر أن سرعة المحرك الاستنتاجى (Induction motor) تتوقف علي عدد أقطابه (باعتبار أن التردد ثابت لتيار الخط) ، فإن تغيير سرعة محرك ذو وجه مشطور يستلزم تغيير عدد أقطابه ، وهذا يمكن عمله بعدة طرق. تحتاج إحدى هذه الطرق إلي استعمال ملفات حركة إضافية ، ولا يحتاج الأمر إلي استعمال ملفات بدء أخري. وفى طريقة ثانية نحتاج إلي وحدتين من ملفات الحركة ووحدتين من ملفات البدء .
المحرك ذو مكثف البدء : Starting

هذا النوع من المحركات يعمل بالتيار المتردد ويصنع بأحجام تتراوح بين 1 / 20 من الحصان إلي أكثر من واحد حصان ، ويستعمل علي نطاق واسع لإدارة أجهزة التكييف والغسالات الكهربائية . ومحرك مكثف البدء يشبه محرك الوجه المشطور في تركيبه إلا أن به وحدة إضافية يطلق عليها المكثف حيث يتم توصيله علي التوالي مع ملفات البدء أو الملفات المساعدة ويعمل هذا المكثف على تحسين زاوية الوجه لتقترب من 90 درجة . ويكون المكثف عادة مثبتا بأعلى المحرك ويعطي المحرك ذو المكثف عزم دوران عند بدء حركة أكبر من ذلك الذي يعطيه محرك الوجه المشطور . ويتغذى المحرك ذو المكثف عادة من دائرة إنارة أو دائرة قوي ذات وجه واحد. والمكثفات المستخدمة في هذا النوع من المحركات تكون عادة من المكثفات الورقية أو المشبعة بالزيت الموضوعة في إناء مملوء بالزيت. ويفقد المكثف خواصه المميزة نتيجة لكثرة التشغيل أو السخونة الزائدة أو لأي سبب آخر. ويجب عند بدء استبداله بأخر له نفس السعة تقريبا وإلا فإن المحرك قد لا يستطيع أن يولد عزم الدوران المطلوب عند البدء . ولكي يتولد عزم دوران ابتدائي في محرك ذو مكثف البدء ، ينبغي تكوين مجال مغناطيسي دائر بداخل المحرك.و يستعمل المكثف لكي يساعد التيار في ملفات البدء علي أن يسبق التيار في ملفات الحركة. ويمكن بذلك جعل زاوية إزاحة الوجه الزمني مساوية 90 درجة ، ويكون التيار في ملفات البدء والمكثف متقدما الجهد) أما ملفات الحركة فيكون التيار متأخرا عن الجهد. وينتج عن هذه الحالة تولد مجال مغناطيسي دائر في العضو الثابت ، والذي يعمل علي إنتاج تيار كهربي بالتأثير في ملفات العضو الدائر ، ويؤثر بطريقة تؤدي إلي توليد حركة الدوران في العضو الدائر. وتتوقف سرعة هذا المحرك ، كباقي المحركات ، علي عدد الأقطاب فيه. فكلما زاد عدد الأقطاب قلت السرعة وكلما قل عدد الأقطاب ازدادت السرعة.
المحرك ذو المكثف الدائم ( التشغيل ) : Running
ويتم في هذا النوع من المحركات توصيل الملفات الرئيسية مباشرة لجهد التغذية المتردد ، أما الملفات الإضافية فتكون موصلة علي التوالي مع المكثف. وهنا يجب الإشارة إلي أن كل من المكثف والملف الإضافي يبقي في الدائرة أثناء اشتغال المحرك ولذا أطلق عليه محرك ذو المكثف الدائم ، أي يساعد في عملية البدء للتشغيل ثم يستمر في الدائرة أثناء التشغيل أيضا. وهذا النوع من المحركات ليس به مفتاح طرد مركزى وهذا يعنى استمرار المحرك فى الدوران كمحرك ذو وجهين . ويمتاز هذا النوع من المحركات بهدوء ويسر الدوران نتيجة انخفاض عزمها. وهذا النوع من المحركات يمكن إعداده بسرعات مختلفة قابلة للضبط باستخدام طريقة تقسيم الملفات أو أي منظم لمحول ذاتي.

طرق توصيل محركات الوجه الواحد
v طريقة توصيل محرك الوجه الواحد المزود بمفتاح الطرد المركزى
يتم توصيل طرف تشغيل مع طرف تقويم بطرف من طرفى التغذية . ثم يتم توصيل طرفى مفتاح الطرد المركزى مع الطرفان المتبقيان للتقويم والتشغيل . ثم يتم توصيل الطرف الثانى لطرفى التغذية بطرف مفتاح الطرد المركزى المتصل بالتشغيل .
v طريقة توصيل محرك الوجه الواحد المزود بمفتاح الطرد المركزى ومكثف بدء
يتم توصيل طرف تشغيل مع طرف تقويم بطرف من طرفى التغذية . ثم يتم توصيل طرف من مفتاح الطرد المركزى مع طرف التشغيل والطرف الثانى للمفتاح مع طرف من أطراف المكثف والطرف الثانى للمكثف مع الطرف المتبقى للتقويم . ثم يتم توصيل الطرف الثانى لطرفى التغذية بطرف مفتاح الطرد المركزى المتصل بالتشغيل .
v طريقة توصيل محرك الوجه الواحد المزود بمكثف تشغيل
يتم توصيل طرف تشغيل مع طرف تقويم بطرف من طرفى التغذية . ثم يتم توصيل طرفى المكثف مع الطرفان المتبقيان للتقويم والتشغيل . ثم يتم توصيل الطرف الثانى لطرفى التغذية بطرف المكثف المتصل بالتشغيل .
v طريقة توصيل محرك الوجه الواحد المزود بمكثف بدء ومكثف تشغيل
المحركات ذات العزم العالي تكوم عادة مجهزة بمكثفين أحدهما ذو سعة كبيرة وجهد تشغيله فى حدود 220 فولت ويسمى مكثف البدء ويوصل بالتوالى مع مفتاح الطرد المركزى وملفات البدء وينفصل عن الدائرة بعد ان تصل سرعة المحرك الى 75 % من السرعة المقننة والثانى ذو سعة صغيرة وجهد تشغيله لايقل عن 350 فولت ويوصل بالتوالى مع ملفات البدء ويستمر فى الدائرة أثتاء تشغيل المحرك ويسمى مكثف التشغيل .