الکترونیک

آموزش ترسیم سیم پیچی موتورهای الکتریکی

مدیرژانویه 2, 2019

3 1,765 خواندن این مطلب 40 دقیقه زمان میبرد

ما هرچه قدر هم ترسیم سیم پیچی موتور ها را به خوبی بیان نماییم باز شما نخواهید توانست در عمل یک موتور را سیم پیچی نمایید، چرا که نقشه کشی تنها بیان یک سری معادلات نیست بلکه یک مهارت هست و برای انجام درست آن شما به کار یدی نیاز دارید پس حتما سعی کنید به صورت دوره ای کوتاه زیر دست یک استادکار ماهر این مهارت را به خوبی فراگیرید.

در ادامه آموزش، برای فهم بهتر مسائل سعی کرده ایم ابتدا با مثال هایی ساده موضوع را شرح دهیم و در پایان آموزش، مثالی کاربردی نیز داشته باشیم.

مشخصات لازم برای طراحی و سیم پیچی موتور

برای محاسبه و سیم پیچی یک موتور معلومات زیر مورد نیاز می باشد که از روی پلاک و پوسته موتور و یا با توجه به نیاز از طریق محاسبه بدست می آید.

تعداد شیار های استاتور

که آنرا با z نشان داده و از روی پوسته موتور قابل شمارش می باشد.

تعداد فازها

موتورهای که در صنعت استفاده می شوند معمولا بصورت یکفاز و سه فاز می باشند که تعداد فاز ها را با m نشان می دهند.

تعداد قطبهای موتور

(۲p) تعداد قطبهای موتور را می توان از رابطه زیر بدست آورد. $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image001.png$ $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image002.png$

و رابطه فوق n_s دور سنکرون سیدان استاتور می باشد که مقدار آن از دور موتور که n_r بر روی پلاک موتور نوشته میشود کمی بیشتر است.

گام قطبی y

که عبارتست از فاصله بین مرکز و قطب غیر هم نام مجاور بر حسب تعداد شیار، گام قطبی را میتوان از رابطه $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image003.png$ بدست آورد.

گام سیم بندی y_z

عبارتست از فاصله بین دو بازوی یک کلاف بر حسب تعداد شیار.

تعداد شیار زیر هر قطب مربوط به هر فاز

حداقل تعداد کلافها برای ایجاد یک جفت قطب در جریان متناوب به اندازه تعداد فازها می باشد اگر بخواهیم در یک ماشین تعداد قطبها از ۲ بیشتر شده و برابر با ۲p باشد در این صورت حداقل تعداد کلافهای لازم برابر با p.m بوده و چون در سیم پیچی یک طبقه هر کلاف دو شیار را پر می کند بنابراین حداقل تعداد شیار های لازم برای تشکیل ۲p قطب توسط m فاز برابر خواهد بود با:

Z_min= 2p* m

همانطور که ذکر شد این تعداد شیار، حداقل تعداد شیار های لازم بوده و در هر یک از قطبها یک شیار به هر فاز اختصاص می یابد، اما اگر هر یک از بازوهای کلافها را در چندین شیار مجاور هم پخش نموده و تعداد این شیارها را که عبارت است از تعداد شیار زیر هر قطب مربوط به هر فاز و آن را با q_l نشان می دهند.

در این صورت تعداد شیارهای لازم برای تشکیل ۲p قطب توسط m فاز برابر خواهد بود با:

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image004.png$

بدین ترتیب با مشخص بودن تعداد شیارها و تعداد قطبها، می توان مقدار q را بدست آورد.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image005.png$

در صورتیکه q عدد صحیح ۱، ۲، ۳ و… باشد سیم پیچی با شیار کامل و اگر یک عدد کسری باشد سیم پیچی با شیار کسری نامیده می شود.

تعداد کلافهای لازم برای هر فاز

چون در سیم پیچ های هر یک از فازهای ماشین الکتریکی، باید ولتاژهای یکسان القا شود و یا اینکه این سیم پیچ ها باید به ولتاژهای برابر اتصال یابند لذا باید تعداد کلافهای هر یک از فازها با یکدیگر برابر بوده و همچنین مجموع تعداد حلقه های کلاف هر فاز نیز یکسان می باشد.

تعداد کلافهای مربوط به هر فاز باید یک عدد صحیح مثلا ۱، ۲، ۳ و… باشد چون در سیم پیچی یک طبقه هر یک از شیارها توسط بازوی کلاف پر می شود بنابراین هر کلاف دو شیار را پر می کند لذا برای m فاز رابطه زیر برقرار خواهد بود.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image006.png$

که در این رابطه $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image007.png$ تعداد کلافهای هر فاز در سیم پیچی یک طبقه بوده و برابر با عدد صحیح و بدون اعشاری $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image008.png$ می باشد.

اگر در یک استاتور به جای سیم پیچی یک طبقه از سیم پیچی دو طبقه استفاده شود چون تعداد دور هر کلاف در این حالت نصف حالت یک طبقه بوده و در عوض هر شیار توسط دو بازوی دو کلاف مختلف پر می شود لذا تعداد کلافهای مربوط به هر فاز نیز دو برابر تعداد کلافهای در سیم پیچی یک طبقه شده و مقدار آن، ۲ برابر است.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image009.png$

شیارهای استاتور توسط کلافهای مربوط به تمام فازها پر می شوند هر چند کلاف از یک فاز با یکدیگر تشکیل یک گروه کلاف را می دهند و بازه های دو طرف هر گروه کلاف نیز در دو قطب مخالف (در یک جفت قطب) قرار می گیرند بنابراین تعداد گروه کلافهای مربوط به هر یک از فازها در سیم پیچ یک طبقه برابر با تعداد جفت قطبها می باشد.

به عبارت دیگر در هر جفت قطب مجموعا mⁿ گروه کلاف و در مجموع برای ۲p قطب تعداد m.p گروه کلاف لازم می باشد.

اگر سیم پیچی یک طبقه سه فازه باشد در این صورت مجموع گروه کلافهای لازم برای سه فاز ۵/۱ برابر تعداد قطبها خواهد بود.

در ادامه بخوانید کتاب سیم پیچی موتورهای تک فاز

زاویه الکتریکی بین دو شیار مجاور ( $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image010.png$ )

محیط یک دایره ۳۶۰ درجه هندسی می باشد و چون استاتور نیز به صورت یک دایره می باشد لذا زاویه هندسی بین دو شیار مجاور هم برابر با $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image011.png$ درجه می شود.

در یک سیم پیچی سه فازه دو قطب هر قسمت از گروه کلافهای مربوط به هر $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image012.png$ محیط استاتور یعنی ۶۰ دجه هندسی را پر می کند یا به عبارت دیگر هر قطب که ۱۸۰ درجه الکتریکی می باشد به اندازه ۱۸۰=۶۰۳ درجه هندسی را در بر می گیرد اما اگر تعداد قطبها بیشتر از دو باشد زاویه هندسی مربوط به هر قطب کمتر از ۱۸۰ درجه می شود مثلا اگر استاتور ۶ قطب سیم پیچی شود فقط ۲۰ درجه از محیط استاتور توسط یک سمت هر گروه کلاف هر فاز پر می شود و یا اینکه هر قطب ۱۸۰ درجه الکتریکی می باشد در $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image012.png$ محیط استاتور و یا ۶ درجه هندسی جای می گیرد یعنی هر $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image013.png$ از محیط استاتور معادل ۱۸۰ درجه الکتریکی و کل محیط استاتور معادل ۱۰۸۰/۱۸۰۶ درجه الکتریکی می باشد.

بنابراین زاویه الکتریکی محیط استاتور بر خلاف زاویه هندسی یک عدد ثابت نبوده و بستگی به تعداد قطبهای ماشین دارد بطوریکه اگر ماشین دو قطب باشد زاویه الکتریکی محیط استاتور برابر با $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image014.png$ درجه الکتریکی خواهد بود. (۷۲۰=۱۸۰*۴) بدین ترتیب مشاهده می شود که در هر حالت می توان زاویه الکتریکی کل را از رابطهp $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image014.png$ بدست آورد در این صورت بر خلاف زاویه هندسی بین دو شیار مجاور که همیشه ثابت است زاویه الکتریکی بین دو شیار مجاور بستگی به مقدار قطبها داشته و از رابطه زیر بدست می آید.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image015.png$

شیار شروع فازهای R و S و T

شروع فازها در یک سیم پیچی نرمال همیشه می تواند بدون وابستگی به تعداد قطبها روی یک جفت قطب ۳۶۰ درجه الکتریکی تقسیم شود.

در جریان سه فاز، بین هر دو فاز ۱۲۰ درجه الکتریکی اختلاف فاز می باشد لذا شروع فاز S باید از شیاری انتخاب شود که نسبت به فاز R به اندازه ۱۲۰ درجه الکتریکی ( $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image016.png$ شیار) و شروع فاز T نیز نسبت به شروع S به اندازه ۱۲۰ درجه الکتریکی (و یا نسبت به شروع فاز R به اندازه $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image017.png$ شیار) فاصله داشته باشد.

می توان در هر قطب تنها شروع یک فاز را نیز قرار داد مثلا می توان شروع فاز R را از شیار یک در قطب اول و شروع فاز T را از ۲۴۰ درجه بعد از آن در قطب دوم شروع فاز S را نیز از ۲۴۰ درجه بعد از شروع فاز T و در قطب سوم قرار داد.

