مدیریت سایت موتورهای سه فاز، بخش اعظم انرژی مکانیکی کارخانه ها و کارگاه های تولیدی را تأمین می کنند، بالابرها، آسیاب ها، تسمه نقاله ها، فن ها و نظایر آن از این دسته است. از این رو سیم پیچی الکتروموتور سه فاز بیشتر در بحث صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا بیشتر موتورها در این بخش به صورت سه فاز هستند.
در ساختار ماشین های الکتریکی از سیم پیچ های با آلیاژهای مس، آلومینیوم و.. استفاده می شود و این سیم پیچ ها در برابر اضافه جریان و حرارت بسیار آسیب پذیر هستند و در صورت بروز مشکل برای آنها می بایست موتورهای الکتریکی را برای بار دیگر سیم پیچی نمود.
ساختمان ماشین های القایی
به طور کلی هر ماشین القایی (موتور یا مولد القایی) از دو بخش تشکیل شده است:
1. استاتور (بخش ثابت) : که از ورقه های آهن سیلیس دار ساخته می شود ورقه ها وقتی روی هم قرار می گیرند، شیارهایی را پدید می آورند .
در داخل شیارهای استاتور، سیم پیچ های مسی ( کلاف های سیم پیچی ) با اختلاف فاز ۱۲۰ درجه مکانی، سیم پیچی می شوند. با عبور جریان از داخل این سیم پیچ ها، چون جریان های الکتریکی سه فازه خود دارای اختلاف فاز الکتریکی ۱۲۰ درجه بوده و دائما در حال تغییر هستند، به همین دلیل یک میدان مغناطیسی در حال چرخش در سطح داخلی استاتور پدید می آید که اصطلاحا به آن « میدان مغناطیسی دوار» می گویند.
سرعت چرخش میدان مغناطیسی دوار با فرکانس شبکه و قطب های موتور، متناسب است. در شکل کلی به قسمت تولید کننده میدان مغناطیسی دوار در موتورهای الکتریکی، القاکننده می گویند.
استاتور شامل:
- بدنه
- هسته مغناطیسی : که شامل مجموعه ای از ورقهای فولادی است که دارای شیار در سطح داخلی آن می باشد که پس از قرار گرفتن در کنار هم تشکیل یک حجم استوانه ای توخالی را میدهد . سیم پیچ های سه فاز ماشین القایی در داخل همین شیارها قرار می گیرند .
- سیم پیچ ها
- یاتاقان
2. رتور( بخش متحرک ماشین )
سیم پیچ ها:
اگر در سیم پیچی الکتروموتورها ، در هر شیار استاتور یک بازوی کلاف قرار بگیرد یک طبقه و اگر تعداد بازوها در هر شیار بیش از یک باشد ، چند طبقه می گویند .
متداول ترین سیم پیچی چند طبقه در الکتروموتور سه فاز، سیم پیچی دو طبقه است که دو بازو در هر شیار قرار می گیرد . سیم پیچی در اکثر ماشین های سه فاز صنعتی ( قدرت متوسط و بالا ) به روش دو طبقه انجام میگیرد .
سیم پیچی دو طبقه دارای مزایای زیادی می باشد که شامل :
1. عایق بندی بهتر انجام شده و ضریب اطمینان الكتروموتور ماشین بالا می رود .
2. امکان اتصال حلقه ها در داخل شیار و اختلاف پتانسیل بین هر هادی با هادی یکدیگر 50 % کمتر می شود .
3. امكان سیم پیچی با هر نوع گام وجود دراد گام معمولی ، گام کوتاه ، کوتاه تر ، بلند
4. امكان سیم پیچی با هر تعداد شیار استاتور برای هر نوع تعداد دور موتور ( تعداد قطب ) سیم پیچی با شیار کسری
* در سیم پیچی دو طبقه بعد از جا گذاری اولین کلاف احتیاجی به خالی گذاشتن شیار نیست. یعنی بلافاصله کلاف بعدی را در شیار های بعدی قرار می دهیم.
نکته ایمنی: هنگام سیم پیچی باید دقت کنید که سیم ها به موازات یکدیگر پیچیده شوند و از روی هم عبور نکنند؛ چون در این صورت جا زدن آنها در داخل شیار دشوار است. علاوه بر این، احتمال ساییدگی سیم ها بر هم افزایش می یابد و در اثر از بین رفتن عایق، خطر اتصال کوتاه حلقه ها به یکدیگر نیز وجود دارد.
موتورهای سه فاز در قالب یکی از دو نوع سیم پیچی می شوند : گام کامل ، گام کسری
سیم پیچی یک طبقه گام کامل
چنانچه در سیم پیچی ابتدا و انتهای یک کلاف، اختلاف فاز ۱۸۰ درجه الکتریکی رعایت گردد و نیروی محرکه القایی بازوهای رفت و برگشت کلاف ها جمع جبری شوند سیم بندی را گام کامل می گویند.
در این سیم بندی تعداد شیارهای موجود بین رفت و برگشت هر کلاف و شیار خواهد بود. در این سیم پیچی گام سیم پیچی با گام قطبی برابر است.
سیم پیچی یک طبقه گام کسری
اگر در سیم پیچی ابتدا و انتهای یک کلاف، اختلاف فازی کمتر از ۱۸۰ درجه الکتریکی وجود داشته باشد سیم بندی با گام کسری عنوان میشود.
درگام کسری نیروی محرکه های الکتریکی بازوهای کلاف ها جمع برداری میشوند. چون جمع برداری از جمع جبری کمتر است، لذا نیروی محرکه موتور در سیم بندی گام کسری کاهش می یابد و توان موتور کاهش می یابد.
به همین دلیل برای جبران کاهش نیروی محرکه، تعداد دور کلاف های موتور را به تناسب کوتاهی گام تقویت می کنند.
مزایای گام کسری به گام کامل:
-کاهش سیم مصرف
-کاهش مقاومت اهمی سیم پیچ های موتور و کاهش تلفات اهمی موتور
-افزایش بازده موتور
-کاهش لرزش های موتور
-افزایش عمر موتور
انواع سیم بندی از لحاظ شکل کلافها
سیم پیچی استاتور الکتروموتورها به ۲ صورت زیر انجام می شود :
- سیم بندی متحدالمرکز
- سیم بندی گام مساوی (كلان مساوی)
سیم بندی متحدالمرکز
در سیم پیچی متحدالمركز، گام کلاف ها در یک گروه از کلان برابر نبوده و کلاف ها به گونه ای یکدیگر را در بر می گیرند که مراکزشان بر هم منطبق می شود.
گام هر کلاف بیرونی به اندازه ۲ شبار از گام کلانی که درون و مجاور آن قرار گرفته، بیشتر است. این سیم بندی بیشتر در موتورهای تکفاز کاربرد دارد.
سیم بندی کلاف مساوی
در سیم پیجی کلاف مساوی، گام تمام کلاف ها در مجموعه سیم بندی با هم برابر بوده و برای پیجیدن آنها می توان از قالب هایی با اندازه مساوی استفاده کرد.
در این نوع سیم پیچی سیم کمتری در مقایسه با سیم پیچی متحدالمرکز مصرف می شود و محاسبه تعداد دور هر کلاف، ساده تر است. در سیم بندی کلاف مساوی، کلافهای فازهای متفاوت از روی یکدیگر عبور کرده و آنها را باید نسبت به هم عایق کرد .