سربندی سیم پیچی از جمله اصول مهم در طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی است. در واقع سیم پیچ‌های موتورهای الکتریکی به طور مستقیم بر عملکرد و بازده موتور تاثیر می‌گذارند. به عبارت دیگر هر نوع سربندی می‌تواند ویژگی‌های عملکردی موتور مانند قدرت، گشتاور و کارایی آن را تحت تاثیر قرار دهد. انواع سربندی سیم پیچی به طور عمده در ارتباط با سیم‌پیچی موتورهای سه‌فاز مطرح می‌شود که در بسیاری از صنایع و تجهیزات به کار می‌روند؛ اما در کنار آن‌ها، موتورهای تک فاز هم بسیار مهم هستند و آشنایی با آن‌ها می‌تواند به درک بهتر از مشکلات موتورها کمک کند. در ادامه به بررسی انواع سربندی سیم پیچی و کاربرد آن‌ها در موتورهای مختلف می‌پردازیم.
سیم پیچ موتور الکتریکی چیست؟
پیش از آشنایی با انواع سربندی سیم پیچی، لازم است که با سیم پیچ آشنا شویم. سیم پیچ موتور الکتریکی یک بخش حیاتی در عملکرد آن است که شامل مجموعه‌ای از سیم‌ها می‌شود. این سیم‌ها به طور خاص برای ایجاد میدان مغناطیسی در داخل موتور طراحی شده‌اند. این سیم‌ها از مس یا آلومینیوم ساخته می‌شوند و به شکل‌های مختلف در داخل هسته موتور قرار می‌گیرند. وظیفه اصلی سیم پیچ‌ها ایجاد جریان الکتریکی درون موتور است که باعث تولید گشتاور و حرکت می‌شود. موتورهای الکتریکی در بسیاری از دستگاه‌ها و ماشین‌آلات صنعتی کاربرد دارند به همین جهت داشتن سیم پیچ‌هایی با سربندی مناسب برای عملکرد صحیح این موتورها حیاتی است.
منظور از سربندی سیم پیچ چیست؟
برای شناخت بهتر انواع سربندی سیم پیچی، لازم است که به طور دقیق با سربندی سیم پیچ آشنا باشیم. سربندی سیم پیچ به معنای اتصال و آرایش صحیح سیم‌ها در داخل موتور است که در واقع شکل‌دهنده مدارهای الکتریکی در موتور است. به طور کلی سربندی به دنبال ایجاد بهترین شرایط برای عملکرد موتور است تا بتواند در موقعیت‌های مختلف بهترین عملکرد را داشته باشد. سربندی در موتورهای الکتریکی برای تنظیمات ولتاژ و جریان به کار می‌رود و می‌تواند تاثیر مستقیمی در قدرت و عملکرد موتور بگذارد. در واقع بسته به نحوه سربندی می‌توان موتور را به حالت‌های مختلفی از جمله حالت‌های کارکرد کم‌مصرف یا پرقدرت تبدیل کرد. انتخاب مناسب سربندی برای موتورهای مختلف بسیار مهم است؛ زیرا می‌تواند تاثیر زیادی بر روی عمر موتور و کیفیت عملکرد آن داشته باشد.
سیم‌های درون موتور باید به شکل خاصی پیچیده شوند که به این آرایش، سربندی سیم پیچ گفته می‌شود.
روش‌های سربندی سیم پیچ موتورهای سه فاز
موتورهای سه فاز از رایج‌ترین موتورهایی هستند که در صنایع و سیستم‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از مهم‌ترین بخش‌ها این موتورها سربندی سیم پیچ است که باید به دقت انتخاب و طراحی شود. در موتورهای سه فاز دو روش عمده سربندی استفاده می‌شود که عبارتند از روش ستاره و روش مثلث. این دو روش هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند و بسته به نیاز موتور و سیستم یکی از این دو روش برای سربندی انتخاب می‌شود. در ادامه به بررسی دقیق هر یک از این انواع سربندی سیم پیچی می‌پردازیم:
1. روش ستاره
در روش ستاره سیم‌های فازهای مختلف به طور همزمان به یک نقطه مشترک متصل می‌شوند که این نقطه به‌طور معمول به زمین متصل است. در این روش ولتاژ کاهش یافته و موتور در حالت کم‌مصرف‌تر کار می‌کند. سربندی ستاره برای مواقعی که نیاز به جریان کمتری است، مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور مثال اگر قرار باشد پمپ آب خانگی یا ایستگاه پمپاژ به طور موقت کمتر از ظرفیت خود کار کند، روش ستاره می‌تواند گزینه مناسبی باشد. یکی از مزایای روش ستاره این است که موتور به صورت مستقیم به زمین متصل می‌شود و این اتصال باعث کاهش خطرات الکتریکی می‌شود. این نوع سربندی همچنین امکان کار با ولتاژ پایین‌تر را فراهم می‌آورد که در سیستم‌های خانگی و تجاری می‌تواند مقرون به‌صرفه باشد.
