سیم پیچی موتورهای خازن دار راه انداز؛ همه چیزی که یک تعمیرکار باید بداند

اگر تا به حال یک موتور الکتریکی تک فاز را باز کرده باشید که روی بدنه آن یک خازن نصب شده، احتمالاً با موتور خازن دار راه انداز یا همان Capacitor Start Motor روبرو بوده اید. این موتورها در پمپ های آب خانگی، کمپرسورهای کوچک، برخی موتورهای کولر آبی با گشتاور بالا و ابزارهای صنعتی سبک استفاده می شوند و به دلیل گشتاور راه اندازی قوی، برای بارهایی که در لحظه استارت به نیروی زیادی نیاز دارند، انتخاب مناسبی هستند. اما زمانی که این موتورها دچار سوختگی سیم پیچ می شوند، سیم پیچی مجدد آنها با موتورهای معمولی چند سرعته یا سه فاز تفاوت های مهمی دارد که نادیده گرفتن آنها باعث می شود موتور اصلاً استارت نخورد یا خیلی زود دوباره بسوزد.

ساختار داخلی موتور خازن دار راه انداز

برخلاف موتورهای سه فاز که یک سیم پیچی یکسان در سه فاز دارند، موتور تک فاز خازن دار از دو سیم پیچ کاملاً متفاوت تشکیل شده است:

سیم پیچ اصلی که به آن سیم پیچ کار یا Run Winding هم گفته می شود، در تمام مدت کارکرد موتور فعال است. این سیم پیچ معمولاً با سیم نازک تر و تعداد دور بیشتری پیچیده می شود تا مقاومت اهمی بالاتر و اندوکتانس مناسبی داشته باشد.

سیم پیچ کمکی یا سیم پیچ راه انداز که با خازن سری شده، فقط در لحظه استارت موتور وارد مدار می شود. این سیم پیچ با سیم ضخیم تر اما تعداد دور کمتری پیچیده می شود و در شیارهایی قرار می گیرد که نسبت به سیم پیچ اصلی جابجایی زاویه ای دارند، معمولاً حدود نود درجه الکتریکی اختلاف فاز مکانی بین دو سیم پیچ ایجاد می شود.

همین اختلاف در محل قرارگیری شیارها و همچنین اختلاف فاز جریانی که خازن ایجاد می کند، باعث می شود میدان مغناطیسی چرخان در استاتور شکل بگیرد و روتور بتواند از حالت سکون شروع به چرخش کند. بدون این ترفند، یک موتور تک فاز به تنهایی توان استارت خوردن ندارد و اگر با دست بچرخانید، در همان جهت به چرخش ادامه می دهد.

چرا تعداد دور و قطر سیم دو سیم پیچ باید متفاوت باشد؟

یکی از رایج ترین اشتباهاتی که تعمیرکاران تازه کار مرتکب می شوند این است که برای هر دو سیم پیچ از یک نوع سیم و تعداد دور مشابه استفاده می کنند. این کار باعث می شود موتور یا اصلاً استارت نخورد، یا با صدای غیرعادی و لرزش زیاد کار کند، یا کلید گریز از مرکز به درستی عمل نکند.

سیم پیچ راه انداز باید مقاومت اهمی بالاتری نسبت به سیم پیچ اصلی داشته باشد. به همین دلیل معمولاً از سیم نازک تر برای آن استفاده می شود، هرچند در برخی طراحی ها برعکس این موضوع هم دیده می شود و باید حتماً بر اساس پلاک موتور و مشخصات اصلی کارخانه عمل کرد. نکته کلیدی این است که نسبت مقاومت دو سیم پیچ باید طوری تنظیم شود که جریان عبوری از سیم پیچ راه انداز نسبت به جریان سیم پیچ اصلی، اختلاف فاز نزدیک به نود درجه ایجاد کند. هرچه این اختلاف فاز به نود درجه نزدیک تر باشد، گشتاور راه اندازی موتور بیشتر و صدای کارکرد آن آرام تر خواهد بود.

مراحل عملی سیم پیچی موتور خازن دار راه انداز

پیش از باز کردن موتور، حتماً مشخصات پلاک شامل ولتاژ، جریان، توان، تعداد دور در دقیقه و ظرفیت خازن را یادداشت کنید، چون این اطلاعات در انتخاب سیم و محاسبه تعداد دور نقش اساسی دارند.

مرحله اول، باز کردن و ثبت اطلاعات قدیم: قبل از بیرون کشیدن سیم پیچ سوخته، تعداد شیارهای اشغال شده توسط هر دسته کلاف، تعداد دور تقریبی هر کلاف و ترتیب قرارگیری کلاف ها را یادداشت کنید یا از آنها عکس بگیرید. این کار از حدس و خطا در مرحله بازسازی جلوگیری می کند.

