آموزش ترسیم سیم پیچی موتورهای الکتریکی

آموزش سیم پیچی موتور الکتریکی

در این پست قصد داریم شما را با انواع سیم پیچی ماشین های الکتریکی که بخش کوچکی از طراحی ماشین الکتریکی می باشد، آشنا نماییم تا به صورت کلی بدانید برای ترسیم یک سیم پیچی به چه مواردی نیاز داریم، شاید در نگاه اول مطالب بیان شده دشوار به نظر بیایند چرا که به صورت پیوسته و پشت سر هم از فرمول ها و اصطلاحات جدید برای شما استفاده کرده ایم. به همین دلیل توصیه می کنیم مطالب را با حوصله و با دقت بالا مطالعه نمایید و حتی در صورت امکان یک مبحث را دوباره مرور نمایید تا بتوانید به خوبی فضای ترسیم شده را در ذهن خود تصور نمایید.

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.

ویدیو

قبل از اینکه شروع به توضیح مباحث تئوری کنیم بیایید با هم یک ویدیو کوتاه در مورد مراحل سیم پیچی یک موتور الکتریکی را با هم ببینم تا در ابتدا یک دید نسبتا عملی به موضوع داشته باشیم؛

مشخصات لازم برای طراحی و سیم پیچی موتور

برای محاسبه و سیم پیچی یك موتور معلومات زیر مورد نیاز می باشد كه از روی پلاك و پوسته موتور و یا با توجه به نیاز از طریق محاسبه بدست می آید.

تعداد شیار های استاتور

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

تعداد فازها

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

تعداد قطبهای موتور

 (2p) تعداد قطبهای موتور را می توان از رابطه زیر بدست آورد.                                                                                         C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image001.pngC:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image002.png

و رابطه فوق ns دور سنكرون میدان استاتور می باشد كه مقدار آن از دور موتور كه nr بر روی پلاك موتور نوشته میشود كمی بیشتر است.

گام قطبی y

كه عبارتست از فاصله بین مركز 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 yz

عبارتست از فاصله بین دو بازوی یك كلاف بر حسب تعداد شیار.

تعداد شیار زیر هر قطب مربوط به هر فاز

حداقل تعداد كلافها برای ایجاد یك جفت قطب در جریان متناوب به اندازه تعداد فازها می باشد اگر بخواهیم در یك ماشین تعداد قطبها از 2 بیشتر شده و برابر با 2p باشد در این صورت حداقل تعداد كلافهای لازم برابر با p.m  بوده و چون در سیم پیچی یك طبقه هر كلاف دو شیار را پر می كند بنابراین حداقل تعداد شیار های لازم برای تشكیل 2p قطب توسط m فاز برابر خواهد بود با:

 Zmin= 2p* m

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

در این صورت تعداد شیارهای لازم برای تشكیل 2p 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 صورتیكه q عدد صحیح 1، 2، 3 و… باشد سیم پیچی با شیار كامل و اگر یك عدد كسری باشد سیم پیچی با شیار كسری نامیده می شود.

تعداد كلافهای لازم برای هر فاز

چون در سیم پیچ های هر یك از فازهای ماشین الكتریكی، باید ولتاژهای یكسان القا شود و یا اینكه این سیم پیچ ها باید به ولتاژهای برابر اتصال یابند لذا باید تعداد كلافهای هر یك از فازها با یكدیگر برابر بوده و همچنین مجموع تعداد حلقه های كلاف هر فاز نیز یكسان می باشد.

تعداد كلافهای مربوط به هر فاز باید یك عدد صحیح مثلا 1، 2، 3 و… باشد چون در سیم پیچی یك طبقه هر یك از شیارها توسط بازوی كلاف پر می شود بنابراین هر كلاف دو شیار را پر می كند لذا برای m فاز رابطه زیر برقرار خواهد بود.

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

كه در این رابطه C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image007.png تعداد كلافهای هر فاز در سیم پیچی یك 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 یك استاتور به جای سیم پیچی یك طبقه از سیم پیچی دو طبقه استفاده شود چون تعداد دور هر كلاف در این حالت نصف حالت یك طبقه بوده و در عوض هر شیار توسط دو بازوی دو كلاف مختلف پر می شود لذا تعداد كلافهای مربوط به هر فاز نیز دو برابر تعداد كلافهای در سیم پیچی یك طبقه شده و مقدار آن، 2 برابر است.

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

شیارهای استاتور توسط كلافهای مربوط به تمام فازها پر می شوند هر چند كلاف از یك فاز با یكدیگر تشكیل یك گروه كلاف را می دهند و بازوهای دو طرف هر گروه كلاف نیز در دو قطب مخالف (در یك جفت قطب) قرار می گیرند بنابراین تعداد گروه كلافهای مربوط به هر یك از فازها در سیم پیچ یك طبقه برابر با تعداد جفت قطبها می باشد.

به عبارت دیگر در هر جفت قطب مجموعا mn گروه كلاف و در مجموع برای 2p قطب تعداد m.p گروه كلاف لازم می باشد.

اگر سیم پیچی یك طبقه سه فازه باشد در این صورت مجموع گروه كلافهای لازم برای سه فاز 1.5 برابر تعداد قطبها خواهد بود.

در ادامه بخوانید  کتاب سیم پیچی موتورهای تک فاز

زاویه الكتریكی بین دو شیار مجاور (aez)

محیط یك دایره 360 درجه هندسی می باشد و چون استاتور نیز به صورت یك دایره می باشد لذا زاویه هندسی (یا زاویه مکانیکی) بین دو شیار مجاور هم برابر با C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image011.png درجه می شود. و زاویه الکتریکی که با aez نمایش داده می شود برابر است با aez=360*p/z دقت شود که دراین رابطه p تعداد قطب می باشد

زاویه الکتریکی هر شیار بیان کننده این است که هر شیار با شیار ماقبل خود چند درجه اختلاف فاز دارد، و آنرا با aez نشان می دهند

در یك سیم پیچی سه فازه دو قطب، هر قسمت از گروه كلافهای مربوط به هر C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image012.png محیط استاتور یعنی 60 درجه هندسی را پر می كند یا به عبارت دیگر هر قطب كه 180 درجه الكتریكی می باشد به اندازه 180=60*3 (ضریب 3 به دلیل سه فاز بودن است) درجه هندسی را در بر می گیرد اما اگر تعداد قطبها بیشتر از دو باشد زاویه هندسی مربوط به هر قطب كمتر از 180 درجه می شود مثلا اگر استاتور 6 قطب سیم پیچی شود فقط 20 درجه از محیط استاتور توسط یك سمت هر گروه كلاف هر فاز پر می شود (360=20*6*3).

بايد به اين نكته توجه داشته باشيم كه هر قطب 180 درجه در هر شرايطي اشغال مي كند و محيط دايره هميشه 360 درجه مكانيكي است ولي زاويه الكتريكي مي تواند بيشتر از 360 درجه باشد مثلا؛ aez=720 aez=1080 و …

بنابراین زاویه الكتریكی محیط استاتور بر خلاف زاویه هندسی یك عدد ثابت نبوده و بستگی به تعداد قطبهای ماشین دارد بطوریكه اگر ماشین دو قطب باشد زاویه الكتریكی محیط استاتور برابر با (720=180*4) درجه الكتریكی خواهد بود. بدین ترتیب مشاهده می شود كه در هر حالت می توان زاویه الكتریكی كل را از رابطه (P*360) یا (2p*180) بدست آورد در این صورت بر خلاف زاویه هندسی بین دو شیار مجاور كه همیشه ثابت است زاویه الكتریكی بین دو شیار مجاور بستگی به تعداد قطبها داشته و از رابطه زیر بدست می آید.

