موتورهای الکتریکی تک فاز
موتور تک فاز جزء موتورهای الکتریکی پر کاربرد در زندگی انسانها به شمار می‌آیند. اگر نگاهی به اطرافمان بیاندازیم کلی موتور تک فاز به چشمام می‌خورد که هر روزه با آنها کار می‌کنیم. اگر بخوایم تعدادی از موتورهای تک فاز را مثال بزنیم می‌توانیم به موتور کولر، موتور لباسشویی و خیلی موتور تک فاز دیگر اشاره کنیم.
مقدمه
موتورهای الکتریکی تک فاز را طوری طراحی و می‌سازند که با برق ac کار کنند. از کاربرد وسیع‌تر موتورهای تک فاز می‌توان به وسایل الکتریکی مختلف از قبیل ماشین‌های مته، خیاطی، جاروبرقی، تهویه، خدمات خانگی، اداری، کارخانجات، فروشگاه‌ها، ماشین‌های حسابگر، وسائل نقلیه فضایی، هواپیماها نیز اشاره کرد.
اغلب این موتورها با قدرت کسری از اسب بخار ساخته می‌شود. اندازه‌های بزرگتر 5/1، 2، 3 و 5 اسب بخار (لازم به ذکر است که هر اسب بخار تقریبا برابر با 746 وات می‌باشد.) برای ولتاژهای 115 و 220 و حتی برای 440 ولت در اندازه‌های 5/7 و 10 اسب بخار ساخته می‌شود.
نحوه ایجاد میدان دوار در موتور تک فاز
پدیده القا به لحاظ سادگی رتور و حذف کموتاسیون کاربرد ویژه‌ای در موتور تک فاز دارد.
برای راه‌اندازی موتورهای تک فاز روش‌های مختلفی بکار می‌رود.
اصولا مشخصه سرعت گشتاور، قیمت، سرویس آسانتر، کنترل دور و امکان تغییر جهت چرخش موتور تک فاز است که مصرف کننده را در انتخاب و خرید آن به بهترین شکل ممکن یاری می‌کند.
موتورهای تک فاز بجز موتور اونیورسال که توسط جریان هدایتی به آرمیچر کار می کند، بقیه بیشتر بر اساس جریان القایی رتور کار می‌کنند. لذا برای به چرخش درآمدن این موتورها نیز به میدان دوار احساس می‌شود.
در نتیجه در کنار هم به بررسی چگونگی ایجاد میدان دوار می‌پردازیم. اما قبل از شروع بحث خوب به تصویر زیر نگاه کنید:
تحلیل موضوع
اگر در استاتور یک موتور القایی یک دسته سیم پیچ تعبیه کنیم. آن را به جریان متناوب سینوسی وصل کنیم ملاحظه می‌شود که با عبور جریان از این سیم پیچ در نیم سیکل مثبت یک میدان مغناطیسی در موتور تک فاز ایجاد می شود که ساکن است. ولی دامنه آن متغیر بوده و نیم سیکل منفی نیز به همین ترتیب با عبور جریان از داخل سیم پیچ یک میدان مغناطیسی ساکن ایجاد می‌شود که دامنه آن کم و زیاد می‌شود.
اما نسبت به نیم سیکل مثبت این تفاوت را دارد که جای قطب های مغناطیسی تغییر کرده است. منظور از میدان مغناطیسی ساکن آن است که محل قرار گرفتن قطب های N و S در هر دو نیم سیکل روی استاتور در یک مکان قرار دارد.
در حالت فوق اگر در داخل استاتور یک رتور قفسی وجود داشته باشد. در هادی‌های آن جریان القایی به وجود می‌آید ولی گشتاور چرخشی نداریم. چنانچه رتور را به وسیله دست یا هر عامل دیگری در جهتی به چرخش درآوریم. ملاحظه می شود که با حذف عامل گرداننده (مثلا نیروی دست) رتور هم چنان در جهت آن حرکت می‌کند و به چرخش ادامه می دهد.
دانشمندی به‌نام لبلان
این پدیده را دانشمندی بنام لبلان تحت عنوان تئوری دو میدان گردان به این شرح بیان می کند. میدان مغناطیسی ناشی از جریان متناوب تک فاز در داخل استاتور موتور تک فاز با یک سیم پیچ از دو میدان با دامنه برابر تشکیل می‌شود. که با سرعت مساوی درخلاف یکدیگر در حال گردش هستند. به این ترتیب این دو میدان در هر لحظه نتیجه‌ای خواهند داشت که میدان با دامنه متغیر خواهد بود ولی بر روی یک محور ثابت است.
طبق مطالب که خواندید، اگر رتور به گونه‌ای راه‌اندازی شود، که مثلا در جهت عقربه‌های ساعت حرکت کند گشتاور موجود در جهت عقربه‌های ساعت شروع به بیشتر شدن می‌شود. پس در همان موقع، گشتاور موجود در جهت عکس عقربه‌های ساعت شروع به کم شدن می‌کند.
نتیجه گشتاور موتور تک فاز
بنابراین یک مقدار معینی گشتاور خالص در جهت عقربه‌های ساعت وجود دارد که به موتور شتاب داده و سرعت آن را به سرعت کامل خواهد رساند. پس نتیجه میگیریم که برای راه اندازی موتور تک فاز احتیاج به یک راه‌اندازی اولیه داریم.
از طرفی بررسی‌ها نشان می‌دهد که جریان دو فاز با اختلاف فاز 90درجه اگر از دو سیم پیچ استاتور که با هم اختلاف فاز مکانی 90درجه دارند عبور کند، میدان مغناطیسی دواری داخل استاتور ایجاد می‌کند.
نتیجه‌گیری نهایی:
با توجه به مطالب فوق برای راه‌اندازی موتور تک فاز روش‌هایی ابداع شده است. که در اغلب موارد به کمک وسایل و تجهیزاتی جریان تکفاز را به دو جریان با اختلاف فاز 90درجه تبدیل کرده. بعد آن ها را از دو سیم پیچ که با اختلاف مکان 90درجه الکتریکی در استاتور جاسازی شده‌اند عبور می‌دهند.
در اینصورت با بوجود آمدن میدان دوار رتور به گردش در می‌آید. پس از به گردش در آمدن رتور معمولا یکی از سیم پیچ ها را از مدار خارج می‌کنند. و از آن به بعد موتور به صورت تک فاز به کار خود ادامه می‌دهد. برای ایجاد اختلاف فاز و بوجود آوردن جریان دو فاز و همچنین بیرون بردن یک سیم پیچ، روش‌های مختلفی بوجود آمده است. به همین خاطر نیز موتور تک فاز از تنوع زیادی برخوردار است.