ولتاژ کار موتور

عبارتست از ولتاژ بین دو فاز شبکه که باید موتور به آن ولتاژ اتصال یابد این ولتاژ به همراه نوع اتصال بر روی پلاک موتور نوشته می شود و یا با توجه به محل استفاده بدست می آید و در صورتیکه بر روی پلاک موتور سه فاز نوشته شده باشد ( $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image018.png$ ) بدین معنی است که سیم پیچهای هر فاز موتور حداکثر ولتاژ ۲۲۰ ولت را می توانند تحمل نمایند و در صورتیکه اتصال سیم پیچها به صورت ستاره بسته شود می توان آنرا به شبکه ۳۸۰ ولتی اتصال داد.

قدرت نامی موتور

توان مکانیکی یا خروجی موتور (P₂) در حالت کار نامی روی پلاک موتور بر حسب کیلووات (kw) و یا اسب بخار (P_s) نوشته می شود که از روی آن می توان قدرت ورودی موتور را حساب نمود.

با توجه به قدرت ورودی ولتاژ نامی می توان جریان هر یک از سیم پیچها را حساب نمود و از روی آن قطر سیم را بدست آورد.

جریان خط

جریان خط نیز بر روی پلاک موتور نوشته می شود و یا از طریق محاسبه بدست می آید و با توجه به آن می توان جریان هر یک از سیم پیچها را بدست آورده و همچنین وسایل حفاظتی مناسبی را برای موتور بکار گرفت.

فرم کلافهای سیم پیچی

کلافهای یک گروه می توانند در اندازه های مساوی و یا در اندازه های نامساوی پیچیده شوند که به حالت اول سیم پیچی زنجیری و به حالت دوم سیم پیچی متحدالمرکز گرفته می شود.

سیم پیچی متحدالمرکز

سیم پیچی متحدالمرکز گام کلافهای مربوط به هر گروه کلاف با یکدیگر تفاوت داشته و هر کلاف بزرگ کلاف کوچکتر را احاطه می کند بدین ترتیب در یک گروه کلاف گام کلاف بزرگ از گام کلاف قبلی خود به اندازه دو شیار بیشتر می باشد.

شکل زیر سه کلاف را به صورت متحدالمرکز نشان می دهد.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image019.jpg$

در این شکل هر سه کلاف با یکدیگر سری شده و مجموعا یک گروه کلاف را تشکیل می دهد.

اتصال موازی کلافهای یک گروه کلاف، بخاطر مساوی نبودن طول حلقه کلافها صحیح نمی باشد اما می توان گروه کلافهای یک فاز را با یکدیگر موازی نمود که از آن در موتورهای با قدرت زیاد و ولتاژ کم استفاده می شود در این نوع سیم پیچی برای پیچیدن کلافهای یک گروه کلاف باید از قالبهای نامساوی استفاده نمود.

سیم پیچی زنجیره ای

سیم پیچی زنجیری یا با گام مساوی به نوعی سیم پیچی گفته می شود که در آن تمام کلافهای یک گروه کلاف در نتیجه تمام کلافهایی که در داخل شیار های استاتور جای می گیرند به یک اندازه باشند برای پیچیدن این کلافها از یک قالب (یا قالبهای یک اندازه) استفاده می شود.

به علت مشابه بودن کلافها با یکدیگر زمان لازم برای تهیه قالب و پیچیدن و جا زدن کلافها در داخل شیارها کمتر از حالت متحدالمرکز می باشد علاوه بر آن طول متوسط کلاف نیز در این نوع سیم پیچی کوتاه تر از نوع متحدالمرکز می باشد و به همین جهت در مصرف سیم نیز صرفه جویی شده و اقتصادی تر می باشد.

امکان اتصال موازی کلافهای هر گروه کلاف و یا هر چند کلاف با یکدیگر نیز در این حالت وجود دارد. در سیم پیچی زنجیری پیشانی کلافهای فازهای مختلف در پیرامون استاتور از روی یکدیگر عبور نموده و برای جلوگیری از اتصال کوتاه بین آنها باید حتما بخوبی از یکدیگر عایق شوند اشکال زیر اتصال سه کلاف را به صورت زنجیری به یکدیگر را نشان می دهد.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image020.jpg$

در رسم دیاگرام گسترده این نوع سیم پیچی کلافها را به هر دو صورت می توان نشان داد.

برای سیم پیچی یک موتور باید ابتدا دیاگرام گسترده سیم پیچی را رسم نموده و سپس با کمک آن استاتور را سیم پیچی کرده، برای ترسیم دیاگرام گسترده سیم پیچی روشهای متفاوتی وجود دارد که نتیجه نهایی تمام روشها یکسان بوده و به کمک آن یک سیم پیچی کاملا متقارن و یا در حد قابل قبول بدست می آید در هر یک از این روشها سعی می شود که شیارهای استاتور توسط سه دسته سیم پیچ مساوی پر شده و طریق صحیح به یکدیگر اتصال یابند تا حتی الامکان یک میدان دوار متقارن بوجود آید.

گاهی می توان با بکارگیری چند قاعده ساده و یا با استفاده از یک جدول به این هدف دست یافت اما گاهی نیز باید از روشهای خاصی استفاده نمود و دیاگرام گسترده مطلوب را رسم نمود.

روش استفاده از جدول شیارها

موتورهای با شیار کامل یک طبقه

در صورتیکه تعداد شیارهای هر فاز زیر هر قطب یعنی q عدد صحیح و بدون اعشاری (۱ و ۲ و ۳ و…) باشد سیم پیچی با شیار کامل نامیده می شود.

در سیم پیچی یک طبقه تعداد کلافهای بکار رفته در موتور $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image021.png$ و تعداد کلافهای مربوط به هر فاز برابر با $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image022.png$ و تعداد گروه کلافهای مورد استفاده برای هر سه فاز یک و نیم برابر تعداد قطبها می شود که باید در شیارهای استاتور به طور صحیح جای گیرند.

محل قرار گرفتن گروه کلافهای مربوط به هر یک از فازها را می توان با استفاده از جدول شیارها بدست آورد.

مثال

استاتوری دارای ۲۴ شیار بوده و باید بصورت سه فاز ۴ قطب، یک طبقه سیم پیچی شود برای تر سیم دیاگرام گسترده این استاتور به روش زیر عمل می کنیم؛

در سیم پیچی یک طبقه کلافها به صورت متحدالمرکز یا زنجیری می توانند پیچیده شوند در هر صورت گام قطبی برابر است با:

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image023.png$

سپس هر شش شیار تشکیل یک قطب را می دهند و باید توسط سه فاز پر شوند بنابراین:

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image024.png$

چون q عدد صحیحی است بنابراین سیم پیچی با شیار کامل می باشد در اینجا q=2 بدین معنی است که هر گروه کلاف از دو کلاف تشکیل شده است.

یک روش ساده برای پیدا کردن شیارهای مربوط به شروع هر فاز استفاده از زاویه الکتریکی بین هر دو شیار می باشد در این مثال زاویه الکتریکی بین دو شیار مجاور برابر است با:

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image025.png$

اگر شروع فاز R از شیار یک باشد شروع فاز S از شیار $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image026.png$ و شروع فاز T نیز از شیار $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image027.png$ خواهد بود.

شروع فازها از شیارهای دیگر که در قطبهای مخلتف قرار گرفته باشند نیز می توانند باشد مثلا شروع فاز R از شیار یک و شروع فاز T از شیار ۹ و شروع فاز S از شیار ۱۷ (۲۴۰ – درجه بعد از فاز T) باشد.

بدین ترتیب در مورد فاز R چون تعداد شیارها زیر هر قطب مربوط به هر فاز برابر با ۲ می باشد بنابراین شیار شماره ۱ و ۲ باید توسط بازوی کلاف مربوط به فاز R پر شود.

دو شیار ابتدای قطب بعدی یعنی شیارهای ۷=۶+۱ و ۸=۶+۲ نیز مربوط به فاز R می باشد به همین ترتیب دره ر قطب باقی مانده نیز شیارهای مربوط به فاز R عبارت خواهند بود از شیارهای ۱۳=۶+۷ و ۱۴=۶+۸ در قطب سوم و شیارهای ۱۹=۶+۱۳ و ۲۰=۶+۱۴ در قطب چهارم پس شیارهای (۲-۱) و (۸-۷) و (۱۴-۱۳) و (۲۰-۱۹) متعلق به فاز R می باشد.

شروع فاز S نیز همانطور که توضیح داده شد از شیار شماره ۵ بوده و شیارهای مربوط به آن در هر چهار قطب عبارتند از:

(۶-۵)، (۱۲-۱۱)، (۱۸-۱۷)، (۲۴-۲۳)

در مورد فاز T نیز که شروع آن از شیار ۹ می باشد می توان شیارهای مربوط به آنرا به ترتیب (۱۰-۹)، (۱۶-۱۵)، (۲۲-۲۱) و (۴-۳) نوشت.

با مشخص شدن شیارهای مربوط به هر سه فاز می توان آنها را مطابق جدول زیر مرتب نمود.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image028.jpg$

باکمی دقت در اعداد جدول مشاهده می شود که اگر محل ستون مربوط به فاز S را با ستون مربوط به فاز T عوض نمائیم به راحتی می توانیم جدول فوق را که شیارهای مربوط به هر یک از فازها را مشخص می کند تنها با داشتن q=2 به ترتیب از یک تا ۲۴ بصورت زیر بنویسیم.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image029.jpg$

در این جدول اعداد به ترتیب از یک تا ۲۴ در چهار سطر (۲p=4) نوشته شده اند هر یک از این سطرها مشخص کننده یک قطب می باشد.