C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image015.png
  • ماشین با 2 قطب (P=2): زاویه الکتریکی = زاویه مکانیکی
  • ماشین با 4 قطب (P=4): زاویه الکتریکی = زاویه مکانیکی * 2
  • ماشین با 6 قطب (P=6): زاویه الکتریکی = زاویه مکانیکی * 6

شیار شروع فازهای R و S و T

شروع فازها در یك سیم پیچی نرمال همیشه می تواند بدون وابستگی به تعداد قطبها روی یك جفت قطب 360 درجه الكتریكی تقسیم شود.

در جریان سه فاز، بین هر دو فاز 120 درجه الكتریكی اختلاف فاز می باشد لذا شروع فاز S باید از شیاری انتخاب شود كه نسبت به فاز R به اندازه 120 درجه الكتریكی (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 120 درجه الكتریكی (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 یك فاز را نیز قرار داد مثلا می توان شروع فاز R را از شیار یك در قطب اول و شروع فاز T را از 240 درجه بعد از آن در قطب دوم شروع فاز S را نیز از 240 درجه بعد از شروع فاز T و در قطب سوم قرار داد.

ولتاژ كار موتور

عبارتست از ولتاژ بین دو فاز شبكه كه باید موتور به آن ولتاژ اتصال یابد این ولتاژ به همراه نوع اتصال بر روی پلاك موتور نوشته می شود و یا با توجه به محل استفاده بدست می آید و در صورتیكه بر روی پلاك موتور سه فاز نوشته شده باشد (C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image018.png) بدین معنی است كه سیم پیچهای هر فاز موتور حداكثر ولتاژ 220 ولت را می توانند تحمل نمایند و در صورتیكه اتصال سیم پیچها به صورت ستاره بسته شود می توان آنرا به شبكه 380 ولتی اتصال داد.

قدرت نامی موتور

توان مكانیكی یا خروجی موتور (P2) در حالت كار نامی روی پلاك موتور بر حسب كیلووات (kw) و یا اسب بخار (Ps) نوشته می شود كه از روی آن می توان قدرت ورودی موتور را حساب نمود.

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

جریان خط

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

فرم كلافهای سیم پیچی

كلافهای یك گروه می توانند در اندازه های مساوی و یا در اندازه های نامساوی پیچیده شوند كه به حالت اول سیم پیچی زنجیری و به حالت دوم سیم پیچی متحدالمركز گرفته می شود.

سیم پیچی متحدالمركز

سیم پیچی متحدالمركز گام كلافهای مربوط به هر گروه كلاف با یكدیگر تفاوت داشته و هر كلاف بزرگ كلاف كوچكتر را احاطه می كند بدین ترتیب در یك گروه كلاف گام كلاف بزرگ از گام كلاف قبلی خود به اندازه دو شیار بیشتر می باشد.

شكل زیر سه كلاف را به صورت متحدالمركز نشان می دهد.

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

در این شكل هر سه كلاف با یكدیگر سری شده و مجموعا یك گروه كلاف را تشكیل می دهد.

اتصال موازی كلافهای یك گروه كلاف، بخاطر مساوی نبودن طول حلقه كلافها صحیح نمی باشد اما می توان گروه كلافهای یك فاز را با یكدیگر موازی نمود كه از آن در موتورهای با قدرت زیاد و ولتاژ كم استفاده می شود در این نوع سیم پیچی برای پیچیدن كلافهای یك گروه كلاف باید از قالبهای نامساوی استفاده نمود.

سیم پیچی زنجیره ای

سیم پیچی زنجیری یا با گام مساوی به نوعی سیم پیچی گفته می شود كه در آن تمام كلافهای یك گروه كلاف در نتیجه تمام كلافهایی كه در داخل شیار های استاتور جای می گیرند به یك اندازه باشند برای پیچیدن این كلافها از یك قالب (یا قالبهای یك اندازه) استفاده می شود.

در سیم پیچی زنجیره ای به علت مشابه بودن كلافها با یكدیگر زمان لازم برای تهیه قالب و پیچیدن و جا زدن كلافها در داخل شیارها كمتر از حالت متحدالمركز می باشد

در این سیم پیچی طول متوسط كلاف نیز كوتاه تر از نوع متحدالمركز می باشد و به همین جهت در مصرف سیم نیز صرفه جویی شده و اقتصادی تر می باشد.

امكان اتصال موازی كلافهای هر گروه كلاف و یا هر چند كلاف با یكدیگر نیز در این حالت وجود دارد. در سیم پیچی زنجیری پیشانی كلافهای فازهای مختلف در پیرامون استاتور از روی یكدیگر عبور نموده و برای جلوگیری از اتصال كوتاه بین آنها باید حتما بخوبی از یكدیگر عایق شوند اشكال زیر اتصال سه كلاف را به صورت زنجیری به یكدیگر 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 كلافها را به هر دو صورت می توان نشان داد.

برای سیم پیچی یك موتور باید ابتدا دیاگرام گسترده سیم پیچی را رسم نموده و سپس با كمك آن استاتور را سیم پیچی كرده، برای ترسیم دیاگرام گسترده سیم پیچی روشهای متفاوتی وجود دارد كه نتیجه نهایی تمام روشها یكسان بوده و به كمك آن یك سیم پیچی كاملا متقارن و یا در حد قابل قبول بدست می آید در هر یك از این روشها سعی می شود كه شیارهای استاتور توسط سه دسته سیم پیچ مساوی پر شده و طریق صحیح به یكدیگر اتصال یابند تا حتی الامكان یك میدان دوار متقارن بوجود آید.

گاهی می توان با بكارگیری چند قاعده ساده و یا با استفاده از یك 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 كامل یك طبقه

در صورتیكه تعداد شیارهای هر فاز زیر هر قطب یعنی q عدد صحیح و بدون اعشاری (1 و 2 و 3 و…) باشد سیم پیچی با شیار كامل نامیده می شود.

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

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

مثال شماره 1

استاتوری دارای 24 شیار بوده و باید بصورت سه فاز 4 قطب، یك طبقه سیم پیچی شود برای ترسیم دیاگرام گسترده این استاتور به روش زیر عمل می كنیم؛

در سیم پیچی یك طبقه كلافها به صورت متحدالمركز 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 تشكیل یك 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 كامل می باشد در اینجا q=2 بدین معنی است كه هر گروه كلاف از دو كلاف تشكیل شده است.

یك روش ساده برای پیدا كردن شیارهای مربوط به شروع هر فاز استفاده از زاویه الكتریكی بین هر دو شیار می باشد در این مثال زاویه الكتریكی 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 یك 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 كه در قطبهای مخلتف قرار گرفته باشند نیز می تواند باشد مثلا شروع فاز R از شیار یك و شروع فاز  T از شیار 9 و شروع فاز S از شیار 17 (240 – درجه بعد از فاز T) باشد.

بدین ترتیب در مورد فاز R چون تعداد شیارها زیر هر قطب مربوط به هر فاز برابر با 2 می باشد بنابراین شیار شماره 1 و 2 باید توسط بازوی كلاف مربوط به فاز  R پر شود.

دو شیار ابتدای قطب بعدی یعنی شیارهای 7=6+1 و 8=6+2 نیز مربوط به فاز R می باشد به همین ترتیب در هر قطب باقی مانده نیز شیارهای مربوط به فاز R عبارت خواهند بود از شیارهای 13=6+7 و 14=6+8 در قطب سوم و شیارهای 19=6+13 و 20=6+14 در قطب چهارم پس شیارهای (2-1) و (8-7) و (14-13) و (20-19) متعلق به فاز R می باشد.

شروع فاز S نیز همانطور كه توضیح داده شد از شیار شماره 5 بوده و شیارهای مربوط به آن در هر چهار قطب عبارتند از:

(6-5)، (12-11)، (18-17)، (24-23)

در مورد فاز T نیز كه شروع آن از شیار 9 می باشد می توان شیارهای مربوط به آنرا به ترتیب (10-9)، (16-15)، (22-21) و (4-3) 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

باكمی دقت در اعداد جدول مشاهده می شود كه اگر محل ستون مربوط به فاز S را با ستون مربوط به فاز T عوض نمائیم به راحتی می توانیم جدول فوق را كه شیارهای مربوط به هر یك از فازها را مشخص می كند تنها با داشتن q=2 به ترتیب از یك تا 24 بصورت زیر بنویسیم.