2. روش مثلث
یکی دیگر از انواع سربندی سیم پیچی، سیم پیچی به روش مثلث است. در روش مثلث سیم‌های فاز مختلف به هم متصل می‌شوند به طوری که هر فاز به طور مستقیم به دو فاز دیگر متصل می‌شود. این روش باعث افزایش ولتاژ در موتور و به تبع آن افزایش توان و قدرت موتور می‌شود. در نتیجه موتورهایی که سربندی مثلث دارند قادر به ایجاد گشتاور بیشتری هستند. این نوع سربندی برای کاربردهایی که نیاز به قدرت و عملکرد بالاتری دارند مانند بوستر پمپ و پمپ‌های صنعتی بزرگ انتخاب می‌شود. در این روش برخلاف روش ستاره، ولتاژ افزایش پیدا می‌کند و بدین ترتیب مصرف انرژی موتور هم بیشتر می‌شود. در صورتی که یک موتور نیاز به عملکرد بیشتر و سرعت بالاتر داشته باشد نیز روش مثلث انتخاب مناسب‌تری است.
روش مثلث یکی از روش‌های اصلی برای سربندی سیم پیچ موتور سه فاز است که عملکرد و سرعت بالایی به موتور می‌بخشد.
انواع سربندی سیم پیچی موتور تک فاز
موتورهای تک فاز به طور عمده در سیستم‌های خانگی و تجاری استفاده می‌شوند. این موتورها به دلیل طراحی خاص خود به صورت موتورهای القایی ساخته می‌شوند. سربندی سیم پیچی موتورهای تک فاز به طور قابل توجهی بر عملکرد و راندمان این موتورها تاثیر می‌گذارد. در این بخش به بررسی انواع مختلف سربندی‌های موتورهای تک فاز پرداخته می‌شود که می‌توانند به طور متفاوتی در کاربردهای مختلف مفید باشند. این نوع موتورها در سیستم‌های ساده‌تری نسبت به موتورهای سه فاز به کار گرفته می‌شوند؛ اما با این حال انتخاب مناسب نوع سربندی می‌تواند بهره‌وری و کارایی موتور را به میزان قابل توجهی افزایش دهد:
1. سیم پیچ موتور تک فاز طرح دو فاز یا Shaded-Pole
سیم پیچ‌های موتور تک فاز طرح دو فاز یا Shaded-Pole یکی از ساده‌ترین موارد در انواع سربندی سیم پیچی موتورهای تک فاز هستند. این نوع موتور در تجهیزات کوچک و خانگی استفاده می‌شود و نیاز به تجهیزات اضافی پیچیده ندارد. در این نوع سربندی سیم پیچ‌ها به صورت خاصی طراحی می‌شوند تا بتوانند یک میدان مغناطیسی دو فازی ایجاد کنند. از این سیستم در دستگاه‌هایی مانند پمپ آب خانگی یا سایر دستگاه‌های کوچک که نیاز به گشتاور کم دارند استفاده می‌شود. یکی از مزایای این نوع سربندی سادگی در طراحی و نصب آن است؛ اما این نوع موتورها به طور معمول بازده کمتری نسبت به سایر انواع موتورهای تک فاز دارند. در این روش میدان مغناطیسی در موتور به‌صورت مستقیم ایجاد می‌شود و نیازی به استفاده از سیستم‌های اضافی برای راه‌اندازی یا افزایش گشتاور نیست.