به عنوان مثال اگر سطر اول و سوم نشان دهنده قطب N باشند سطرهای دوم و چهارم نشان دهنده قطب S خواهند بود.

با توجه به ستون مربوط به R در جدول مشاهده می شود که در شیارهای ۲-۱ و ۱۴-۱۳ باید جهت جریان هم جهت و مثلا به سمت بالا و در شیاهای ۸-۷ و ۲۰-۱۹ به سمت پایین باشد تا قطب N و S تشکیل شود.

در مورد بقیه فازها نیز به همین ترتیب شیارهای هم جهت مشخص می شود و می توان با ترسیم بازوها در شیارها و مشخص کردن جهت جریان در آنها قطبها را مشخص نمود ترسیم کلافها نیز با توجه به نوع گروه کلاف یعنی متحدالمرکز بودن یا زنجیری بودن آنها انجام می گردد برای این منظور می توان پس از مشخص کردن جهت جریان در شیارها دو بازوی غیر هم جهت نزدیک به هم مربوط به یک فاز را به طریقی به یکدیگر وصل نمود که گروه کلاف متحدالمرکز یا زنجیری ایجاد شود و در عین حال پیشانی کلافها نیز در طبقات کمتری قرار بگیرند و حتی الامکان گروه کلافهای هر سه فاز دارای اندازه یکسانی باشند.

در شکل $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image030.png$ صفحات بعدی ابتدا اولین گروه کلاف را در شیارهای (۲-۱) و (۸-۷) به طریقی رسم می کنیم که کلاف کوچکتر در شیارهای (۷-۲) و کلاف بزرگتر در شیارهای (۸-۱) واقع شوند پس از آن گروه کلاف دوم را در شیارهای (۱۶-۹) و (۱۵-۱۰) که مربوط به فاز سوم T می باشد مجاور گروف کلاف اول ترسیم نموده و به همین ترتیب گروه کلاف سوم را در شیارهای (۲۴-۱۷) و (۲۳-۱۸) که مربوط به فاز دوم S می باشد در مجاورت گروه کلاف دوم رسم می نامیم بدین ترتیب سه گروه کلاف به اندازه مساوی در مجاورت یکدیگر رسم شده و پیشانی این سه گروه کلاف نیز در یک ردیف (یک طبقه) قرار می گیرند.

برای ترسیم بقیه دیاگرام نیز باید گروه کلافها را به طریقی در ۱۲ شیار باقی مانده قرار دهیم که گام آن مشابه گام کلافهای قبلی بوده و کوتاهترین مسیر نیز طی شود. برای این منظور باید یک طرف چهارمین گروه کلاف را در شیار (۶-۵) و طرف دیگر همان گروه کلاف را در شیارهای (۱۲-۱۱) قرار دهیم.

برای پنجمین گروه کلاف نیز شیارهای (۱۴-۱۳) و (۲۰-۱۹) و برای ششمین گروه کلاف تمام شیارهای استاتور مانند شکل b صفحات بعد پر شده و باید پس از آن کلافها را سربندی نمود در هنگام سیم پیچی موتور نیز باید به همین ترتیب که ذکر شد کلافها را در داخل شیارهای استاتور قرارداد همان طوری که در شکل b دیده می شود سه گروه کلاف اول در اندازه کوچک و سه گروه کلاف دوم با بازوی بزرگتر ترسیم شده اند در سیم پیچی موتورهای کوچک از سیم های لاکی با مقطع گرد وقطر کم استفاده می شود بهتر است که گروه کلافها نیز در دو اندازه کوچک و بزرگ پیچیده شوند و اگر این گروه کلافها در یک اندازه پیچیده شوند. مشکلی پیش نخواهد آمد و درما شینهای بزرگ که در آ«ها بجای سیمهای با مقطع گرد از شمشهای دی استفاده می شود گروه کلافها مطابق شکل صفحه بعد در اندازه کوچک و بزرگ خواهند بود و چون بر خلاف سیمهای گرد و با قطع کم نمی توان این تسمه ها را به سادگی به فرم دلخواه در آورده لذا قبلا در خارج از ماشین آنها را فرم داده و سپس در داخل شیارها قرار می دهند در سیم پیچی نوع زنجیری نیز اگر ازهادی تسمه ای استفاده شود باید قبلا تسمه ها را در خارج ماشین فرم داده و سپس مانند شکل صفحه بعد در داخل شیارها جای داد. در صورتیکه بخواهیم سیم پیچی به صورت زنجیری یا با کلافهای یک اندازه پیچیده شود می توانیم برای ترسیم دیاگرام سیم پیچی و یا برای قرار دادن کلافها در داخل شیارها مانند شکل صفحه بعد کلافها یک گروه کلاف را به ترتیب در کنار یکدیگر جا زده و یا اینکه بدون توجه به تعداد کلافهای یک گروه کلاف به ترتیبی که بعدا توضیح داده می شود کلافها را در شیارها به صورت یک در میان جا زده و سپس آنها را سربندی نمود.

در مورد اول باید پس از جا زدن اولین گروه کلاف شیارهای مربوط به گروه کلاف دوم را خالی گذاشته و سومین گروه کلاف را در شیارهای مربوطه جا زد و عمل را به همین ترتیب ادامه داد تا تمام شیارها پر شوند.

در مورد دوم نیز باید مطابق شکل صفحه بعد کلافها را در شیارها به صورت یک در میان جا زد بطوریکه بازوی سمت چپ کلافها که معمولا در دیاگرام بلند تراز بازوی سمت راست کشیده می شود در شیارهای فرد و بازوی سمت راست در شیارهای زوج قرار گیرد تا سیم بندی یک حالت متقارن بخود بگیرد.

برای اینکه این حالت بدون اشکال انجام گیرد باید گام سیم پیچی عدد فرد باشد در صورتیکه گام قطبی زوج باشد می توان با کم کردن یک شیار از آن گام را فرد نموده و دیاگرام سیم بندی را با توجه به گام فرد ترسیم کرد.

در این حالت شروع سیم بندی از شیار ۲ می باشد در صورت استفاده از گام کوتاه شده در مصرف سیم صرفه جویی شده و در پیرامون شیارها نیز فضای کمتری برای پیشانی کلافها لازم خواهد بود.

همانطوری که توضیح داده شد طریقه محاسبه پارامترهای مورد نیاز (بجز گام سیم پیچی) و نوشتن جدول در مورد سیم پیچی زنجیره ای و سیم پیچی متحدالمرکز یکی می باشد و برای آشنایی بیشتر با توضیحات داده شده بذکر دو مثال سیم پیچی زنجیری می پردازیم.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image031.jpg$

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image032.jpg$

سیم پیچی دو طبقه موتورهای سه فازه

در سیم پیچی دو طبقه هر شیار استاتور و بازوی مربوط به دو کلاف مختلف قرار می گیرند اگر دو بازوی یک کلاف به اندازه یک گام قطبی از یکدیگر فاصله داشته باشند در این صورت دو بازوی واقع در یک شیار حتما مربوط به یک فاز خواهند بود اما اگر این فاصله برابر با گام قطبی نباشد در این صورت دو بازوی واقع در یک شیار می تواند مربوط به دو فاز مختلف نیز باشد یک چنین سیم پیچی را سیم پیچی با گام کوتاه شه یا با گام کسری می نامند سیم پیچی دو طبقه که در آن گام کلافها برابر با گام قطبی باشد (گام کوتاه نشده) به ندرت در عمل پیش می آید و معمولا سیم پیچی دو طبقه با گام کوتاه شده (گام کسری) مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع سیم پیچی در ژنراتورها و موتورهای با قدرت کم تا قدرتهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد موتورهایی که دارای سیم پیچی و طبقه یا گام کوتاه شده باشند دارای مزایای زیر می باشند.

الف: با کوتاه کردن گام سیم پیچی پیشانی کلافها کوتاه تر شده و مصرف سیم کمتر می شود مخصوصا در موتورهای دو قطب که گام سیم پیچی $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image033.png$ یا $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image034.png$ گام کامل انتخاب می شود این موضوع بهتر دیده می شود.

ب: در یک سیم پیچی دو طبقه با شیار کامل می توان کلافهای سیم پیچی را به اندازه ۲p مرتبه با یکدیگر موازی اتصال داد که این موضوع یکی از مزایای آن می باشد زیرا در ماشینهای بزرگ با اختلاف سطح کم و جریان زیاد که باید سطح مقطع ها دیهای آن زیاد باشد باعث کم شدن سطح مقطع ها دیها می شود.

ج: در سیم پیچی دو طبقه تعداد حلقه های هر کلاف نصف تعداد حلقه های کلاف سیم پیچی یک طبقه بوده و یک بازوی کلاف در کف شیار و بازوی دیگر در بالای شیار قرار می گیرد.