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

در این جدول اعداد به ترتیب از یك تا 24 در چهار سطر (2p=4) نوشته شده اند هر یك از این سطرها مشخص كننده یك 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 كه در شیارهای 2-1 و 14-13 باید جهت جریان هم جهت و مثلا به سمت بالا و در شیاهای 8-7 و 20-19 به سمت پایین باشد تا قطب N و S تشكیل 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 كردن جهت جریان در آنها قطبها را مشخص نمود ترسیم كلافها نیز با توجه به نوع گروه كلاف یعنی متحدالمركز بودن یا زنجیری بودن آنها انجام می گردد برای این منظور می توان پس از مشخص كردن جهت جریان در شیارها دو بازوی غیر هم جهت نزدیك به هم مربوط به یك فاز را به طریقی به یكدیگر وصل نمود كه گروه كلاف متحدالمركز یا زنجیری ایجاد شود و در عین حال پیشانی كلافها نیز در طبقات كمتری قرار بگیرند و حتی الامكان گروه كلافهای هر سه فاز دارای اندازه یكسانی باشند.

در شكل C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image030.png، ابتدا اولین گروه كلاف را در شیارهای (2-1) و (8-7) به طریقی رسم می كنیم كه كلاف كوچكتر در شیارهای (7-2) و كلاف بزرگتر در شیارهای (8-1) واقع شوند پس از آن گروه كلاف دوم را در شیارهای (16-9) و (15-10) كه مربوط به فاز سوم T می باشد مجاور گروف كلاف اول ترسیم نموده و به همین ترتیب گروه كلاف سوم را در شیارهای (24-17) و (23-18) كه مربوط به فاز دوم S می باشد در مجاورت گروه كلاف دوم رسم می نامیم بدین ترتیب سه گروه كلاف به اندازه مساوی در مجاورت یكدیگر رسم شده و پیشانی این سه گروه كلاف نیز در یك ردیف (یك طبقه) قرار می گیرند.

برای ترسیم بقیه دیاگرام نیز باید گروه كلافها را به طریقی در 12 شیار باقی مانده قرار دهیم كه گام آن مشابه گام كلافهای قبلی بوده و كوتاهترین مسیر نیز طی شود. برای این منظور باید یك طرف چهارمین گروه كلاف را در شیار (6-5) و طرف دیگر همان گروه كلاف را در شیارهای (12-11) قرار دهیم.

برای پنجمین گروه كلاف نیز شیارهای (14-13) و (20-19) و برای ششمین گروه كلاف تمام شیارهای استاتور مانند شكل b پر شده و باید پس از آن كلافها را سربندی نمود در هنگام سیم پیچی موتور نیز باید به همین ترتیب كه ذكر شد كلافها را در داخل شیارهای استاتور قرارداد همان طوری كه در شكل b دیده می شود سه گروه كلاف اول در اندازه كوچك و سه گروه كلاف دوم با بازوی بزرگتر ترسیم شده اند در سیم پیچی موتورهای كوچك از سیم های لاكی با مقطع گرد و قطر كم استفاده می شود بهتر است كه گروه كلافها نیز در دو اندازه كوچك و بزرگ پیچیده شوند و اگر این گروه كلافها در یك اندازه پیچیده شوند مشكلی پیش نخواهد آمد و در ماشینهای بزرگ كه در آنها بجای سیمهای با مقطع گرد از شمشهای دی استفاده می شود گروه كلافها شکل متفاوتی خواهد داشت و چون بر خلاف سیمهای گرد و با قطع كم نمی توان این تسمه ها را به سادگی به فرم دلخواه در آورده لذا از قبل در خارج از ماشین آنها را فرم داده و سپس در داخل شیارها قرار می دهند، در سیم پیچی نوع زنجیری نیز اگر از هادی تسمه ای استفاده شود باید قبلا تسمه ها را در خارج ماشین فرم داده و سپس در داخل شیارها جای داد. در صورتیكه بخواهیم سیم پیچی به صورت زنجیری یا با كلافهای یك اندازه پیچیده شود می توانیم برای ترسیم دیاگرام سیم پیچی و یا برای قرار دادن كلافها در داخل شیارها، كلافها یك گروه كلاف را به ترتیب در كنار یكدیگر جا زده و یا اینكه بدون توجه به تعداد كلافهای یك گروه كلاف، كلافها را در شیارها به صورت یك در میان جا زده و سپس آنها را سربندی نمود.

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

در مورد دوم نیز باید كلافها را در شیارها به صورت یك در میان جا زد بطوریكه بازوی سمت چپ كلافها كه معمولا در دیاگرام بلندتر از بازوی سمت راست كشیده می شود در شیارهای فرد و بازوی سمت راست در شیارهای زوج قرار گیرد تا سیم بندی یك حالت تقارن بخود بگیرد.

برای اینكه این حالت بدون اشكال انجام گیرد باید گام سیم پیچی عدد فرد باشد در صورتیكه گام قطبی زوج باشد می توان با كم كردن یك شیار از آن گام را فرد نموده و دیاگرام سیم بندی را با توجه به گام فرد ترسیم كرد.

در این حالت شروع سیم بندی از شیار 2 می باشد در صورت استفاده از گام كوتاه شده در مصرف سیم صرفه جویی شده و در پیرامون شیارها نیز فضای كمتری برای پیشانی كلافها لازم خواهد بود.

همانطوری كه توضیح داده شد طریقه محاسبه پارامترهای مورد نیاز (بجز گام سیم پیچی) و نوشتن جدول در مورد سیم پیچی زنجیره ای و سیم پیچی متحدالمركز یكی می باشد و برای آشنایی بیشتر با توضیحات داده شده بذكر 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 كلاف مختلف قرار می گیرند اگر دو بازوی یك كلاف به اندازه یك گام قطبی از یكدیگر فاصله داشته باشند در این صورت دو بازوی واقع در یك شیار حتما مربوط به یك فاز خواهند بود اما اگر این فاصله برابر با گام قطبی نباشد در این صورت دو بازوی واقع در یك شیار می تواند مربوط به دو فاز مختلف نیز باشد یك چنین سیم پیچی را سیم پیچی با گام كوتاه شه یا با گام كسری می نامند سیم پیچی دو طبقه كه در آن گام كلافها برابر با گام قطبی باشد (گام كوتاه نشده) به ندرت در عمل پیش می آید و معمولا سیم پیچی دو طبقه با گام كوتاه شده (گام كسری) مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع سیم پیچی در ژنراتورها و موتورهای با قدرت كم تا قدرتهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد موتورهایی كه دارای سیم پیچی و طبقه یا گام كوتاه شده باشند دارای مزایای زیر می باشند.

الف: با كوتاه كردن گام سیم پیچی پیشانی كلافها كوتاه تر شده و مصرف سیم كمتر می شود مخصوصا در موتورهای دو قطب كه 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 كامل انتخاب می شود این موضوع بهتر دیده می شود.

ب: در یك سیم پیچی دو طبقه با شیار كامل می توان كلافهای سیم پیچی را به اندازه 2p مرتبه با یكدیگر موازی اتصال داد كه این موضوع یكی از مزایای آن می باشد زیرا در ماشینهای بزرگ با اختلاف سطح كم و جریان زیاد كه باید سطح مقطع ها دیهای آن زیاد باشد باعث كم شدن سطح مقطع هادیها می شود.

ج: در سیم پیچی دو طبقه تعداد حلقه های هر كلاف نصف تعداد حلقه های كلاف سیم پیچی یك طبقه بوده و یك بازوی كلاف در كف شیار و بازوی دیگر در بالای شیار قرار می گیرد.

