هرگاه بحث برق، موتورهای الکتریکی و صنایع وابسته به برق در میان باشد، محال است که دو قطبی تکفاز و سه‌فاز برقرار نشود. در مورد موتورهای الکتریکی نیز وضع به همین منوال است. اکثر خریداران در هنگام خرید با این دوراهی مواجه می‌شوند که موتور برق تکفاز بخرند یا سراغ مدل‌های سه‌فاز بروند همین ابهام و سردرگمی دستمایه نگارش این یادداشت شد تا باری دیگر همراه با شما کاربران گرامی یکی دیگر از سلسله یادداشت‌های تخصصی حول موتور برق را نگارش کنیم و به پاسخ بخش مهمی از پرسش‌ها دست پیدا کنیم.باری دیگر با ما همراه باشید تا در یادداشتی دیگر به این پرسش پاسخ دهیم که از اساس تفاوت موتور برق تکفاز و سه‌فاز چیست و کدام یک را باید خریداری کرد.
نمای کلی سیستم تک فاز و سه فاز AC
قدرت سیستم تک فاز و سه فاز به واحدهای با استفاده از جریان الکتریکی متناوب (AC) را شامل می گردد. با وجود توان AC ، جریان به طور دائمی جهت های متناوب دارد. تفاوت اصلی بین قدرت تک فاز و سه فاز در ثبات تحویل می باشد سیستم برق تک فاز AC ولتاژ را در 90 درجه و 270 درجه می چرخد ، با چرخه کامل 360 درجه (نمودار زیر را مشاهده کنید). در یک سیستم تک فاز ، یک سیم خنثی و یک سیم برق وجود دارد که جریان بین آنها جریان دارد. تغییرات چرخه ای در بزرگی و جهت ، بسته به نیازهای خاص یک سیستم ، جریان و ولتاژ را تقریباً 60 بار در ثانیه تغییر می دهد.
در یک سیستم 3 فاز سه سیم برق موجود است که هر یک 120⁰ از فاز با یکدیگر خارج می شوند. Delta و wye دو نوع مدار می باشند که برای حفظ بار مساوی در یک سیستم سه فاز مورد استفاده قرار می گیرد که موجب تنظیمات مختلف سیم می گردند. هر سه مرحله از قدرت با 120⁰ وارد عرصه گردیده است. با اتمام چرخه کامل 360 درجه ، هر سه مرحله از ولتاژ به دو برابر شده است با منبع تغذیه سه فاز ، یک جریان پایدار از نیرو با سرعت ثابت تحویل داده می شود و این امکان وجود دارد تا بار بیشتری را تحمل نمایید.
پیش‌نیازهای طرح بحث؛ برق تکفاز در برابر برق سه‌فاز
اساس این تقابل و دوگانگی بین موتور برق تکفاز و موتور برق سه‌فاز، مربوط به تفاوت دو نوع برق متناوبی است که در صنعت یا مصارف خانگی کاربرد دارند. پس با این وجود بهتر است تا پیش از پرداختن به قیاس موتور برق تکفاز با سه‌فاز، به این پرسش پاسخ دهیم که برق تکفاز چیست؟ برق سه‌فاز چیست؟ و این دو با هم چه تفاوتی دارند. برای پاسخ به این سه پرسش تلاش کردیم تا به صورت نکته‌محور حرکت کنیم. پس در بازخوانی نکات زیر با ما همراه باشید.
برق تکفاز: به زبانی ساده همین برق متناوبی که در پریزهای منازل وجود دارد برق تکفاز است. برق تکفاز جریانی از برق متناوب است که جریان الکتریسیته را به صورت تناوبی و با فرکانسی خاص به وسیله شما می‌رساند. در ایران ولتاژ استاندارد برق متناوب 220 ولت بوده و فرکانس نیز معادل 50 هرتز است. در نمودار ولتاژ-زمان برق متناوب تکفاز، شاهد نوسان متوالی برق هستیم؛ این بدان معنی است که در برق متناوب برخلاف برق مستقیم ولتاژ دائم در حال قطع و وصل است.
برق سه‌فاز: همانطور که با توجه به نام می‌توان حدس زد، در برق سه‌فاز با سه عدد فاز روبرو هستیم که توسط سه کنداکتور متفاوت به سیستم وارد می‌شوند. در برق سه‌فاز هر کدام از فازهای نسبت به دیگری 120 درجه اختلاف فاز دارد.