بدین ترتیب سیم پیچی دو طبقه بهتر از سیم پیچی یک طبقه تهویه و خنک می شود و بنابراین توان ماشین افزایش می یابد به علاوه بر این چون تلفات اضافی ماشین در اثر تضعیف ها رمونیکها کاهش پیدا می کند در نتیجه سیم پیچی دو طبقه با گام کوتاه شسده در مقابل سیم پیچی یک طبقه معمولی مشابه دارای افزایش قدرت حدود ۱۰% می باشد که در این مطلب در صورت تعویض سیم پیچی موتورهای یک طبقه قدیمی و تبدیل آن به دو طبقه باید در نظر داشت. با کوتاه نمودن گام سیم پیچی ، ضریب ولتاژ سیم پیچی نیز کاهش می یابد. مثلا در صورت استفاده از ضریب $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image035.png$ برای گام کلافها (مقدار کوتاهی گام به اندازه $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image036.png$ گام کامل)باید تعداد حلقه های کلاف را به اندازه ۵% زیادتر پیچید تا نسبت های مغناطیسی ثابت باقی بماند و در صورت استفاده از ضریب $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image034.png$ برای گام کلافها باید مقدار افزایش حلقه را ۱۵% انتخاب نمود بنابراین اگر چنانچه بخواهیم در هنگام تعویض سیم پیچی یک موتور سوخت گام سیم پیچی آن را تغییر دهیم باید این موضوع را مورد توجه قرار داده و در صورت کوتاه نمودن گام تعداد دور سیم پیچ را نسبت به حالت اول افزایش و در صورت زیاد کردن گام تعداد دور سیم پیچ را نسبت به حالت اول کاهش دهیم بدین ترتیب دیگر افزایش جر یان بی باری موتور که علت آن برعکس شدن جریان لحظه ای بازوی کلافهای واقع در بعضی از شیارها بخاطر فشردگی گام می باشد نیز پدید نخواهد آمد.

برای انتخاب گام سیم پیچی از ضریب $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image037.png$ استفاده می شود که مقدار آن معمولا $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image038.png$ بوده و با ضریب آن در y گام سیم پیچی yz بدست می آید. y $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image037.png$ y_z = با کوتاه نمودن گام در سیم پیچی و طبقه دو بازوی قرار گرفته و پاره ای از شیارها مربوط به دو فاز مختلف بوده و بنابراین بازوهای واقع در هر شیار بایستی بخوبی از یکدیگر عایق شوند.

تعداد کلافها در سیم پیچی دو طبقه و برابر تعداد کلافها در سیم پیچی یک طبقه بوده و تعداد گروه کلافها نیز سه برابر تعداد قطبها و یا اینکه برابر با ۶p می باشد.

روابطی که برای سیم بندی یک طبقه موتورهای سه فازه گفته شد در اینجا نیز صادق می باشد تنها همانطور که توضیح داده شد در موتورهای دو طبقه گام سیم بندی از رابطه y $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image037.png$ y_z =بدست می آید طریقه قرار دادن کلافها در داخل شیارها نیز فرق می کند و باید کلافها را در داخل شیارهای استاتور به ترتیب و پشت سر هم طوری جا زد که یک بازوی کلاف در زیر و بازوی دیگر کلاف در بالای شیار قرار گیرد تا فرم ظاهری سیم پیچی ها زیباتر شده و علاوه بر آن در هنگام سر بندی نیز امکان اشتباه کمتر شود.

ترسیم دیاگرام گسترده سیم پیچی دو طبقه به روشهای مختلف امکان پذیر می باشد که در اینجا بذکر متداولترین روش آن می پردازیم.

روش استفاده از جدول:

برای بررسی بهتر این روش با ذکر یک مثال به شرح آن می پردازیم.

مثال

مطلوبست دیاگرام گسترده سیم پیچی یک موتور سه فازه ۳۶ شیار ۴ قطب به صورت دو طبقه:

برای ترسیم دیاگرام گسترده ابتدا y را حساب می کنیم؛

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image039.png$

با مشخص شدن $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image040.png$ شروع فازها از شیارها ۱ و ۷ و ۱۳ خواهد بود.

گام سیم بندی در صورتیکه $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image041.png$ انتخاب شود برابر خواهد بود با:

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image042.png$

چون گام بدست آمده عدد صحیح نیست لذا می توان سیم بندی را برابر با (۷) یا برابر با (۸) انتخاب نمود.

برای ادامه سیم پیچی گام سیم بندی را برابر با (۷) انتخاب می نمائیم در این صورت $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image037.png$ از $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image035.png$ کوچکتر خواهدبود.

جدولی که برای تشخیص شیارهای مربوط به هر فاز نوشته می شود باید به طریقی باشد که بتواند نمایانگر بازوهای رو و زیر واقع در هر شیار نیز باشد بدین منظور جدولی را به صوت زیر تکمیل می کنیم.

تعداد سطرهای جدول برابر با تعداد قطبهای موتور یعنی ۴ میباشد اعداد را مانند روش قبلی که توضیح داده شد از یک تا ۳۶ با توجه به اینکه q=3 می باشد در جدول می نویسیم هریک از این اعداد مشخص کننده بازوی رویی یک کلاف نیز می باشد.

بازوی دیگر هر کلاف باید به اندازه y_z=7 شیار با طرف اول آن فاصله داشته باشد. شیاری که بازوی دوم کلاف در آن واقع می شود را با توجه به گام سیم بندی در پهلوی همان عدد قبلی مربوط به بازوی اول کلاف و به صورت پر بردار می نویسیم تا جدول سیم پیچی مطابق زیر کامل شود.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image043.jpg$

با دقت در جدول مشاهده می شود که در اعداد پریم دار که مشخص کننده بازوهای زیر کلاف هستند نیز به ترتیب و پشت سر هم مانند جداول قبلی نوشته شده است.

دیاگرام گسترده این مثال در ادامه ترسیم شده است.

ترتیب سربندی گروه کلافهای هر فاز مانند روشهای قبلی با توجه به جهت جریان در بازوهای رویی می باشد در اینجا نیز برای هر فاز انتهای گروه کلاف به انتهای گروه کلاف بعدی و ابتدا به ابتدای گروه کلاف بعدی متصل می شود.

با کمی دقت در دیاگرام ملاحظه خواهید کرد که بین هر دو قطب در دو شیار مجاور هم جهت در جریان لحظه ای بازوهای واقع در هر شیار بر عکس یکدیگر می باشد.

پس از رسم دیاگرام گسترده باید دقت نموده که این شیارها از نظر مکانی متقارن باشند تعداد این شیارها بستگی به مقدار کوتاهی گام داشته و در هر منطقه قطبی از رابطه y-y_z بدست می آید.

اگر گام سیم بندی را برابر با y_z=A انتخاب می کردیم در این صورت تنها یک شیار در بین هر دو قطب این خاصیت را پیدا می نمود.

این موضوع باعث افزایش جریان بی باری موتور شده و برای رفع آن باید همانطور که گفته شد تعداد دور سیم پیچی را افزایش داد.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image044.jpg$

محاسبه تعداد دور و قطر سیم پیچک ها

در بعضی مواقع جهت تغییر دور با جهت تغییر ولتاژ با نبودن سیمهای معیوب برای مقاصد دیگر لازم می شود تعداد دور سیم پیچ و قطر سیم جدید محاسبه شود.

محاسبه تعداد دور پیچک ها با کلافها

بر اساس فرمولی که در الکترومغناطیس و ماشینهای الکتریکی محاسبات تعداد دور سیم پیچها انجام می دهیم و خواهیم داشت E نیروی محرکه و $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image045.png$ حداکثر فلوی مغناطیسی ایجاد شده توسط یک قطب و f فرکانس و شبکه و N تعداد دور کل سیم پیچی می باشد:

(۱) $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image046.png$

نیروی محرکه از ولتاژ تغذیه در استاتور به اندازه افت ولتاژ در آن کمتر است اگر افت ولتاژ را به $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image047.png$ نشان دهیم برای E خواهیم داشت $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image047.png$ را معمولا به درصد بیان می کنند:

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image048.png$ $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image049.png$

U ولتاژ تغذیه فازی می باشد و با V_ph آنها را نشان خواهیم داد.

( $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image050.png$ % -۱) E=V_ph

فرمول ۱ را به صورت زیر جهت محاسبه N می توان نوشت. N تعداد کل دور سیم پیچی

(۲) $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image051.png$

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image052.png$ را برای قطبهای مختلف می توان از جدول زیر حدود آنرا تعیین کرد.

V_ph ولتاژ فازی تغذیه که با مقدار ولتاژی است که در اتصال ستاره با مثلث هر سیم پیچی (هر فاز) آن را به خوبی تحمل می کند.

F فرکانس شبکه و مقدار ثابت می باشد در فرمول شماره ۲ و $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image053.png$ و اگر محاسبه کنیم از قطر تئوری تعداد کل دور بدست می آید. سطح محاصره شده از استاتور توسط یک قطب و B_m اندو کسیون ماکزیممم می باشد. (۳) $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image054.png$

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image055.jpg$

اگر طول استاتور را به L_a و قطر آنرا به D_a نشان دهیم سطح جانبی استاتور برابر است $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image056.png$ سطح جانبی استاتور سطح محصور – بین یک قطب از استاتور

A: سطح محصور از استاتور توسط یک قطب

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image057.png$

B_m حداکثر اندوکسیون می باشد و مقدار متوسط آن یا بعبارت دیگر اندوکسیون سطح کار استاتور که آنرا با B_m نشان می دهد برابر با $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image058.png$ با قرار دادن مقدار B_m و A در فرمول شماره (۳) برای $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image059.png$ خواهیم داشت.

(۴) $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image060.png$

رابطه (۲) با جایگزینی $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image059.png$ بصورت زیر در می آید:

تعداد کل سیم پیچی

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image061.png$

واحد V_ph ولت و f هرتس و B_n وبر بر متر مربع و D_a متر و L_a متر می باشد. این فرمول از ن ظر تئوری بدون توجه به ضرایب علمی صادق است و صورت علمی آن به قرار زیر خواهد بود.