بدین ترتیب سیم پیچی دو طبقه بهتر از سیم پیچی یك طبقه تهویه و خنك می شود و بنابراین توان ماشین افزایش می یابد به علاوه بر این چون تلفات اضافی ماشین در اثر تضعیف هارمونیك‌ها كاهش پیدا می كند در نتیجه سیم پیچی دو طبقه با گام كوتاه شده در مقابل سیم پیچی یك طبقه معمولی مشابه دارای افزایش قدرت حدود 10% می باشد كه در این مطلب در صورت تعویض سیم پیچی موتورهای یك طبقه قدیمی و تبدیل آن به دو طبقه باید در نظر داشت. با كوتاه نمودن گام سیم پیچی، ضریب ولتاژ سیم پیچی نیز كاهش می یابد. مثلا در صورت استفاده از ضریب C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image035.png برای گام كلافها (مقدار كوتاهی گام به اندازه C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image036.png گام كامل) باید تعداد حلقه های كلاف را به اندازه 5% 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 كلافها باید مقدار افزایش حلقه را 15% انتخاب نمود بنابراین اگر چنانچه بخواهیم در هنگام تعویض سیم پیچی یك موتور سوخت گام سیم پیچی آن را تغییر دهیم باید این موضوع را مورد توجه قرار داده و در صورت كوتاه نمودن گام تعداد دور سیم پیچ را نسبت به حالت اول افزایش و در صورت زیاد كردن گام تعداد دور سیم پیچ را نسبت به حالت اول كاهش دهیم بدین ترتیب دیگر افزایش جریان بی باری موتور كه علت آن برعكس شدن جریان لحظه ای بازوی كلافهای 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 كه 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. yz=e*y با كوتاه 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 یكدیگر عایق شوند.

تعداد كلافها در سیم پیچی دو طبقه و برابر تعداد كلافها در سیم پیچی یك طبقه بوده و تعداد گروه كلافها نیز سه برابر تعداد قطبها و یا اینكه برابر با 6p می باشد.

روابطی كه برای سیم بندی یك طبقه موتورهای سه فازه گفته شد در اینجا نیز صادق می باشد تنها همانطور كه توضیح داده شد در موتورهای دو طبقه گام سیم بندی فرق می كند و باید كلافها را در داخل شیارهای استاتور به ترتیب و پشت سر هم طوری جا زد كه یك بازوی كلاف در زیر و بازوی دیگر كلاف در بالای شیار قرار گیرد تا فرم ظاهری سیم پیچی ها زیباتر شده و علاوه بر آن در هنگام سر بندی نیز امكان اشتباه كمتر شود.

ترسیم دیاگرام گسترده سیم پیچی دو طبقه به روشهای مختلف امكان پذیر می باشد كه در اینجا بذكر متداولترین روش آن می پردازیم.

 

روش استفاده از جدول:

برای بررسی بهتر این روش با ذكر یك مثال به شرح آن می پردازیم.

مثال شماره 2

مطلوبست دیاگرام گسترده سیم پیچی یك موتور سه فازه 36 شیار 4 قطب به صورت دو طبقه:

برای ترسیم دیاگرام گسترده ابتدا y را حساب می كنیم؛

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 1 و 7 و 13  خواهد بود.

گام سیم بندی در صورتیكه 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 (7) یا برابر با (8) انتخاب نمود.

برای ادامه سیم پیچی گام سیم بندی را برابر با (7) 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 كوچكتر خواهدبود.

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

تعداد سطرهای جدول برابر با تعداد قطبهای موتور یعنی 4 میباشد اعداد را مانند روش قبلی كه توضیح داده شد از یك تا 36 با توجه به اینكه q=3 می باشد در جدول می نویسیم هریك از این اعداد مشخص كننده بازوی رویی یك كلاف نیز می باشد.

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

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

با دقت در جدول مشاهده می شود كه در اعداد پریم دار كه مشخص كننده بازوهای زیر كلاف 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 كلافهای هر فاز مانند روشهای قبلی با توجه به جهت جریان در بازوهای رویی می باشد در اینجا نیز برای هر فاز انتهای گروه كلاف به انتهای گروه كلاف بعدی و ابتدا به ابتدای گروه كلاف بعدی متصل می شود.

با كمی دقت در دیاگرام ملاحظه خواهید كرد كه بین هر دو قطب در دو شیار مجاور هم جهت در جریان لحظه ای بازوهای واقع در هر شیار بر عكس یكدیگر می باشد.

پس از رسم دیاگرام گسترده باید دقت نموده كه این شیارها از نظر مكانی متقارن باشند تعداد این شیارها بستگی به مقدار كوتاهی گام داشته و در هر منطقه قطبی از رابطه y-yz بدست می آید.

اگر گام سیم بندی را برابر با yz=A انتخاب می كردیم در این صورت تنها یك 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 كه 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 پیچك 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 پیچك ها با كلافها

بر اساس فرمولی كه در الكترومغناطیس و ماشینهای الكتریكی محاسبات تعداد دور سیم پیچها انجام می دهیم و خواهیم داشت E نیروی محركه و C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image045.png حداكثر فلوی مغناطیسی ایجاد شده توسط یك قطب و f فركانس و شبكه و N تعداد دور كل سیم پیچی می باشد:

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

نیروی محركه از ولتاژ تغذیه در استاتور به اندازه افت ولتاژ در آن كمتر 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 كنند:

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

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

(C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image050.png% -1) E=Vph

فرمول 1 را به صورت زیر جهت محاسبه N می توان نوشت. N تعداد كل دور سیم پیچی

(2)           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 كرد.

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

F فركانس شبكه و مقدار ثابت می باشد در فرمول شماره 2 و C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image053.png و اگر محاسبه كنیم از قطر تئوری تعداد كل دور بدست می آید. سطح محاصره شده از استاتور توسط یك قطب و Bm اندو كسیون ماكزیممم می باشد. (3)     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 La و قطر آنرا به Da 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 یك قطب از استاتور

A: سطح محصور از استاتور توسط یك قطب

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

Bm حداكثر اندوكسیون می باشد و مقدار متوسط آن یا بعبارت دیگر اندوكسیون سطح كار استاتور كه آنرا با Bm نشان می دهد برابر با C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image058.png با قرار دادن مقدار Bm و A در فرمول شماره (3) برای C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image059.png خواهیم داشت.

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

رابطه (2) با جایگزینیC:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image059.png بصورت زیر در می آید:

تعداد كل سیم پیچی

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

واحد Vph ولت و f هرتس و Bn وبر بر متر مربع و Da متر و La متر می باشد. این فرمول از نظر تئوری بدون توجه به ضرایب علمی صادق است و صورت علمی آن به قرار زیر خواهد بود.

دور هر پیچك

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

Kd 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 كه برای سیم بندی یك 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 تك فاز با توجه به اینكه 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 یك طبقه و برای دو طبقه C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image068.png خواهد بود.

Kdسیم پیچی از حاصل ضرب دو ضریب (ضریب كوتاهی گام و ضریب توزیع) بدست می آید. ضریب كوتاهی گام چنانچه در گام كسر مزایای آن بیان شد موتورها معمولا با گام كسری سیم پیچی می شوند و چون نیروی محركه از جمع برداری بدست می آید لذا كمتر از مقدار جبری آن خواهد شد و برای جبران این منظور ضریب كوتاهی گام را در محاسبه تعداد دور در نظر میگیرند و اگر  درجه كوتاهی گام را بیان كند و  زاویه الكتریكی بین دو را در سیم پیچی گام كوتاه نشان دهد ضریب كوتاهی گام بصورت زیر آنچه در گام كسری گفته شد نوشته می شود.

ضریب كوتاهی گام

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

(a) ضریب كوتاهی گام را ضریب وتر تعیین می نامند كه طول وتر در گام كوتاه 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 بطوریكه 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 (0) cos برابر است پس ضریب گام در گام كامل برابر L است.

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

(b) ضریب توزیع: چون تمام هادیها را نمی توان در یك شیار جا داد لذا هادیها در سطح استاتور توزیع می شوند.