حال این پرسش ایجاد خواهد شد که با این وجود برق تکفاز با سه‌فاز چه تفاوتی دارد؟ در برق تکفاز، همواره به علت متناوب بودن بسته به میزان فرکانس شاهد قطع و وصل جریان برق هستیم. به طور مثال در یک برق تکفاز 220 ولت با فرکانس 50 هرتز، در هر یک ثانیه 50 بار جریان برق قطع و وصل خواهد شد. این موضوع باعث میشود که دستگاه الکتریکی شما به طور مداوم روشن و خاموش شود دقت داشته باشید که در بسامد بالایی مانند 50 هرتز که در ثانیه پنجاه بار جریان قطع و وصل خواهد شد، این قطع و وصل یا چشم غیرمسلح و بدون اشراف بر مدار قطعاً برای شما محسوس نخواهد بود.اما در برق سه‌فاز تفاوت اینجاست که با وجود اختلاف 120 درجه‌ای در فاز، هر جریان برق در یکی از فازها به صفر برسد سایر فازها این مسئله جبران کرده و از قطع جریان برق ورودی به مصرف‌کننده شما جلوگیری می‌کنند. این اختلاف فاز 120 درجه یا همان دو سوم پی رادیان، به شکل مداوم برقرار است و به همین علت هیچگاه جریان برق سیستم شما صفر نخواهد شد.
تفاوت اصلی برق سه‌فاز با برق تکفاز چیست؟
برق سه‌فاز با توجه به مسئله‌ای که در بخش پیشین شرح داده شد، یک مزیت بسیار مهم دارد؛ توان آن ثابت است. برخلاف برق تکفاز که توان لحظه‌ای در آن ثابت نبوده و وابسته به زمان و دوره‌ای است، در برق سه‌فاز یک توان ثابت به شکل مستمر به دستگاه وارد خواهد شد همین موضوع عاملی شده تا برق سه‌فاز برای وسایل صنعتی با کاربردهای سنگین مناسب باشد و برق تکفاز بیشتر در وسایل خانگی و فضای شهری استفاده شود. از برق سه‌فاز تحت عنوان برق صنعتی نیز نام برده میشود. حال که تا حد آشنایی ابتدایی با تفاوت این دو نوع برق آشنا شدید به‌راحتی می‌توان به این پرسش که تفاوت اصلی در موتور برق تکفاز و سه‌فاز چیست؟ پاسخ داد.
موتور برق تکفاز تنها توان تولید یک فاز برق خروجی دارد. در هر دو مدل نیرویی که تولید میشود یکسان است اما در نحوه ارائه آن به شما تفاوت وجود دارد. موتور برق تکفاز همانطور که گفته شد تنها یک فاز را تولید میکند که این فاز مطابق با خصیصه متناوب بودنش دائماً در حال نوسان است این افت ولتاژ دائمی و نوسان در ثانیه برای دستگاه‌های کوچک و خانگی محسوس نسبت و به چشم نمی‌آید اما در مورد دستگاه‌های صنعتی داستان فرق دارد. موتور برق سه‌فاز با تقویت و ایجاد سه موج خروجی الکتریسیته مجزا کمک میکند تا شما یک جریان مستمر از الکتریسیته داشته باشید و توان لحظه‌ای شما توانی ثابت باشد.این تفاوت باعث شده تا موتور برق سه‌فاز شدیداً قوی‌تر از موتور برق تکفاز ظاهر شود.