دور هر پیچک

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image062.png$

K_d ضریب سیم پیچی است و $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image063.png$ تعداد بوبین ها و در هر فاز که برای سیم بندی یک طبقه سه فاز $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image064.png$ و برای دو طبقه $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image065.png$ می باشد دور موتورها تک فاز با توجه به اینکه تعداد شیارها و منظور شده به قطب های اصلی (سیم پیچ قدرت) $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image066.png$ شیارها می باشد برابر است با $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image067.png$ برای یک طبقه و برای دو طبقه $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image068.png$ خواهد بود.

K_dسیم پیچی از حاصل ضرب دو ضریب (ضریب کوتاهی گام و ضریب توزیع) بدست می آید. ضریب کوتاهی گام چنانچه د گام کسر مزایای آن بیان شد موتورها معمولا با گام کسری سیم پیچی می شوند و چون نیروی محرکه از جمع برداری بدست می آید لذا کمتر از مقدار جبری آن خواهد شد و برای جبران این منظور ضریب کوتاهی گام را در محاسبه تعداد دور در نظر میگیرند و اگر $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image069.png$ درجه کوتاهی گام را بیان کند و $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image070.png$ زاویه الکتریکی بین دو را در سیم پیچی گام کوتاه نشان دهد ضریب کوتاهی گام بصورت زیر آنچه در گام کسری گفته شد نوشته می شود.

ضریب کوتاهی گام

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image071.png$

(a) ضریب کوتاهی گام را ضریب وتر تعیین می نامند که طول وتر در گام کوتاه به طول قوس آن اگر تقسیم شود بدست می آید.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image072.png$ $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image073.png$ Cos $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image074.png$

در فرمول فوق بطوریکه ملاحظه می شود اگر گام در قطر گرفته شود مقدار $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image069.png$ برابر صفر می باشد و (۰) cos برابر است پس ضریب گام در گام کامل برابر L است.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image075.png$

(b) ضریب توزیع: چون تما هادیها را نمی توان در یک شیار جا داد لذا هادیها در سطح استاتور توزیع می شوند و می دان مغناطیسی حاصله دیگر b مجموع جبری هادیها متناسب نخواهد بود و برای رفع آن ضریب توزیع را در نظر می گیرند ضریب توزیع را با z نشان می دهند و عملا آنرا به قرار زیر در نظر می گیرند.

q تعداد شیارهای موجود در هر قطب فاز می باشد.

ضریب توزیع

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image076.png$

پس ضریب سیم پیچی k_y برابر است با:

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image077.png$

B_n را از منحنی شماره ۱ که مقدار آن وبر بر متر مربع است اندازه گیری خواهیم کرد. منحمی مقادیر مختلفه B_n را با متغیر D_a قطر استاتور مشخص می کند.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image078.png$

محاسبه قطر سیم

اگر بخواهیم توان نامی موتور را از پلاک موتور بدست آوریم محاسبه قطر سیم خیلی ساده بدست خواهد آمد و در صورت پاک بودن پلاک موتور و با مفقود شدن آن و تغییر سیم پیچی برای هدفهای دیگر صورت می گیرد محاسبه آنرا متعاقبا انجام می دهیم.

الف – با استفاده از پلاک موتور قدرت خروجی p (توان نامی) و راندمان $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image079.png$ و ضریب توان $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image080.png$ Cos آنرا یادداشت نموده و خواهیم داشت.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image081.png$

در حالت ستاره I_L=I_p و در حالت مثلث $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image082.png$ بدست می آید بعبارت دیگر جریان عبوراز هادیها جریان فازی می باشد.

مقدار جریان محوری از سیم پیچکها با توجه به چگالی جریان مجاز که از منحنی $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image083.png$ می توان آنرا تعیین نمود سطح مقطع سیم بدست می آید.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image084.png$

برای موتورهای تک فاز مطابق آنچه گفته شد ابتدا جریان را از رابطه زیر تعیین و سپس قطر سیم مربوطه تعیین می شود.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image085.png$

درصورت نداشتن دسترسی به پلاک موتور با تغییرات جدید ابتدا قدرت دریافتی استاتور را از فرمول زیر بدست می آوریم.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image086.png$ را از منحنی شماره ۲ و B_n را از منحنی شماره ۱ و D_a را با اندازه گیری قطر استاتور (واحد میلی متر) و L_aرا با اندازه طول شیار (واحد میلی متر) تعیین می کنیم و یا حد متوسط لغزش ۵% و معلوم کردن سرعت میدان دوار n_r را بدست می آوریم و بطور کلی می توان لغزش را از منحنی شماره ۴ معین می شود.

با تعیین قدرت استاتور (ورودی) مطابق آنچه در بالا گفته شد قرار سیم معلوم می گردد.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image087.png$

البته ضریب توان و راندمان را از منحنی شماره ۵ و ۶ تعیین می کنیم و سپس جریان را نیز تعیین می کنیم.

سیم پیچی موتورهای تک فاز روتور قفسه ای

در صورتی که استاتور یک موتور آسنکرون تنها با یک گروه کلاف سیم پیچی شود و بیک منبع یک فازه اتصال یابد در این صورت یک میدان متغیر ایجاد می شود و بر عکس سیم پیچی سه فازه دیگر میدان دوار نخواهیم داشت. اگر در یک موتور سه فاز x و y را به یکدیگر متصل نموده و u-v را به شبکه یک فاز متصل نمائیم و ترینالهای w و z نیز آزاد بماند در این صورت موتور به لرزش درآمده و به خودی خود نمی چرخد اما اگر موتور را با دست به چپ یا راست بگردانیم موتور در همان جهت گردش با دست بگردش خود ادامه خواهد داد.

اگر در موتور سه فاز ذکر شده ترمینالهای x و y را به یکدیگر اتصال داده و چهار ترمینال باقی مانده x-v و w-z را به یک جریان دو فازه متصل کنیم و تور این موتور بگردش خواهد افتاد همانطور که در شکل صفحه ۸۷ دیده می شود محور سیم پیچ u-v با محور سیم پیچ w-z به اندازه ۹۰ درجه تغذیه شوند میدان دور ایجاد شده موتور بخودی خود بگردش خواهد افتاد موتورهای یک فازی که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند دارای رتور قفسه ای می باشند برای ایکه پس از اتصال به شبکه یک فازه مانند سیم پیچی دو فازه ذکر شده به خودی خود بگرداند داراری دو سیم پیچ جدا از یک دیگر بوده و با اضافه کردن خازن – مقاومت اهمی و بندرت مقاومت سلفی در مدار یکی از سیم پیچها (سیم پیچ کمکی) اختلاف فاز لازم را بین جریانهای دو سیم پیچ بوجود می آورند. از خازنهای الکترولیتی فقط برای راه اندازی استفاده می شود و بیشتر از چند ثانیه نباید در مدار باشند در صورتیکه بخواهیم خازن راه انداز را تعویض کنیم باید از خازنی استفاده کنیم که دارای همان مشخصات خازن اصلی بوده و ظرفیت و ولتاژ آن برابر با ظرفیت و ولتاژ خازن معیوب باشد خازن با ولتاژ بیشتر را می توان جایگزین خازن با ولتاژ کمتر نمود اما عکس این حالت صادق نمی باشد.

اگر بخواهیم سیم پیچی یک موتور یک فاز را که با ولتاژ u₁ کار کرده و توسط خازن c₁ راه اندازی می شود تعویض نموده و آن را برای ولتاژ جدید u₂ سیم پیچی کنیم می توانیم ظرفیت خازن جدید را از رابطه زیر بدست آوریم.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image088.png$

سیم پیچی کمکی پس از راه اندازی می تواند از شبکه قطع شده و یا اینکه به شبکه متصل باقی بماند مقدار مقاومت اهمی که با سیم پیچی راه انداز سری می شود تقریبا بین ۴ تا ۸ برابر مقاومت سیم پیچ راه انداز بوده و می توان خیلی ساده این مقاومت را با زیاد و کم کردن تعداد دور سیم پیچ راه انداز و کم کردن سطح مقطع آن و با استفاده از یک سیم با مقاومت مخصوص بیشتر (نسبت به سیم پیچ اصلی) مانند سیم آلومینیومی و یا آهنی قطع اندود بدست آورد اغلب یک قسمت از سیم پیچ کمکی را به صورت بیفلار می پیچند (معمولا $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image089.png$ حلقه های کلاف در یک جهت و $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image090.png$ در جهت دیگر) و بدین ترتیب مقاومت اهمی سیم پیچی موثرتر می شود ابتدا و انتهای سیم پیچ اصلی را با توجه به شکل صلفحه ۸۷ با دو حرف u-v و سیم پیچ کمکی یا راه انداز را با دو حرف w-z نشان می دهند.

استاتور موتورهای یک فاز را می توان به صورت یک طبقه و یا دو طبقه و یک در یا دو دور سیم پیچی نمود که به شرح چدن تایی از آنها می پردازیم.

الف: سیم پیچی یک طبقه یک فاز

در صورتیکه سیم پیچ کمکی پس از راه اندازی در مدار باقی بماند می توانیم تعداد شیارهای استاتور را به نسبت مساوی بین دو سیم پیچ تقسیم نموده و برای ترسیم دیاگرام سیم پیچی نیز چه به صورت یک طبقه و چه به صورت یک طبقه و چه به صورت دو طبقه از روابطی که برای موتورهای سه فاز گفته شده و قواعدی که در آن مورد بکار می رفت استفاده کنیم با توجه به اینکه در اینجا m=2 (در سه فاز m=3) می باشد در این صورت از تمام شیارهای استاتور در حالت کار دائمی استفاده می شود در موتورهای یک فاز صنعتی اغلب سیم پیچی کمکی پس از راه اندازی موتور از مدار خارج می شود برای چنین حالتی معمولاً سیم پیچی به طرق مختلف انجام می گیرد در ساده تر ین حالت آن سیم پیچی بصورت یک طبقه انجام گرفته و دو سوم شیارها را برای سیم پیچ اصلی و یک سوم باقی مانده را برای سیم پیچ کمکی که در این حالت فقط برای راه اندازی بکار می رود اختصاص می دهند.