ضریب توزیع

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

پس ضریب سیم پیچی ky برابر است با:

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

Bn را از منحنی شماره 1 (در ایندکس کتاب شماره 1، منبع) كه مقدار آن وبر بر متر مربع است اندازه گیری خواهیم كرد. منحنی مقادیر مختلفه Bn را با متغیر Da قطر استاتور مشخص می كند.

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

محاسبه قطر سیم

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

الف – با استفاده از پلاك 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.pngCos آنرا یادداشت نموده و خواهیم داشت.

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

در حالت ستاره IL=Ip و در حالت مثلث C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image082.png بدست می آید به‌عبارت دیگر جریان عبور از هادی ها جریان فازی می باشد.

مقدار جریان محوری از سیم پیچكها با توجه به چگالی جریان مجاز كه 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 تك 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 پلاك 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 2 (در ایندکس کتاب شماره 1 منبع) و Bn را از منحنی شماره 1 (در ایندکس کتاب شماره 1 منبع) و Da را با اندازه گیری قطر استاتور (واحد میلی متر) و Lرا با اندازه طول شیار (واحد میلی متر) تعیین می كنیم و یا حد متوسط لغزش 5% و معلوم كردن سرعت میدان دوار nr را بدست می آوریم و بطور كلی می توان لغزش را از منحنی شماره 4 (در ایندکس کتاب شماره 1 منبع) 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 5 و 6 تعیین می كنیم و سپس جریان را نیز تعیین می كنیم.

سیم پیچی موتورهای تك فاز روتور قفسه ای

در صورتی كه استاتور یك موتور آسنكرون تنها با یك گروه كلاف سیم پیچی شود و به‌یک منبع یك فازه اتصال یابد در این صورت یك میدان متغیر ایجاد می شود و بر عكس سیم پیچی سه فازه دیگر میدان دوار نخواهیم داشت. اگر در یك موتور سه فاز x و y را به یكدیگر متصل نموده و u-v را به شبكه یك فاز متصل نمائیم و ترمینال های 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 ذكر شده ترمینالهای x و y را به یكدیگر اتصال داده و چهار ترمینال باقی مانده x-v و w-z را به یك جریان دو فازه متصل كنیم روتور این موتور بگردش خواهد افتاد و اگر محور سیم پیچ u-v با محور سیم پیچ w-z به اندازه 90 درجه تغذیه شوند میدان دوار ایجاد شده موتور بخودی خود بگردش خواهد افتاد موتورهای تك فازی كه در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند دارای رتور قفسه ای می باشند برای اینکه پس از اتصال به شبكه تك فازه مانند سیم پیچی دو فازه ذكر شده به خودی خود بگرداند دارای دو سیم پیچ جدا از یك دیگر بوده و با اضافه كردن خازن + مقاومت اهمی و مقدار کمی مقاومت سلفی در مدار یكی از سیم پیچها (سیم پیچ كمكی) اختلاف فاز لازم را بین جریانهای دو سیم پیچ بوجود می آورند. از خازنهای الكترولیتی فقط برای راه اندازی استفاده می شود و بیشتر از چند ثانیه نباید در مدار باشند در صورتیكه بخواهیم خازن راه انداز را تعویض كنیم باید از خازنی استفاده كنیم كه 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 كمتر نمود اما عكس این حالت صادق نمی باشد.

اگر بخواهیم سیم پیچی یك موتور یك فاز را كه با ولتاژ u1 كار كرده و توسط خازن c1 راه اندازی می شود تعویض نماییم و آن را برای ولتاژ جدید u2 سیم پیچی كنیم 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 كمكی پس از راه اندازی می تواند از شبكه قطع شده و یا اینكه به شبكه متصل باقی بماند مقدار مقاومت اهمی كه با سیم پیچی راه انداز سری می شود تقریبا بین 4 تا 8 برابر مقاومت سیم پیچ راه انداز  بوده و می توان خیلی ساده این مقاومت را با زیاد و كم كردن تعداد دور سیم پیچ راه انداز و كم كردن سطح مقطع آن و با استفاده از یك سیم با مقاومت مخصوص بیشتر (نسبت به سیم پیچ اصلی) مانند سیم آلومینیومی و یا آهنی بدست آورد اغلب یك قسمت از سیم پیچ كمكی را به صورت بیفیلار می پیچند (معمولا C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image089.png حلقه های كلاف در یك 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 گردد.

استاتور موتورهای یك فاز را می توان به صورت یك طبقه و یا دو طبقه و یك دور درمیان و یا دو دور در میان سیم پیچی نمود كه در ادامه به شرح تعدادی از آنها می پردازیم.

الف: سیم پیچی یك طبقه یك فاز

در صورتیكه سیم پیچ كمكی 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 یك طبقه و چه به صورت دو طبقه از روابطی كه برای موتورهای سه فاز گفته شده و قواعدی كه در آن مورد بكار می رفت استفاده كنیم با توجه به اینكه در اینجا m=2 (در سه فاز m=3) می باشد در این صورت از تمام شیارهای استاتور در حالت كار دائمی استفاده می شود در موتورهای یك فاز صنعتی اغلب سیم پیچی كمكی پس از راه اندازی موتور از مدار خارج می شود برای چنین حالتی معمولاً سیم پیچی به طرق مختلف انجام می گیرد در ساده ترین حالت آن سیم پیچی بصورت یك طبقه انجام گرفته و دو سوم شیارها را برای سیم پیچ اصلی و یك سوم باقی مانده را برای سیم پیچ كمكی كه در این حالت فقط برای راه اندازی بكار می رود اختصاص می دهند.

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

از آ«جایی که بازوهای هر گروه كلاف باید دو قطب بسازند و تعداد گروه كلافهای اصلی نیز برابر با تعداد قطبها باشد؛ لذا باید در نصف شیارهای زیر هر قطب مربوط به سیم پیچ اصلی یك طرف گروه كلاف و در نیم باقیمانده دیگر گروه كلاف بعدی قرار بگیرد.

این موضوع بدین معنی است كه بایستی گروه كلافهای اصلی در مجاور هم و بدون اینكه در بین آنها شیار خالی باشد جا زده شوند.

برای رسیدن به این هدف باید گام بزرگترین كلاف اصلی از گام قطبی یك شیار كوچكتر باشد و بدین ترتیب كلافهای راه اندازی نیز در شیارهای خالی بین گروه كلافهای 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 شماره 3

می خواهیم استاتور یك ماشین 24 شیار را به صورت یك طبقه یك فاز با سیم پیچ راه اندازی و 4 قطب سیم بندی كنیم شمای گسترده سیم پیچی آنرا رسم كنیم.

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 4 شیار مربوط به سیم پیچ اصلی و یك سوم آن كه 2 شیار می باشد مربوط به راه انداز می باشد.

تعداد گروه كلافهای اصلی برابر با 2p=4 بوده و باید هر گروه كلاف نیز دارای دو كلاف باشد تا مجموعا 16 شیار پر شود (تعداد كلافهای گروه كلافهای اصلی را می توان از نصف كردن تعداد شیارهای زیر هر قطب مربوط به سیم پیچ اصلی نیز بدست آورد.)

اگر تعداد گروه كلافهای راه اندازی را نیز برابر با 4 بگیریم در این صورت تعداد كلافهای هر گروه كلاف یكی می شود كه مجموعا 4 كلاف شده و 8 شیار توسط آنها پر می شود تعداد گروه كلافهای راه انداز را برابر با 2 نیز می توانیم بگیریم در اینصورت نوع گروه كلافها 2 تایی خواهد شد و تمام گروه كلافهای اصلی و راه اندازی دوتایی می شوند.

زاویه ا لكتریكی 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 2 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 شكل زیر ملاحظه می شود كه شیار 5 و 6 مربوط به سیم پیچ اصلی می باشد لذا در اینجا باید سیم پیچ راه انداز را از شیار 4 شروع نمائیم دیاگرام كامل این سیم بندی در شكل زیر با چهار گروه كلاف اصلی و دو گروه كلاف راه انداز مشخص شده است.