2. سیم پیچ موتور القایی تک فاز با راه انداز خانم دائم کار یا Permanent Capacitor
در این مورد از انواع سربندی سیم پیچی، از یک خازن دائم برای ایجاد میدان مغناطیسی استفاده می‌شود. این موتورها معمولا برای دستگاه‌هایی که نیاز به راه‌اندازی اولیه دارند استفاده می‌شوند. استفاده از خازن دائم موجب می‌شود که موتور به طور مداوم و بدون مشکل کار کند و نیازی به راه‌اندازهای اضافی نداشته باشد. این نوع موتور در صنایع مختلف و دستگاه‌هایی که نیاز به توان متوسط دارند کاربرد دارد. سیم پیچ این موتورها به گونه‌ای طراحی شده است که برای کارهای مداوم قابلیت پایداری بالایی داشته باشد و بتواند بدون مشکل برای مدت طولانی کار کند. همچنین این موتورها دارای کارایی بالاتری نسبت به موتورهای بدون خازن دائم هستند. این نوع موتورهای القایی برای محیط‌های صنعتی مناسب هستند و به راحتی می‌توانند در طول زمان بدون نیاز به تعمیرات مداوم فعالیت کنند.
سیم پیچ موتور القایی تک فاز با راه انداز خانم دائم کار روشی مناسب برای محیط‌های صنعتی محسوب می‌شود.
3. سیم پیچ گام کسری یا Resistance Start
سیم پیچ‌های گام کسری به طور معمول در موتورهای تک فاز استفاده می‌شوند که نیاز به راه‌اندازی دارند. در این مورد از انواع سربندی سیم پیچی، برای راه‌اندازی اولیه از یک مقاومت به عنوان کمک استفاده می‌شود که به کاهش جریان اولیه موتور کمک می‌کند. در این نوع سیستم یک سری مقاومت‌های جداگانه به سیم پیچ‌ها متصل می‌شوند که باعث کاهش جریان می‌شود و موتور به طور تدریجی به دور ثابت خود می‌رسد. این روش در موتورهایی که نیاز به راه‌اندازی آرام دارند مانند پمپ‌های آب کوچک یا سیستم‌های تهویه مطبوع به‌کار می‌رود. یکی از مزایای این نوع سیم پیچ سادگی و هزینه پایین‌تر آن است؛ اما از آنجایی که نیاز به مقاومت برای راه‌اندازی اولیه دارد، ممکن است در برخی از شرایط بازده کمتری نسبت به سایر روش‌ها داشته باشد.
4. سیم پیچی کمکی دائم در مدار یک طبقه گام کسری یا Capacitor Start Capacitor Run
این نوع سربندی ترکیبی از دو روش قبل است که شامل یک خازن برای شروع و یک خازن دیگر برای ادامه کار می‌باشد. در این حالت از دو خازن به طور همزمان برای راه‌اندازی و ادامه کار موتور استفاده می‌شود. این نوع سیم پیچ در دستگاه‌هایی که نیاز به گشتاور بالا برای شروع کار دارند مانند بوستر پمپ کاربرد دارد. استفاده از خازن در این سیستم باعث می‌شود که موتور در زمان کوتاه‌تری به سرعت مطلوب برسد و همچنین بتواند در طول مدت زمان بیشتری با کارایی بالا عمل کند. این سیستم در پمپ‌ها، تهویه‌کننده‌ها و سایر ماشین‌آلات صنعتی که نیاز به راه‌اندازی سریع دارند استفاده می‌شود. علاوه بر این، این نوع موتور دارای کارایی بهتری نسبت به موتورهای بدون خازن است؛ زیرا سرعت راه‌اندازی سریع‌تری دارد و همچنین در طول زمان قادر است با گشتاور ثابت به کار خود ادامه دهد.
5. سیم پیچی گام کامل یا Capacitor Start
در این روش از انواع سربندی سیم پیچی، از یک خازن برای راه‌اندازی موتور استفاده می‌شود که باعث ایجاد گشتاور بیشتر در لحظه شروع موتور می‌شود. در این نوع سیم پیچ فقط در زمان راه‌اندازی از خازن استفاده می‌شود و پس از شروع به کار موتور، خازن از مدار خارج می‌شود. این روش در دستگاه‌هایی مانند ماشین‌آلاتی که به سرعت نیاز به شروع به کار دارند استفاده می‌شود. یکی از مزایای این سیستم سادگی در طراحی و نصب آن است. همچنین موتورهایی که از این نوع سربندی استفاده می‌کنند معمولا عملکرد بسیار خوبی در زمینه قدرت شروع دارند و در مدت زمان کمی به سرعت ثابت می‌رسند. این نوع سیم پیچ بیشتر در صنایع کوچک‌تر و تجهیزات خانگی که نیاز به شروع سریع دارند کاربرد دارد.