در این حالت راه اندازی به خوبی امکان پذیر بوده و از نظر اقتصادی نیز سیم پیچی مقرون به صرفه می باشد برای ترسیم دیاگرام گسترده این سیم پیچی باید تعداد گروه کلافهای سیم پیچی اصلی را برابر با تعداد قطبها در نظر گرفت در این صورت تعداد کلافهای هر گروه کلاف کوچک خواهد شد تعداد گروه کلافهای سیم پیچ راه انداز نیز می تواند برابر با تعداد قطبها و یا برابر با تعداد جفت قطبها باشد.

چون بازوهای هر گروه کلاف دو قطب بسازند و تعداد گروه کلافهای اصلی نیز برابر با تعداد قطبها در نظر گرفته می شود لذا باید در نصف شیارهای زیر هر قطب مربوط به سیم پیچ اصلی یک طرف گروه کلاف و در نیم باقیمانده گروه کلاف دیگر قرار بگیرد.

این موضوع بدین معنی است که بایستی گروه کلافهای اصلی در مجاور هم و بدون اینکه در بین آنها شیار خالی باشد جا زده شوند.

برای رسیدن به این هدف باید گام بزرگترین کلاف اصلی از گام قطبی یک شیار کوچکتر باشد کلافهای راه اندازی نیز در شیارهای خالی بین گروه کلافهای اصلی جای می گیرند.

شروع سیم بندی راه انداز نیز باید به اندازه $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image091.png$ از شروع سیم بندی اصلی فاصله داشته باشد مثال (۱) می خواهیم استاتور یک ماشین ۲۴ شیار را به صورت یک طبقه یک فاز با سیم پیچ راه اندازی و ۴ قطب سیم بندی کنیم شمای گسترده سیم پیچی آنرا رسم کنیم.

تعداد شیارهای اصلی $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image092.png$ و تعداد شیارهای راه انداز $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image093.png$ می باشد گام قطبی برابر با $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image094.png$ بوده و دو سوم گام قطبی یعنی ۴ شیار مربوط به سیم پیچ اصلی و یک سوم آن که ۲ شیار می باشد مربوط به راه انداز می باشد.

تعداد گروه کلافهای اصلی برابر با ۲p=4 بوده و باید هر گروه کلاف نیز دارای دو کلاف باشد تا مجموعا ۱۶ شیار پر شود (تعداد کلافهای گروه کلافهای اصلی را می توان از نصف کردن تعداد شیارهای زیر هر قطب مربوط به سیم پیچ اصلی نیز بدست آورد.)

اگر تعداد گروه کلافهای راه اندازی را نیز برابر با ۴ بگیریم در این صورت تعداد کلافهای هر گروه کلاف یکی می شود که مجموعا ۴ کلاف شده و ۸ شیار توسط آنها پر می شود تعداد گروه کلافهای راه انداز را برابر با ۲ نیز می توانیم بگیریم در اینصورت نوع گروه کلافها ۲ تایی خواهد شد و تمام گروه کلافهای اصلی و راه اندازی دوتایی می شوند.

زاویه ا لکتریکی بین دو شیار مجاور $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image095.png$ می شود شروع فاز اصلی از شیار ۲ و شروع فاز دوم سیم پیچ راه انداز از شیار $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image096.png$ می باشد.

با دقت در شکل زیر ملاحظه می شود که شیار ۵ و ۶ مربوط به سیم پیچ اصلی می باشد لذا در اینجا باید سیم پیچ راه انداز را از شیار ۴ شروع نمائیم دیاگرام کامل این سیم بندی در شکل زیر با چهار گروه کلاف اصلی و دو گروه کلاف راه انداز مشخص شده است.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image097.jpg$

مثال (۲) دیاگرام گسترده یک موتور یک فاز ۳۶ شیار ۴ قطب یک طبقه در شکل زیر نشان داده شده است. تعداد شیارهای سیم پیچ اصلی برابر با $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image098.png$ و تعداد شیارهای راه انداز برابر با $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image099.png$ می باشد.

سیم پیچی اصلی دارای چهار گروه کلاف سه تایی و در مجموع ۱۲=۳*۴ می باشد چون هر کلاف دو شیار را پر می کند بنابراین مجموعا ۲۴ شیار توسط سیم پیچ اصلی پر می شود.

تعداد گروه کلافهای راه انداز نیز چهار تا بوده و در مجموع باید ۱۲ شیار را پر کنند یعنی این چهار گروه کلاف مجموعا ۶=۲ ÷ ۱۲ کلاف می باشند با کمی دقت در این مسئله که باید شش کلاف چهار گروه کلاف را در تشکیل بدهند این نتیجه گرفته می شود که باید دو گروه کلاف دو تایی و دو گروه کلاف دیگر نیز تکی باشند.

گام قطبی ۹ بوده و گام بزرگترین کلاف اصلی ۸ = ۱-۹ می باشد و گروه کلافهای اصلی تماما پهلوی یکدیگر جا زده شده اند در شکل زیر نیز سیم پیچی یک موتور یک فاز یک طبقه ۲۴ شیار ۲ قطب دیده می شود که طریقه ترسیم آن بهمان روش ذکر شده می باشد.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image100.jpg$

سیم پیچی دو طبقه موتورهای یک فاز

در مثالهای ذکر شده صفحات قبل دو سوم کل شیارها به سیم پیچ اصلی و یک سوم شیارهای باقی مانده به شیارهای راه اندازی اختصاص داده شد اما در خیلی از موتورهای یک فاز تعداد شیارهای اصلی از دو سوم و تعداد شیارهای راه انداز از یک سوم کل شیارها بیشتر بوده و در نتیجه اجباراً تعدادی از شیارها به صورت دو طبقه پر می شوند در شیارهای دو طبقه می تونند دو بازوی مربوط به کلافهای اصلی و یا دو بازوی مربوط به کلافهای فرعی قرار بگیرند و یا اینکه یک بازو از کلاف راه انداز و یا ترکیبی از حالتهای ذکر شده در هر شیار دو طبقه واقع شوند که معمولا این شیارها دارای پهنا و عمق بزرگتر از تعبیه شیارها می باشند. در بعضی موارد نیز تعداد حلقه های کلافهای مربوط به یک گروه کلاف با یکدیگر متفاوت می باشد این موضوع باعث تاثیر روی هارمونی ها شده و همچنین صدای موتور را هنگام کار کاهش می دهد تعداد شیارهای اصلی و راه انداز در اینگونه موتورها از قاعده خاصی بدست نیامده و معمولا بصورت تجربی تعداد شیارهای مربوط به سیم پیچ اصلی برابر با تعداد کل شیارها و یا به اندازه تعداد قطبها کمتر از آن می باشد.

علاوه بر اینها تعداد شیارهای اصلی عدد دیگری نیز می تواند باشد اما در هر صورت تعداد شیارها باید طوری انتخاب شود که تقسیم بندی گروه کلافها در پیرامون استاتور و در داخل شیارها به صورت متقارن امکان پذیر بوده و تعداد قطبهای لازم ایجاد شده و راه اندازی نیز بخوبی انجام پذیرد.

طریقه محاسبه و رسم دیاگرام سیم بندی این گونه موتورها را با ذکر چند مثال توضیح می دهیم.

مثال (۱) استاتوریک موتور یک فاز دارای ۳۰ شیار می باشد و باید بصورت شش قطب سیم پیچی شود در صورتیکه تعداد شیارهای مربوط به سیم پیچ اصلی z_A=24 و تعداد شیارهای مربوط به سیم پیچ راه انداز z_B=12 باشد دیاگام گسترده این موتور را رسم کنید.

با توجه به اعداد داده شده ملاحظه می شود مجموع شیارهای اصلی و راه انداز از تعداد شیارهای موجود بیشتر می باشد و بنابراین مجبور هستیم که تعدادی از شیارها را به صورت دو طبقه سیم پیچی کنیم برای این مثال در شیارهایی که دو طبقه می شوند می توانند دو بازوی مربوط به کلافهای اصلی و یا دو بازوی مربوط به کلافهای فرعی قرار بگیرند که بشرح آنها می پردازیم.

حالت اول:

در این حالت مثال را به صورتی که در شیارهای دو طبقه دو بازوی کلاف اصلی قرار می گیرند حل می کنیم لازم به تذکر است که اگر هر شیار دو طبقه را دو شیار فرض کنیم مجموعا با شیارهای یک طبقه باید ۲۴ شیار برای سیم پیچ اصلی در نظر گرفت به دلیل شش قطب بودن موتور تعداد گروه کلافها نیز برابر شش می شود که بایستی ۲۴ شیار را پر کنند حال با توجه به اینکه هر کلاف دو شیار را پر می کند لذا نتیجه می شود که گروه کلافها بایستی دوتایی باشند زیرا چنانچه تعداد کلاف یک گروه را با x نمای شدهیم از رابطه زیر خواهیم داشت:

۲۴=۶۲x=1 x=2

از ۳۰ شیار موجود در استاتور ۱۲ تای آن یک طبقه و مربوط به راه انداز می باشند لذا ۱۸ شیار باقی می ماند که باید آن را ۲۴ شیار فرض نمود پس تعداد ۶=۱۸-۲۴ شیار باید دو طبقه پیچیده شوند.