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

مثال شماره 4

در این مثال دیاگرام گسترده یك موتور یك فاز 36 شیار 4 قطب یك طبقه در شكل 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 كلاف سه تایی و در مجموع 12=3*4 می باشد چون هر كلاف دو شیار را پر می كند بنابراین مجموعا 24 شیار توسط سیم پیچ اصلی پر می شود.

تعداد گروه كلافهای راه انداز نیز چهار تا بوده و در مجموع باید 12 شیار را پر كنند یعنی این چهار گروه كلاف مجموعا 6=2÷12 كلاف می باشند با كمی دقت در این مسئله كه باید شش كلاف چهار گروه كلاف را در تشكیل بدهند این نتیجه گرفته می شود كه باید دو گروه كلاف دو تایی و دو گروه كلاف دیگر نیز تكی باشند.

گام قطبی 9 بوده و گام بزرگترین كلاف اصلی 8 =1-9  می باشد و گروه كلافهای اصلی تماما پهلوی یكدیگر جا زده شده اند در شكل زیر نیز سیم پیچی یك موتور یك فاز یك طبقه 24 شیار 2 قطب دیده می شود كه طریقه ترسیم آن بهمان روش ذكر شده می باشد.

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

 

سیم پیچی دو طبقه موتورهای یك فاز

در مثالهای ذكر شده دو سوم كل شیارها به سیم پیچ اصلی و یك سوم شیارهای باقی مانده به شیارهای راه اندازی اختصاص داده شد اما در خیلی از موتورهای یك فاز تعداد شیارهای اصلی از دو سوم و تعداد شیارهای راه انداز از یك سوم كل شیارها بیشتر بوده و در نتیجه اجباراً تعدادی از شیارها به صورت دو طبقه پر می شوند در شیارهای دو طبقه می توان دو بازوی مربوط به كلافهای اصلی و یا دو بازوی مربوط به كلافهای فرعی را جای داد و یا اینكه یك بازو از كلاف راه انداز و یا تركیبی از حالتهای ذكر شده در هر شیار دو طبقه واقع شوند كه معمولا این شیارها دارای پهنا و عمق بزرگتر از تعبیه شیارها می باشند. در بعضی موارد نیز تعداد حلقه های كلافهای مربوط به یك گروه كلاف با یكدیگر متفاوت می باشد این موضوع باعث تاثیر روی هارمونیک ها شده و همچنین صدای موتور را هنگام كار كاهش 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 كل شیارها و یا به اندازه تعداد قطبها كمتر 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 كه تقسیم بندی گروه كلافها در پیرامون استاتور و در داخل شیارها به صورت متقارن امكان 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 ذكر چند مثال توضیح می دهیم.

مثال شماره 5

استاتوریك موتور یك فاز دارای 30 شیار می باشد و باید بصورت شش قطب سیم پیچی شود در صورتیكه تعداد شیارهای مربوط به سیم پیچ اصلی 24 و تعداد شیارهای مربوط به سیم پیچ راه انداز 12 عدد باشد دیاگام گسترده این موتور را رسم كنید.

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 كه تعدادی از شیارها را به صورت دو طبقه سیم پیچی كنیم در این مثال در شیارهایی كه دو طبقه می شوند، می توان دو بازوی مربوط به كلافهای اصلی و یا دو بازوی مربوط به كلافهای فرعی را جای داد كه بشرح آنها می پردازیم.

حالت اول:

در این حالت مثال را به صورتی كه در شیارهای دو طبقه دو بازوی كلاف اصلی قرار می گیرند حل می كنیم لازم به ذکر است كه اگر هر شیار دو طبقه را دو شیار فرض كنیم مجموعا با شیارهای یك طبقه باید 24 شیار برای سیم پیچ اصلی در نظر گرفت به دلیل شش قطب بودن موتور تعداد گروه كلافها نیز برابر شش می شود كه بایستی 24 شیار را پر كنند حال با توجه به اینكه هر كلاف دو شیار را پر می كند لذا نتیجه می شود كه گروه كلافها بایستی دوتایی باشند زیرا چنانچه تعداد كلاف یك گروه را با x نمای شدهیم از رابطه زیر خواهیم داشت:

24=6*2*x=1         x=2

از 30 شیار موجود در استاتور 12 تای آن یك طبقه و مربوط به راه انداز می باشند لذا 18 شیار باقی می ماند كه باید آن را 24 شیار فرض نمود پس تعداد 6=18-24 شیار باید دو طبقه پیچیده شوند.

برای اینكه سیم پیچی متقارن باشد باید این شش شیار در محیط استاتور دارای فواصل یكسانی از یكدیگر باشند فاصله بین هر دو شیار دو طبقه یا گام شیارهای دو طبقه را می توان از رابطه تعداد شیارهای دو طبقه تقسیم بر تعداد کل شیار بدست آورد.

بنابراین در اینجا گام شیارهای دو طبقه برابر با C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image101.pngمی شود بدین ترتیب شیارهای 1 و 6 و 11 و 16 و 21 و 26 را دو طبقه انتخاب كنیم.

گام بزرگترین كلاف 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 دارند بنابراین با توجه به توضیحاتی كه قبلا در مورد سیم پیچی موتورهای یك طبقه گفته شد و با توجه به مطالب ذكر شده در مورد این مثال می توانیم دیاگرام گسترده سیم پیچ اصلی را رسم كنیم. شكل 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 كه در مثال ذكر شده است تعداد شیارهای مربوط به سیم پیچ راه انداز 12 می باشد و باید توسط 6 گروه كلاف پر شود و چون هر كلاف نیز دو شیار را پر می نماید پس تعداد كل كلافها نیز برابر با 6 خواهد شد نتیجه ای كه گرفته می شود این است كه گروه كلاف از یك كلاف تشكیل می شود و بدین ترتیب از 6 گروه كلاف یكی برای راه اندازی استفاده می شود.

x=1

X*6*2=12

شروع سیم پیچ راه‌انداز باید از شیاری باشد كه نسبت به سیم پیچ اصلی 90 درجه الكتریكی اختلاف فاز ایجاد كند لذا شروع سیم پیچ راه انداز را حساب می كنیم.

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

حال با داشتن شروع سیم بندی راه‌انداز و نوع گروه كلافهای آن می توانیم دیاگرام گسترده سیم بندی راه انداز را رسم كنیم گام سیم پیچ راه انداز را می توانیم از روی شیارهای خالی مربوط به سیم پیچ راه انداز (3 و 4 و 8 و 9 و 13 و 24 و…) و تكی بودن گروه كلافها و یا از روی رابطه yz=y-1=4 (چون سیم پیچ راه انداز یك طبقه است) نیز بدست آوریم.

در شكل زیر دیاگرام گسترده سیم پیچ راه انداز به‌تنهایی نشان داده شده است. حال می توانیم از انطباق دو دیاگرام گسترده مربوط به سیم پیچ اصلی و سیم پیچ راه انداز دیاگرام گسترده كامل موتور را مانند شكل زیر 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 كه در شیارهای دو طبقه یك بازو از كلاف اصلی و یك بازو از سیم پیچ راه انداز قرار بگیرد.

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

نوع گروه كلافهای اصلی به‌همان روش حالت قبل در اینجا نیز دوتایی بدست می آید.

در این روش تعداد شیارهای خالی را نسبت به سیم پیچ اصلی بدست آورده و آنها را به صورت یكنواخت در بین سیم پیچهای اصلی تقسیم می كنیم چون در هر شیار تنها یك بازو از كلافهای اصلی واقع می شود لذا فقط 6 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 كلافهای اصلی قرار بگیرند كه می توان تعداد شیارهای خالی كه بین هر یك از گروه كلافها قرار می گیرد (NA) از رابطه زیر بدست آورید.