سیم پیچی گام کامل باعث شروع پرقدرت موتور می‌شود.
روش تشخیص سربندی موتورهای تک فاز
گسترده بودن انواع سربندی سیم پیچی موتور تک فاز باعث شده تا تشخیص سربندی هم بسیار مهم باشد. تشخیص نوع سربندی موتورهای تک فاز می‌تواند کار پیچیده‌ای باشد؛ به خصوص اگر موتور قدیمی باشد یا اطلاعات مربوط به آن در دسترس نباشد. برای تشخیص نوع سربندی ابتدا باید ساختار موتور را بررسی کرد. در اکثر موتورهای تک فاز می‌توان با استفاده از چندین روش مختلف مانند اندازه‌گیری مقاومت سیم پیچ‌ها یا استفاده از تجهیزات تست الکتریکی نوع سربندی را شناسایی کرد. در برخی موارد نیز از روش‌های آزمون راه‌اندازی برای مشاهده نحوه عملکرد موتور استفاده می‌شود. این تست‌ها می‌توانند کمک کنند تا مشخص شود که آیا موتور از یک خازن برای شروع کار استفاده می‌کند یا خیر و یا اینکه آیا سیم پیچ‌ها از نوع گام کسری یا گام کامل هستند. همچنین می‌توان با استفاده از اطلاعات موجود در کاتالوگ یا مشخصات فنی موتور نوع سربندی آن را تشخیص داد.
جمع بندی
موتورهای تک فاز در صنایع مختلف به‌ویژه در سیستم‌های خانگی و تجاری کاربرد گسترده‌ای دارند. انواع سربندی سیم پیچی این موتورها تأثیر زیادی بر عملکرد، توان و کارایی آن‌ها دارد. روش‌های مختلفی مانند سیم پیچ موتور تک فاز طرح دو فاز، سیم پیچ موتور القایی تک فاز با راه انداز خانم دائم کار، سیم پیچ گام کسری، سیم پیچی کمکی دائم در مدار یک طبقه گام کسری و سیم پیچی گام کامل وجود دارند. انواع سربندی سیم پیچی در موتورهای الکتریکی سه فاز نیز نقش بسیار مهمی در تاثیرگذاری بر قدرت و مصرف انرژی موتور ایفا می‌کنند. دو روش اصلی سربندی موتورهای سه فاز شامل روش ستاره و روش مثلث هستند که هرکدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. انتخاب صحیح این روش‌ها می‌تواند تاثیر مستقیمی در عملکرد موتور میزان انرژی مصرفی و عمر آن داشته باشد.
گروه صنعتی تلمبه موتور غرب – وست پمپ
سوالات متداول
چرا موتور تک فاز نیاز به سربندی خاص دارد؟
موتورهای تک فاز به دلیل اینکه جریان ورودی‌شان به صورت تک فاز است، به سربندی خاصی نیاز دارند تا بتوانند یک میدان مغناطیسی دو فازی ایجاد کنند و به درستی کار کنند.
فرق بین روش ستاره و مثلث در سربندی موتورهای سه فاز چیست؟
در روش ستاره، سه سیم پیچ موتور به طور مشترک به یک نقطه متصل می‌شوند. این در حالی است که در روش مثلث هر سه سیم پیچ به صورت مجزا به هم متصل می‌شوند که در نتیجه عملکرد متفاوتی دارند.
سربندی سیم پیچ موتور گام کسری چه کاربردی دارد؟
این نوع سربندی در موتورهایی که نیاز به راه‌اندازی تدریجی دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
آیا امکان تشخیص نوع سربندی موتور بدون باز کردن آن وجود دارد؟
بله. با استفاده از تست‌های مختلف الکتریکی مانند اندازه‌گیری مقاومت سیم پیچ‌ها و آزمون‌های راه‌اندازی، می‌توان نوع سربندی موتور را تشخیص داد.