برای اینکه سیم پیچی متقارن باشد باید این شش شیار در محیط استاتور دارای فواصل یکسانی از یکدیگر باشند فاصله بین هر دو شیار دو طبقه یا گام شیارهای دو طبقه را می توان از رابطه تعداد شیارهای دو طبقه / z بدست آورد.

بنابراین در اینجا گام شیارهای دو طبقه برابر با $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image101.png$ می شود بدین ترتیب شیارهای ۱ و ۶ و ۱۱ و ۱۶ و ۲۱ و ۲۶ را دو طبقه انتخاب کنیم.

گام بزرگترین کلاف از سیم پیچ اصلی را باید در این سیم پیچی برابر با گام قطبی انتخاب نمود زیرا شیارهای دو طبقه در این سیم پیچی وجود دارد بنابراین با توجه به توضیحاتی که قبلا در مورد سیم پیچی موتورهای یک طبقه گفته شد و با توجه به مطالب ذکر شده در مورد این مثال می توانیم دیاگرام گسترده سیم پیچ اصلی را رسم کنیم. شکل زیر دیاگرام گسترده این سیم پیچی را نشان می دهد.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image102.jpg$

همانطور که در مثال ذکر شده است تعداد شیارهای مربوط به سیم پیچ راه انداز ۱۲ می باشد و باید توسط ۶ گروه کلاف پر شود و چون هر کلاف نیز دو شیار را پر می نماید پس تعداد کل کلافها نیز برابر با ۶ خواهد شد نتیجه ای که گرفته می شود این است که گروه کلاف از یک کلاف تشکیل می شود و بدین ترتیب از ۶ گروه کلاف تیکی برای راه اندازی استفاده می شود.

x=1

X62=12

شروع سیم پیچ راه انداز باید از شیاری باشد که نسبت به سیم پیچ اصلی ۹۰ درجه الکتریکی اختلاف فاز ایجاد کند لذا شروع سیم پیچ راه انداز را حساب می کنیم.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image103.png$

حال با داشتن شروع سیم بندی راه انداز و نوع گروه کلافهای آن می توانیم دیاگرام گسترده سیم بندی راه انداز را رسم کنیم گام سیم پیچ راه انداز را می توانیم از روی شیارهای خالی مربوط به سیم پیچ راه انداز (۳ و ۴ و ۸ و ۹ و ۱۳ و ۲۴ و…) و تکی بودن گروه کلافها و یا از روی رابطه y_z=y-1=4 (چون سیم پیچ راه انداز یک طبقه است) نیز بدست آوریم.

در شکل زیر دیاگرام گسترده سیم پیچ راه انداز بتنهایی نشان داده شده است. حال می توانیم از انطباق دو دیاگرام گسترده مربوط به سیم پیچ اصلی و سیم پیچ راه انداز دیاگرام گسترده کامل موتور را مانند شکل صفحه بعد بدست آوریم.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image104.jpg$

حالت دوم:

این بار سیم پیچی را طوری انجام می دهیم که در شیارهای دو طبقه یک بازو از کلاف اصلی و یک بازو از سیم پیچ راه انداز قرار بگیرد.

در اینجا نیز ابتدا دیاگرام گسترده هر یک از دو سیم پیچ را به طور جداگانه ترسیم نموده و سپس از انطباق آن دو بر یکدیگر دیاگرام گسترده کامل را بدست می آوریم.

نوع گروه کلافهای اصلی بهمان روش حالت قبل در اینجا نیز دوتایی بدست می آید.

در این روش تعداد شیارهای خالی را نس بت به سیم پیچ اصلی بدست آورده و آنها را به صورت یکنواخت در بین سیم پیچهای اصلی تقسیم می کنیم چون در هر شیار تنها یک بازو از کلافهای اصلی واقع می شود لذا فقط ۶ شیار خالی باقی می ماند زیرا:

شیار $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image105.png$

این شیارها ( $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image106.png$ ) باید در بین گروه کلافهای اصلی قرار بگیرند که می توان تعداد شیارهای خالی که بین هر یک از گروه کلافها قرار می گیرد (N_A) از رابطه زیر بدست آورید.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image107.png$

و چون تعداد گروه کلافهای اصلی ۶ می باشد پس هر یک از ۶ شیار خالی باید در بین یک گروه کلاف اصلی قرار داد گام بزرگترین کلاف را می توان در اینجا که شیار دو طبقه برای اصلی نداریم از رابطه y_1A=y-1 بدست آوریم.

بدین ترتیب گام بزرگترین کلاف از سیم پیچ اصلی برابر y_1A=5-1=4 بدست می آید که با دانستن آن و دانستن آن و دانستن نوع گروه دیاگرام گسترده مربوط به سیم پیچی اصلی را رسم می کنیم این دیاگرام در صفحه۴۱ نشان داده شده است.

همانطوری که از دیاگرام ملاحظه می شود شیارهای ۳ و ۸ و ۱۳ و ۱۸ و ۲۳ و ۲۸ با گام سیم پیچ و در بین گروه کلافهای اصلی یک شیار خال مانده است که باید توسط سیم پیچ راه انداز پر شود. سیم پیچ راه انداز نیز مشابه سیم پیچ اصلی رسم می شود. بدین منظور ابتدا نوع گروه کلافهای آنرا بدست می آوریم که همانند حالت اول در اینجا نیز یک بدست می آید.

۱۲=۶۲x=1 x=1

پس تعداد شیارهای خالی را نسبت به سیم پیچ راه انداز پیدا می نمائیم از ۳۰ شیار استاتو ۱۲ تای آن مربوط به سیم پیچ راه انداز است و بنابراین ۱۸ شیار باقی می ماند.

شیار $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image108.png$

این ۱۸ شیار نیز باید بطور مساوی در بین گروه کلافهای راه انداز تقسیم شوند بنابراین در یبن هر یک از گروه کلافهای اصلی سه شیار خالی باید وجود داشته باشد و یا اینکه از رابطه $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image109.png$ نیز $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image110.png$ بدست می آید.

گام سیم پیچی از رابطه y_1B = y-1 برابر با ۴ می شود شروع سیم پیچی راه انداز دیاگرام گسترده سیم پیچ راه انداز را ترسیم کنیم که چون با روش اول تفاوتی ندارد.

با انطباق دو دیاگرام گسترده مربوط به سیم پیچ اصلی و سیم پیچ راه انداز دیاگرام گسترده سیم بندی کامل ماشین مانند شکل صفحه بعد بدست می آید.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image111.jpg$

همانطور که در این روش ملاحظه شد شیارهای دو طبقه پس از رسم دیاگرام گسترده کامل استاتور بدست می آید که در این مثال شیارهای ۴ ، ۹ و ۱۴ و۱۹ و ۲۴ و ۲۹ با گام سیم پیچ دو طبقه شده اند چون در اکثر موتورها اندازه شیاری که دو طبقه پیچیده می شود از شیارهای دیگر بزرگتر است لذا باید در هنگام سیم پیچی شیار شماره یک را طوری در روی پوسته استاتور انتخاب نمود که شیار بزرگتر همان شیار دو طبقه بشود.

مثال (۲) استاتور موتور یک فازه ای دارد ۳۶ شیار می باشد و باید به صورت چهار قطب سیم پیچی شود در صورتی که تعداد شیارهای مربوط به سیم پیچ اصلی z_A=28 و تعداد شیارهای مربوط به سیم پیچ راه انداز z_B=24 باشد دیاگرام گسترده کامل آن را طوری رسم کنید که در شیارهای دو طبقه یک بازو از کلاف اصلی و یک باز و از کلاف راه انداز واقع شود.

تعداد گروه کلافهای اصلی و راه انداز در این مثال نیز برابر با ۲p=4 می باشد برای پیدا کردن نوع (تعداد کلاف) گروه کلافهای اصلی را از رابطه زیر استفاده می کنیم.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image112.png$

عدد بدست آمده بدین معنی است که باید از چهار گروفه کلاف که هر گروه کلاف از ۵/۳ کلاف تشکیل شده و مجموعا ۲۸ شیار را پر می کند سیم پیچ اصلی استفاده نمود لیکن همانطور که می دانید گروه کلافهای ۵/۳ تایی بی معنی می باشد با کمی دقت در عدد بدست آمده می توانیم چهار گروه کلاف را به دو گروه کلاف سه تایی و دو گروه کلاف چاهر تایی تقسیم کنیم که باز مجموعا چهار گروه کلاف شده و چهار قطب را تشکیل می دهد و مجموعا ۲۸ شیار را پر می کند در هنگام ترسیم دیاگرام گسترده باید برای حفظ تقارن گروه کلافهای سه تایی یا چهار تایی مجاور هم جا زده نشوند.