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

و چون تعداد گروه كلافهای اصلی 6 می باشد پس هر یك از 6 شیار خالی باید در بین یك گروه كلاف اصلی قرار داد گام بزرگترین كلاف را می توان در اینجا كه شیار دو طبقه برای اصلی نداریم از رابطه y1A=y-1 بدست آوریم.

بدین ترتیب گام بزرگترین كلاف از سیم پیچ اصلی برابر y1A=5-1=4 بدست می آید كه با دانستن آن و دانستن نوع گروه دیاگرام گسترده مربوطه، به سیم پیچی اصلی را رسم می كنیم.

در این حالت شیارهای 3 و 8 و 13 و 18 و 23 و 28 با گام سیم پیچ و در بین گروه كلافهای اصلی یك شیار خالی خواهد ماند كه 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 كلافهای آنرا بدست می آوریم كه همانند حالت اول در اینجا نیز یك بدست می آید.

12=6*2*x=1            x=1

پس تعداد شیارهای خالی را نسبت به سیم پیچ راه انداز پیدا می نمائیم از 30 شیار استاتو 12 تای آن مربوط به سیم پیچ راه انداز است و بنابراین 18 شیار باقی می ماند.

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

این 18 شیار نیز باید بطور مساوی در بین گروه كلافهای راه انداز تقسیم شوند بنابراین در یبن هر یك از گروه كلافهای اصلی سه شیار خالی باید وجود داشته باشد و یا اینكه از رابطه C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image109.png که این C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image110.png می شود، بدست آورد.

گام سیم پیچی از رابطه y1B = y-1 برابر با 4 می شود شروع سیم پیچی راه انداز دیاگرام گسترده سیم پیچ راه انداز را ترسیم كنیم كه 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 كامل ماشین مانند شكل زیر بدست می آید.

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

همانطور كه در این روش ملاحظه شد شیارهای دو طبقه پس از رسم دیاگرام گسترده كامل استاتور بدست می آید كه در این مثال شیارهای 4 ، 9 و 14 و 19 و 24 و 29 با گام سیم پیچ دو طبقه شده اند چون در اكثر موتورها اندازه شیاری كه دو طبقه پیچیده می شود از شیارهای دیگر بزرگتر است لذا باید در هنگام سیم پیچی شیار شماره یك را طوری در روی پوسته استاتور انتخاب نمود كه شیار بزرگتر همان شیار دو طبقه بشود.

مثال شماره 6

استاتور موتور تك فازه ای دارد 36 شیار می باشد و باید به صورت چهار قطب سیم پیچی شود در صورتی كه تعداد شیارهای مربوط به سیم پیچ اصلی zA=28 و تعداد شیارهای مربوط به سیم پیچ راه انداز zB=24 باشد دیاگرام گسترده كامل آن را طوری رسم كنید كه در شیارهای دو طبقه یك بازو از كلاف اصلی و یك باز و از كلاف راه انداز واقع شود.

تعداد گروه كلافهای اصلی و راه انداز در این مثال نیز برابر با 2p=4 می باشد برای پیدا كردن نوع (تعداد كلاف) گروه كلافهای اصلی را از رابطه زیر استفاده می كنیم.

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

عدد بدست آمده بدین معنی است كه باید از چهار گروه كلاف كه هر گروه كلاف از 3.5 كلاف تشكیل شده و مجموعا 28 شیار را پر می كند سیم پیچ اصلی استفاده نمود لیكن همانطور كه می دانید گروه كلافهای 3.5 تایی بی معنی می باشد با كمی دقت در عدد بدست آمده می توانیم چهار گروه كلاف را به دو گروه كلاف سه تایی و دو گروه كلاف چاهر تایی تقسیم كنیم كه باز مجموعا چهار گروه كلاف شده و چهار قطب را تشكیل می دهد و مجموعا 28 شیار را پر می كند. در هنگام ترسیم دیاگرام گسترده باید برای حفظ تقارن گروه كلافهای سه تایی یا چهار تایی مجاور هم جا زده نشوند.

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

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

بزگترین كلاف را اگر از رابطه yA=y-1 حساب كنیم عدد 8 بدست می آید كه اگر تمام گروه كلافهای اصلی دارای تعداد مساوی كلاف بود این عدد نیز قابل قبول می شد اما چون دو نوع گروه كلاف سه تایی و چهار تایی داشته و برای اینكه تعداد شیارهای خالی بین هر گوه كلاف نیز دو تا بوده و سیم پیچی نیز متقارن باشد گام بزرگترین كلاف هر گروه كلاف 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 كلافهای گروه كلافهای سه تایی و چهار تایی یكی می باشد پس در گام بزرگترین كلاف نیز باید دو شیار تفاوت وجود داشته باشد بدین ترتیب باید گام بزرگترین كلاف را برای گروه كلاف چهار تایی عدد 9 و برای گروه كلاف سه تایی عدد 7 انتخاب نمود.

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

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

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

24=4*2*x      x=3

تعداد شیارهای خالی بین هر گروه كلاف 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 كلافهای راه انداز با یكدیگر مشابه هستند بنابراین گام بزرگترین كلاف آن را می توانیم از رابطه yB= y-1 بدست آوریم نتیجه C:\Users\EhsanP\Desktop\New folder\نقشه های سیم پیچی موتور_files\image116.png خواهد شد.

زاویه الكتریكی 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 كند تنها از یك راه انداز استفاده شوند مانند موتورهای یك دور یا سیم پیچ راه انداز پس از اینكه دور موتور 70% مقدار نامی رسید این سیم پیچ توسط كلید از مدار خارج می شود (موتورهای تک فازی نیز ساخته می شود كه هر سیم پیچ اصلی یك سیم پیچ راه‌انداز دارد) سیم پیچ راه انداز برای تعداد قطب كمتر (دور بیشتر) می پیچند در صورتی كه بخواهیم موتور با دور كند كار كند با اتصال كلیدی روی دور كند ابتدا سیم پیچ اصلی دور تند و سیم پیچ راه انداز در مدار قرار گرفته و راه اندازی می شود توسط كلید گریز از مركز و یا رله از مدار خارج شده و تنها سیم پیچ اصلی دور كند در مدار قرار می گیرد و از این به بعد موتور با دور كند بگردش خود ادامه می دهد مدار اتصال سیم پیچ ها اصلی و راه انداز و كلید در شكل زیر رسم شده است.

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

همان گونه که در این مدار مشاهده می شود با قرار دادن كلید 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 كلید گریز از مركز مدار سیم پیچ راه انداز را قطع نموده و موتور با دور تند گردش خود ادامه می دهد اگر كلید در وضعیت دور كند 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 ذكر شده كلید گریز از مركز مدار سیم پیچ راه انداز و سیم پیچ اصلی دور تند را قطع نمود و این بار سیم پیچ مربوط به دور كند را به مدار وصل می نماید و موتور با دور كم به گردش خود ادامه می دهد در این موتورها معمولا اندازه شیارها با یكدیگر متفاوت بوده و این موضوع به این دلیل است كه بعضی از شیارها سه طبقه و بعضی دیگر دو طبقه و تعدادی نیز یك طبقه سیم پیچی می شوند. سیم پیچی اینگونه موتورها به صورت متحدالمركز 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 كه در مورد موتورهای یك فاز یك دور شرح داده شده می باشد و باید ابتدا دیاگرام گسترده هر یك از سیم پیچها را جداگانه رسم نموده و سپس از انطباق آنها بر یكدیگر دیاگرام گسترده كامل موتور بدست آورد.

مثال شماره 7

استاتور یك موتور كولر دارای 24 شیار بوده و باید به صورت 4 قطب و 6 قطب سیم پیچی شود در صورتیكه تعداد شیارهای سیم پیچ دور تند zA1=20 و برای سیم پیچ دور كند zA2 = 18 شیار و برای سیم پیچ راه انداز نیز zB=16 شیار در نظر گرفته شود دیاگرام گسترده آنرا رسم كنید.