مرحله دوم، تعیین گام سیم پیچی: بسته به تعداد قطب موتور، شیارهای مربوط به سیم پیچ اصلی و سیم پیچ راه انداز مشخص می شوند. برای یک موتور چهار قطبه معمول، سیم پیچ راه انداز معمولاً در شیارهایی قرار می گیرد که با فاصله ای معادل نود درجه الکتریکی از شروع سیم پیچ اصلی آغاز می شود.

مرحله سوم، آماده سازی و عایق بندی شیارها: قبل از قرار دادن سیم جدید، شیارها باید کاملاً از بقایای سیم پیچ سوخته و عایق قدیمی پاک شوند و با کاغذ عایق نو پوشانده شوند تا از اتصال کوتاه سیم با بدنه آهنی استاتور جلوگیری شود.

مرحله چهارم، پیچیدن سیم پیچ اصلی: ابتدا سیم پیچ اصلی طبق نقشه به دست آمده پیچیده می شود. باید دقت شود کشش سیم یکنواخت باشد و کلاف ها بدون تداخل در شیار جا بگیرند.

مرحله پنجم، پیچیدن سیم پیچ راه انداز: سیم پیچ راه انداز روی سیم پیچ اصلی یا در شیارهای مجزا، بسته به طراحی موتور، پیچیده می شود. اینجاست که رعایت نسبت قطر سیم و تعداد دور نسبت به سیم پیچ اصلی اهمیت پیدا می کند.

مرحله ششم، سیم بندی نهایی و تست: دو سر سیم پیچ اصلی و دو سر سیم پیچ راه انداز به همراه سیم خازن به بیرون کشیده و کدگذاری می شوند. سپس با اهم متر مقاومت هر دو سیم پیچ اندازه گیری و با هم مقایسه می شود. مقاومت سیم پیچ راه انداز باید بیشتر از سیم پیچ اصلی باشد.

نقش خازن و کلید گریز از مرکز

خازن راه انداز معمولاً از نوع الکترولیتی است و ظرفیت نسبتاً بالایی دارد چون فقط برای چند لحظه در مدار قرار می گیرد و باید اختلاف فاز زیادی ایجاد کند. بعد از اینکه دور موتور به حدود هفتاد و پنج درصد دور نامی رسید، کلید گریز از مرکز که به صورت مکانیکی روی محور موتور نصب شده، سیم پیچ راه انداز و خازن را از مدار خارج می کند و از آن به بعد موتور فقط با سیم پیچ اصلی کار می کند. اگر این کلید به درستی عمل نکند یا خراب شده باشد، خازن و سیم پیچ راه انداز به طور دائم در مدار باقی می مانند و به سرعت داغ کرده و می سوزند.

در برخی موتورها به جای خازن راه انداز موقت، از دو خازن استفاده می شود؛ یکی با ظرفیت بالا برای لحظه استارت و دیگری با ظرفیت کوچک تر که به طور دائم در مدار باقی می ماند و راندمان و ضریب توان موتور را در حالت کارکرد عادی بهبود می بخشد. تشخیص این نوع موتورها از روی وجود دو خازن روی بدنه امکان پذیر است.

اشتباهات رایج در سیم پیچی این نوع موتورها

بسیاری از سوختگی های مجدد بعد از سیم پیچی، به یکی از این دلایل برمی گردد: انتخاب اشتباه قطر سیم برای سیم پیچ راه انداز، رعایت نکردن زاویه صحیح بین شیارهای دو سیم پیچ، استفاده از خازنی با ظرفیت یا ولتاژ کاری متفاوت از مقدار اصلی، و معیوب بودن کلید گریز از مرکز که باعث می شود سیم پیچ راه انداز بیش از حد مجاز در مدار بماند. پیش از تحویل موتور به مشتری، حتماً جریان بی باری و جریان زیر بار موتور را با مقادیر پلاک مقایسه کنید تا از صحت سیم پیچی مطمئن شوید.

جمع بندی

سیم پیچی موتورهای خازن دار راه انداز کاری تخصصی است که فقط با دانستن تعداد دور نمی توان آن را به درستی انجام داد. توجه به نسبت مقاومت دو سیم پیچ، زاویه قرارگیری شیارها، انتخاب صحیح خازن و سلامت کلید گریز از مرکز، همگی در کنار هم تعیین می کنند که موتور بعد از تعمیر با گشتاور مناسب استارت بخورد و عمر طولانی داشته باشد. یادداشت برداری دقیق قبل از باز کردن سیم پیچ قدیمی، ساده ترین راه برای جلوگیری از اشتباه در بازسازی موتور است.