خرید موتور برق تکفاز یا موتور برق سه‌فاز
پاسخ این پرسش بیش از آنکه در گرو دانش ما باشد، وابسته به نیازهای شماست. چیزی که تعیین میکند شما باید موتور برق تکفاز بخرید یا موتور برق سه‌فاز ، نوع نیاز شما به موتور برق است. برای کارهای کوچک‌تر و مربوط به نواحی شهری و خانگی، موتور برق تکفاز انتخاب بهتری است در صورتی که شما به ولتاژ بالا و مداوم نیازی ندارید و وسایل شما در واقع تکفاز هستند، بدیهی است که خرید موتور برق تکفاز انتخاب بهتری است. اما اگر کاربری صنعتی را بیشتر مد نظر دارید، حتماً باید موتور برق سه‌فاز را خریداری کنید معمولاً موتور برق سه‌فاز ولتاژ خروجی 480 ولت را تأمین خواهد کرد. در مصارف صنعتی مانند ابزارآلات سنگین و موتورهای غول‌آسای الکتریکی شما ناچار به استفاده از موتور برق سه‌فاز هستید. هر چند با وجود امکان گرفتن برق تکفاز از موتور برق سه‌فاز در مجموع شاید بد نباشد که نگاه مثبت‌تری نسبت به موتور برق سه‌فاز داشته باشید.اگر به هر دو نوع برق نیاز دارید یا شاید در آینده به سه‌فاز نیاز پیدا کنید، همین موتور برق سه‌فاز انتخاب بهتری است زیرا همزمان تحت شرایط خاصی، برق تکفاز مد نظر شما را تأمین خواهد کرد
برای مصارف خانگی اما در باغ موتور برق سه فاز جواب گو می باشد یا موتور برق سه فاز؟
جواب:
اگر برای مصارف خانگی می خواهید موتور برق را تهیه کنید، موتور برق تک فاز نیز جواب گو شما خواهد بود. اما مسئله بسیار مهمی که وجود دارد این است که موتور برق تکفاز تنها توان تولید یک فاز برق خروجی دارد. در هر دو مدل نیرویی که تولید میشود یکسان است اما در نحوه ارائه آن به شما تفاوت وجود دارد. هر دو نوع موتور برق یعنی هم موتور برق تک فاز و هم چنین موتور برق سه فاز تمام نیازات شما را بر طرف خواهد کرد اما موتور برق های سه فاز گزینه بسیار مناسب تری می باشند به دلیل آن که بسیار قوی تر از نوع تک فاز آن هاست.
آیا می توان برق سه فاز را برای مصارف شهری نیز استفاده کرد؟
جواب:
سوال شما را به درستی متوجه نشده ام. آیا منظورتان این است که می توان برق شهری را به برق سه فاز تبدیل کرد؟ این موضوع بسیار هزینه بر است و نیازی هم به این کار نیست. به دلیل آن که برق تک فاز جواب گو مصارف شهری و معمولی می باشد و نیازی نیست که حتما از برق سه فاز استفاده کرد و برق سه فاز برای مصارف صنعتی و کارهای سنگین مناسب می باشد که به یک الکتریسیته پیوسته نیاز است.
اگر منظور شما موتور برق سه فاز است باید عنوان کنم که موتور برق دستگاهی است که نیروی مکانیکی را به نیروی برق تبدیل می کند و برای مصارف مختلف استفاده می شود ، حال برای آن که این الکتریسیته به صورت کامل و بدون هیچ ایرادی باشد، نوع سه فاز آن بسیار مناسب است به دلیل ان که دیگر قطع جریان برق را ندارد و به صورت پیوسته شما جریان برق خواهید داشت، در شهر ها با توجه به سیستم برق کشی و کابل هایی که وجود دارد، متوجه قطع و وصل شدن ولتاژ نخواهید شد اما با موتور برق شاید این موضوع را حس کنید، بنابراین نوع سه فاز آن بسیار مناسب تر است.
منظور از مثالی که در مقاله گفته اید، فرکانس 50 هرتز در برق های تک فاز شهری چیست؟
جواب:
در برق تک فاز، همواره به علت متناوب بودن بسته به میزان فرکانس شاهد قطع و وصل جریان برق هستیم. به طور مثال در یک برق تکفاز 220 ولت با فرکانس 50 هرتز، در هر یک ثانیه 50 بار جریان برق قطع و وصل خواهد شد. برای بیان ساده تر عنوان می کنم که فرکانس ها یا بسامد ها به میزان تعداد تکرار یک حادثه یا رخ داد یک موضوع اطلاق می شود، حال زمانی که صحبت از فرکانس در جریان برق می شود، منظور رفت و برگشت جریان برق یا قطع و وصل کردن آن می باشد. این موضوع باعث میشود که دستگاه الکتریکی شما به طور مداوم روشن و خاموش شود. دقت داشته باشید که در بسامد بالایی مانند 50 هرتز که در ثانیه پنجاه بار جریان قطع و وصل خواهد شد، این قطع و وصل یا چشم غیرمسلح و بدون اشراف بر مدار قطعاً برای شما محسوس نخواهد بود.