ابتدا می بایست مربوط به دور تند را انجام داده و دیاگرام گسترده این قسمت را ترسیم می كنیم. تعداد گروه كلافهای دور تند برابر با 2p1=4 بوده و چون 20 شیار متعلق به این سیم پیچی می باشد پس هر گروه كلاف شامل 20=4*2*x=2/5 كلاف خواهد بود.

تعداد گروه كلافهای سیم پیچ اصلی برابر تعداد قطبها بوده و تعداد كلافهای هر گروه نیز برابر با 3 می شود زیرا:

24=4*2*x=1                x=3

گام بزرگترین كلاف سیم پیچ اصلی مانند مثالهای قبلی برابر با گام قطبی یعنی 4 می باشد و با توجه به معلومات بدست آمده می توان دیاگرام گسترده سیم پیچ را مانند شكل زیر رسم 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 كنیم یعنی در چهار شیار دو طبقه فقط بازوهای مربوط به كلافهای راه انداز قرار می دهیم بدین ترتیب كلافهای راه انداز بجای قرا گرفتن در 16 شیار یك طبقه در 12 شیار كه بعضی از آنها دو طبقه هستند واقع می شوند گام شیارهای دو طبقه مربوط به راه انداز برابر با 6=4÷24 می شود.

شروع سیم پیچ را ابتدا از 90 درجه الكتریكی بعد از شروع سیم پیچ اصلی یعنی از شیار 4 باید گرفت بنابراین شیارهای 4 و 10 و 16 و 22 باید توسط دو بازوی كلاف راه انداز پر شوند، تعداد گروه كلافهای راه انداز نیز برابر با تعداد قطبها یعنی 4 و تعداد کلافهای هر گروه کلاف نیز برابر با 2 می شوند زیرا:

16= 4*2*x → x=2

با انتخاب گام بزرگترین کلاف راه انداز برابر با گام قطبی یعنی 6، می 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 نرم افزار Ansys Maxwell

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.

سوالات متداول سیم پیچی موتور الکتریکی

آیا می توان بدون دانش فنی یک موتور را سیم پیچی کرد؟

متاسفانه خیر، سیم پیچی موتور الکتریکی یک فرآیند بوده که بخش عمده آن به صورت عملی باید پیاده سازی گردد، به همین دلیل علاوه بر دانش تئوری و یادگیری نحوه ترسیم سیم پیچی موتورهای مختلف، حتما باید دوره ای مشخص نزد استادکاری مهار را بگذرانید.

تفاوت سیم پیچی متحدالمركز و سیم پیچی زنجیره ای چیست؟

در سیم پیچی متحدالمركز گام كلاف های مربوط به هر گروه كلاف با یكدیگر تفاوت داشته درحالیکه در سیم پیچی زنجیره ای گام مساوی بوده و به صورت کلی سیم پیچی نیز راحت‌تر انجام می پذیرد.

آیا تمام موتورهای الکتریکی به یک شکل سیم پیچی می شوند؟

خیر، سیم پیچی هر ماشین الکتریکی به مواردی مانند؛ تک فاز، سه فاز، چند فاز، نحوه برآیند ولتاژی، شار محوری، شار شعاعی و بسیاری موارد دیگر بستگی داشته و می تواند به کلی متفاوت از هم باشند.

پس از اتمام سیم پیچی امکان تغییر آن وجود دارد؟

خیر، سیم پیچی یکی از مواردیست که پس از اتمام آن، امکان تغییر و یا ویرایش آن وجود ندارد به همین دلیل باید با دقت بالایی پیاده سازی شود.

منابع

کتاب Electrical Machine Design – اثر A.K.Sawhney

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

1415866183_Internet_Download_Manager     دانلود مستقیم فیلم آموزش ترسیم سیم پیچی موتورهای الکتریکی – Full HD  | با حجم 81 مگابایت

1415866190_698841-icon-114-lock-128     پسورد : www.poweren.ir

راستی! برای دریافت مطالب جدید در کانال تلگرام PowerEn عضو شوید.

تلگرام
مهندس سیاه تیری
گرایش مورد علاقه ام ماشین های الکتریکی، بخصوص نوع دایرکت درایوها هست - عاشق کار با نرم افزارهای تخصصی هستم – هدفم انتقال تمام دانش تخصصی هست که در طی سال‌ها فعالیت به صورت پروژه محور (برای شرکت‌ها و افراد) کسب کردم. تموم موفقیت های داشته و نداشتم رو مدیون کسی هستم که بدون هیچ چشم داشتی کنارم موند. و واقعا خوشحال می شم بتونم کمکتون کنم. دانش آموخته کارشناسی ارشد برق-قدرت (ماشین های الکتریکی و الکترونیک قدرت) - دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی
همراه ما باشید در کانال تلگرام مهندسی برق کانال تلگرام PowerEn
اطلاع رسانی با ایمیل
اطلاع از
guest
42 دیدگاه
جدیدترین
قدیمی‌ترین محبوب‌ترین
Inline Feedbacks
View all comments
یونس
یونس
1 ماه پیش

سلام مهندس
یه سوال داشتم من میخوام طراحی و ساخت و سیم پیچی ژنراتور را یاد بگیرم
فقط ژنراتور نه موتورهای معمولی
باید چکار کنم؟ایا دوره ای دارد؟

گرایش رشته تحصیلی
سایر
حجت
حجت
2 ماه پیش

سلام من یک یک موتور ۱۶۰ کیلو وات میخوام سیم پیچی کنم نقشه فابریک این موتور کلافهای نامساوی دارد و هم تعداد دور نامساوی میشه تبدیل کنم به کلاف مساوی و دور مساوی؟

گرایش رشته تحصیلی
سایر
عبادی
عبادی
2 ماه پیش

سلام خسته نباشید در کارگاه ما یک موتور سه فاز سوخت و مجبور شدیم مجددا برای سیم پیچی به بیرون ارسال کنیم و بعد از سیم پیچی کردن موتور متاسفانه بدنه و قسمت بیرینگ موتور بسیار داغ می کنه برای تست اینکه مشکل از روتور هست یا خیر مجبور شدیم ابن استاتور را با یک روتور دیگر تست کنیم و مشاهده نمودیم که مجددا بدنه و بخش بیرینگ بیش از اندازه داغ شده است
آیا کی توان ریشه این مشکل را در سیم پیچی دانست؟ و اشکال سیم پیچی چه می تواند باشد؟

گرایش رشته تحصیلی
سایر
محمد امین
محمد امین
2 ماه پیش

سلام خسته نباشید یک سوال دارم.
دور سیم پیچ پوسته ژنراتور 30kva استانفورد پاور چند است.
ممنون.

گرایش رشته تحصیلی
قدرت
میلاد
میلاد
2 ماه پیش

سلام مهندس خدا قوت ممنون میشم اگر بتونید کمکم کنید من سیم پیچ مارم متاسفانه بنا به دلایلی دور سیم پیچم از بین رفته یک ژنراتور ۷۵ کیلوات هستش که نقششو دارم دور کلاف ۱ به ۱۲ رو هم دارم منتهی دور دو کلاف ۱ به ۱۰ و ۱ به۸ رو ندارم ایا میشه محاسبشون کرد

گرایش رشته تحصیلی
قدرت
علیسان
علیسان
3 ماه پیش

سلام مهندس خسته نباشین ممنون از مطالب مفیدتون
من یدونه آرمیچر موتور dc دارم که میخوام باز پیچی کنم ولی بلد نیستم چطوری حسابشو بدست بیارم یعنی نمیدونم سیم ها چطوری خارج کنم که بتونم تعداد دور سیم هارو بشمارم توی کتابی که توی سایت قرار دادین چیزی در این باره ننوشته ممنون میشم یه کتابی معرفی کنین یا یه کلیپی بزارین یا یه راهنمایی کنین تا بتونم متوجه بشم.
خیلی ممنون

گرایش رشته تحصیلی
قدرت