تعداد شیارهای خالی بین هر گروه کلاف را می توان بصورت زی حساب نمود.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image113.png$

بزگترین کلاف را اگر از رابطه y_A=y-1 حساب کنیم عدد ۸ بدست می آید که اگر تمام گروه کلافهای اصلی دارای تعداد مساوی کلاف بود این عدد نیز قابل قبول می شد اما چون دو نوع گروه کلاف سه تایی و چهار تایی داشته و برای اینکه تعداد شیارهای خالی بین هر گوه کلاف نیز دو تا بوده و سیم پیچی نیز متقارن باشد گام بزرگترین کلاف هر گروه کلاف سه تایی یا چهار تایی باشد تفاوت داشته باشد ولی در هر حال میانگین آن باید همان عدد y-1=8 باشد در عین حال چون تفاوت کلافهای گروه کلافهای سه تایی و چهار تایی یکی می باشد پس در گام بزرگترین کلاف نیز باید دو شیار تفاوت وجود داشته باشد بدین ترتیب باید گام بزرگترین کلاف را برای گروه کلاف چهار تایی عدد ۹ و برای گروه کلاف سه تایی عدد ۷ انتخاب نمود.

حال می توانیم با مشخصات بدست آمده دیاگرام مربوط به سیم پیچ اصلی را مطابق شکل زیر رسم کنید.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image114.jpg$

برای سیم پیچ راه انداز نیز تعداد گروه کلافها را برابر با تعداد قطبها در نظر گرفته و بدین ترتیب با داشتن z_B=24 نوع گروه کلافها را بدست می آوریم:

۲۴=۴۲x x=3

تعداد شیارهای خالی بین هر گروه کلاف راه انداز نیز از رابطه زیر بدست می آید:

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image115.png$

چون همه گروه کلافهای راه انداز با یکدیگر مشابه هستند بنابراین گام بزرگترین کلاف آن را می توانیم از رابطه y_B= y-1 بدست آوریم نتیجه $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image116.png$ خواهد شد.

زاویه الکتریکی بین هر دو شیار برابر با $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image117.png$ می شود بنابراین شروع سیم پیچ راه انداز شیار $C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image118.png$ خواهد شد.

در اینگونه موتورها باید دور تند و دور کند تنها از یک راه انداز استفاده شوند مانند موتورهای یک دور یا سیم پیچ راه انداز پس از اینکه دور موتور ۷۰% مقدار نا می رسید این سیم پیچ توسط کلید از مدار خارج می شود (موتورهای یک فازی نیز ساخته می شود که هر سیم پیچ اصلی یک سیم پیچ راه اانداز دارد) سیم پیچ راه انداز برای تعداد قطب کمتر (دور بیشتر) می پیچند در صورتی که بخواهیم موتور با دور کند کار کند با اتصال کلیدی روی دور کند ابتدا سیم پیچ اصلی دور تند و سیم پیچ راه انداز در مدار قرار گرفته و راه اندازی می شود توسط کلید گریز از مرکز و یا رله از مدار خارج شده و تنها سیم پیچ اصلی دور کند در مدار قرار می گیرد و از این به بعد موتور با دور کند بگردش خود ادامه می دهد مدار اتصال سیم پیچ ها اصلی و راه انداز و کلید در شکل زیر رسم شده است.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image119.jpg$

همانطوریکه در این مدار مشاهده می شود با قرار دادن کلید در وضعیت تند سیم پیچ دور تند و سیم پیچ راه انداز در مدار قرار گرفته پس از رسیدن دور به حدود سه چهارم دور نامی کلید گریز از مرکز مدار سیم پیچ راه انداز را قطع نموده و موتور با دور تند گردش خود ادامه می دهد اگر کلید در وضعیت دور کند قرار گیرد با سیم پیچ دور تند و سیم پیچ راه انداز در مدار قرار گرفته و موتور با دور تند راه اندازی می شود و پس از رسیدن دور به مقدار ذکر شده کلید گریز از مرکز مدار سیم پیچ راه انداز و سیم پیچ اصلی دور تند را قطع نمود و این بار سیم پیچ مربوط به دور کند را به مدار وصل می نماید و موتور با دور کم به گردش خود ادامه می دهد در این موتورها معمولا اندازه شیارها با یکدیگر متفاوت بوده و این موضوع به این دلیل است که بعضی از شیارها سه طبقه و بعضی دیگر دو طبقه و تعدادی نیز یک طبقه سیم پیچی می شوند. سیم پیچی اینگونه موتورها به صورت متحدالمرکز بوده و معمولا سیم پیچ راه انداز روی دو سیم پیچ دیگر جا زده می شود. طریقه ترسیم دیاگرام گسترده در اینگونه موتورها مانند مثالهای قبلی که در مورد موتورهای یک فاز یک دور شرح داده شده می باشد و باید ابتدا دیاگرام گسترده هر یک از سیم پیچها را جداگانه رسم نموده و سپس از انطباق آنها بر یکدیگر دیاگرام گسترده کامل موتور بدست آورد.

مثال

استاتور یک موتور کولر دارای ۲۴ شیار بوده باید به صورت ۴ قطب و ۶ قطب سیم پیچی شود در صورتیکه تعداد شیارهای سیم پیچ دور تند z_A1=20 و برای سیم پیچ دور کند z_A2 = ۱۸شیار و برای سیم پیچ راه انداز نیز z_B=16 شیار در نظر گرفته شود دیاگرام گسترده آنرا رسم کنید.

ابتدا می بایست مربوط به دور تند را انجام داده و دیاگرام گسترده این قسمت را ترسیم می کنیم. تعداد گروه کلافهای دور تند برابر با ۲p₁=4 بوده و چون ۲۰ شیار متعلق به این سیم پیچی می باشد پس هر گروه کلاف شامل ۲۰=۴۲x x=2/5 کلاف خواهد بود.

تعداد گروه کلافهای سیم پیچ اصلی برابر تعداد قطبها بوده و تعداد کلافهای هر گروه نیز برابر با ۳ می شود زیرا:

۲۴=۴۲x=1 x=3

گام بزرگترین کلاف سیم پیچ اصلی مانند مثالهای قبلی برابر با گام قطبی یعنی ۴ می باشد و با توجه به معلومات بدست آمده می توان دیاگرام گسترده سیم پیچ را مانند شکل صفحه بعدرسم نمود.

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image120.jpg$

در مورد سیم پیچ راه انداز نیز به همین روش عمل می کنیم یعنی در چهار شیار دو طبقه فقط بازوهای مربوط به کلافهای راه انداز قرار می دهیم بدین ترتیب کلافهای راه انداز بجای قرا گرفتن در ۱۶ شیار یک طبقه در ۱۲ شیار که بعضی از آنها دو طبقه هستند واقع می شوند گام شیارهای دو طبقه مربوط به راه انداز برابر با ۶=۴÷۲۴ می شود.

شروع سیم پیچ را ابتدا از ۹۰ درجه الکتریکی بعد از شروع سیم پیچ اصلی یعنی از شیار ۴ باید گرفت بنابراین شیارهای ۴ و ۱۰ و ۱۶ و ۲۲ باید توسط دو بازوی کلاف راه انداز پر شوند تعداد گروه کلافهای راه انداز نیز برابر با تعداد قطبها یعنی ۴ و تعداد کلافهای هر گروه کلاف نیز برابر با ۲ می شوند زیرا:

۱۶= ۴۲x → x=2

با انتخاب گام بزرگترین کلاف راه انداز برابر با گام قطبی یعنی ۶ توانیم دیاگرام گسترده هر گروه سیم پیچ راه انداز مانند شکل زیر رسم کرد (شکل a)

بدین ترتیب از انتقال دو دیاگرام بر روی یکدیگر می توان دیاگرام گسترده کامل موتور را مانند زیر بدست آورد. (شکل b)

$C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image121.jpg$

شبیه سازی سیم پیچ در کامپیوتر

برای این کار توصیه می کنیم از نرم افزار مکسول استفاده نمایید چرا که براحتی می توانید تمام سیم پیچ های خود را به صورت سه بعدی ترسیم نمایید و آنها را در شرایط مختلف بررسی نمایید.

در ادامه بخوانید آموزش ویدیویی Ansys Maxwell به زبان فارسی

دقت داشته باشید این نرم افزار برای ترسیم صفر سیم پیچ ها نمی باشد بلکه برای شبیه سازی یک ماشین الکتریکی بکار می رود که در واقع سیم پیچ شما را به صورت کاربردی مورد آزمایش قرار می دهد.

منابع

کتاب Electrical Machine Design – اثر A.K.Sawhney

کتاب Sinusoidal Three-Phase Windings of Electric Machines – اثر Jonas Juozas Buksnaitis

بیشتر بخوانید :

مدیرژانویه 2, 2019

3 1,765 خواندن این مطلب 40 دقیقه زمان میبرد

‫3 دیدگاه ها

برهان گفت:

سپتامبر 17, 2021 در 7:30 ب.ظ

سلام
واقعا ممنون خیلی خوب بود و ب راحتی توضیح داده شده بود
خسته نباشید

پاسخ
رسول گفت:

ژوئن 19, 2022 در 7:58 ق.ظ

سلام عالی بود ممنون ،در کتاب مقدار c رو گفته اگه بالای منحنی بود موتور از نوع تهویه باز و اگه پایین منحنی بود موتور از نوع بسته هست منظور از باز و بسته بودن موتور چی هست
ممنون

پاسخ
مصطفی ضیائی گفت:

فوریه 8, 2023 در 8:32 ب.ظ

سلام خیلی ممنون از مطلبتون . لطفا توضیح بدین در محاسبه تعداد دور و قطر سیم وقتی موتور پلاک و سیم پیچ سوخته نداره منظور از تعداد دور کل سیم پیچی و تعداد دورهر پیچک چیه ؟ (کل سیم پیچی قطب ها و دور هر کلاف آیا منظوره) همچنین منحنی های معرفی شده رو پیدا نکردم ؟

پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید لغو پاسخ