تفاوت برق سه فاز و تک فاز توی چیه؟
جواب:
برق تک فاز دارای دو رشته سیم، فاز 220 ولت متناوب و نول است. در حالیکه برق سه فاز دارای چهار رشته سیم، سه سیم فاز 380 متناوب و یک سیم نول می‌باشد.که فاز اول را با رنگ قرمز و فاز دوم را با رنگ زرد و فاز آخررا هم با رنگ آبی نشان می دهند. از مزایای اصلی برق سه‌فاز نسبت به تکفاز، این است که برق سه‌فاز توان ثابتی را به طور دائمی برای بار الکتریکی (مثلاً یک موتور سه‌فاز ) فراهم می کند. به عبارت دیگر، ویژگی جالب برق سه‌فاز این است که حتی توانِ لحظه‌ای آن (Instantaneous Power) هم ثابت است (با زمان تغییر نمی‌کند). این بر خلاف برق تکفاز است که توان آن با زمان تغییر میکند.
کاربرد موتور برق تک فاز چیه؟
جواب:
ژنراتور تک فاز بزرگ، معمولا به صورت تجارتی و انبوه ساخته نمی شوند، سهم عمده در بازار متعلق به ژنراتورهای با توان 1 KVA تا KVA 5 است. این ژنراتورها معمولا به عنوان مولدهای کمکی برای دستگاه های قابل حمل و یا به عنوان مولدهای کمکی خانگی در هنگام قطع برق شبکه مورد استفاده قرار می گیرند و توان مکانیکی آن ها توسط موتورهای احتراقی، تراکتورها و یا منابع دیگر تأمین می شود.
واحدهای ژنراتوری تک فاز که از یک ژنراتور تک فاز به همراه یک موتور بنزینی تشکیل شده است، نیز متداول بوده و به صورت قابل حمل و یا ثابت ساخته می شوند.این واحدها در جاهایی که قطع برق شبکه خسارت هایی را به دنبال دارد، اهمیت ویژه ای دارند. مثلا یک واحد سردخانه را در نظر بگیرید که دارای چند صد کیلوگرم گوشت در یخچال های آن است، واضح است که در هنگام قطع برق شبکه و فقدان مولد کمکی این واحد خسارات زیادی را متحمل می شود.
نحوه تست وریستور موتور برق سه فاز به چه صورت است؟
جواب:
ولتاژهای سریع و گذرا در نیروگاه‌ها و پست‌های قدرت یا مدارهای الکترونیکی میتواند ناشی از رعد و برق یا کلیدزنی قطع و وصل خواسته یا ناخواسته یا در مدارهای الکترونیکی حساس میتواند ناشی از تخلیه الکتریسیته ساکن جمع شده در بدن انسان باشد که وریستورها بدون خراب شدن می‌توانند به طور مکرر عمل تنظیم و محدود کردن این گونه ولتاژهای ناپایدار و زود گذر را انجام دهند.
پس وظیفه وریستورها مقابله با نوسانات سریع ولتاژ می باشند. پس ژنراتور بدون آنها نیز کار میکند. جهت تست وریستور ژنراتور قسمت کابل ورودی اکسایتر یا منفی اکسایتر را باز کنید. سپس از مقدار اهمی وریستور ژنراتور را از هر دو طرف اندازه بگیرید. باید مقدار اهمی از هر دو طرف با هم برابر باشد. وریستورها در صورت سوختن اتصال کوتاه یا منفجر می شوند.
ساختار موتور برق تک فاز چگونه است؟
جواب:
یک ژنراتور (آلرناتور) ac که دارای یک حلقه سیم است و با سرعت ثابت در یک میدان مغناطیسی با چگالی شار یکنواخت،حرکتی دورانی دارد.حاصل این حرکت،تولید ولتاژی با شکل موج سینوسی در حلقه سیم بود.در این حالت شکاف هوایی بسیار بزرگ میان دو قطب میدان، مانع تولید چگالی شار مناسب شده،در نتیجه ولتاژ بسیار کمی در مولد القا میشود،بنابراین این طرح غیر عملی است.