شناخت و تعویض خازن راه انداز و دائم کار یک الکتروموتور القایی تکفاز

اگر با موتورهای تک فاز سر و کار دارید و این موتورها دارای خازن راه انداز و دائم کار هستند این مطلب برایتان مفید خواهد بود.

شناخت انواع خازن برای موتورهای تک فاز القایی:
در موتورهای تک فاز القایی ما دو سیم پیچ با نامهای کمکی و اصلی داریم.برای ایجاد گشتاور و راه اندازی موتور ما نیاز به یک اختلاف فاز جریانی بین سیم پیچ کمکی و اصلی داریم.این اختلاف فاز توسط یک خازن با نام خازن راه انداز ایجاد می شود.خازنهای راه انداز نسبت به ابعادشان دارای ظرفیت خازنی بیشتر و همچنین ولتاژ بزرگی هستند. این خازنها به صورت موقت در مدار قرار می گیرند به همین دلیل اگر در زمان  طولانی تحت جریان قرار داشته باشند آسیب خواهند دید.به همین خاطر از یک کلید گریز از مرکز ( اصطلاح تجربی ها کلاج است) استفاده می شود که پس از راه اندازی این خازن را از مدار خارج خواهد کرد.

اکثر موتورهای الکتریکی دارای خازن راه اندازی با ظرفیت نامی ۵۰الی۱۲۰۰ میکروفاراد و در ولتاژهای ۱۱۰/۱۲۵ ، ۱۶۵، ۲۳۰/۲۲۰  و ۳۳۰ ولت AC هستند.خازن دیگر خازن دائم کار است.خازن دائمی موتور تک فاز به منظور بهینه کردن گشتاور و راندمان موتور استفاده می­ شود. این خازن به صورت پیوسته در مدار است و از اینرو میزان خرابی آن بسیار کمتر از خازنهای راه انداز است.اغلب موتورهای الکتریکی دارای خازن دائمی در رنج ظرفیت ۵/۲ – ۱۰۰ میکروفاراد و ولتاژ ۴۰۰ تا ۵۵۰ ولت هستند. بدنه فلزی یا آلومینیوم و در برخی مواقع پلاستیکی دارند و خروجی دارای دو تا ۴ ترمینال سایز ۶٫۳ بوده و یا دارای کابل هستند.

تفاوت خازنهای دائم کار و راه انداز :
خازنهای راه انداز مقدار زیادی از ظرفیت خازنی مورد نیاز برای راه اندازی موتور را در یک بازه زمانی خیلی کوتاه (چند ثانیه) دارا هستند. آنها کارکرد دوره­ ای دارند و اگر به صورت پیوسته در مدار تحت ولتاژ قرار گیرند خیلی سریع خراب خواهند شد.خازنهای دائمی برای کنترل ولتاژ و جریان سیم پیچی به صورت دائمی استفاده می شوند، و از اینرو چرخه کار پیوسته دارند و معمولا نسبت به خازن راه انداز مقدار ظرفیت خازنی بسیار کمتری دارند.

آیا خازنهای استارت می توانند با خازنهای دائم کار تعویض گردند؟
جواب هم بله است و هم خیر. در شرایط اضطراری و غیر عادی یک خازن دائم کار می­تواند به عنوان خازن راه­انداز استفاده شود اما ظرفیت خازنی موجود بسیار کمتر از ظرفیت خازنی است که معمولا به خازنهای راه انداز اختصاص داده شده است. مقادیر نامی ظرفیت و ولتاژ بایستی منطبق با مقادیر خازن استارت اصلی باشد. و یک خازن استارت نمی­تواند به عنوان خازن دائم کار استفاده شود چون­که نمی­تواند به صورت دائمی تحت جریان و ولتاژ باشد در این صورت حتما آسیب خواهد دید.

مشخصات یک خازن چه هستند؟
مشخصات یک خازن جهت جایگزین کردن یک خازن دیگر در هنگام خرابی مهم است.مشخصات مورد نیاز برای جایگزین کردن خازن موارد زیر هستند.

ولتاژ بهره بردای یا ولتاژ خازن اصلی:
ولتاژ باید حداقل برابر با ولتاژی باشد که در حین کار اندازه گیری می شود. یک موتور که با ولتاژ ۲۴۰ ولت کار می کند بایستی از یک خازن با حداقل ولتاژ ۲۴۰ ولت استفاده کند. البته طراح موتور با توجه به اینکه مدار سیم­پیچی استارت با خازن تبادل انرژی می­کند و گاهی ولتاژ خازن تا چند صد ولت (بیشتر از ولتاژ تغذیه) افزایش می­یابد مقدار ولتاژ خازن را انتخاب کرده است. لذا سعی کنید حتما ولتاژ خازن انتخابی شما کمتر از ولتاژ خازن اورجینال روی موتور نباشد.

مقدار ظرفیت خازنی بر حسب میکروفاراد:
خازن جایگزین، بایستی کاملا منطبق بر خازن اصلی اولیه باشد. بهتر است جهت عملکرد مناسب الکتروموتور خازن جایگزین تلرانسی برابر و یا کمتر از خازن اصلی داشته باشد.

فرکانس :تقریبا تمامی خازنها دارای مقدار نامی فرکانس ۵۰/۶۰ هرتز هستند. خازن جایگزین باید دارای فرکانس نامی شبکه ای باشد که موتور در آن به کار گرفته می شود.

اتصال ترمینالهای خازن:
اتصالات خازن حتی ­الامکان بایستی مطابق خازن اصلی باشد. یعنی اگر کابل دار است با مشابه آن جایگزین شود و اگر فیشی و دارای پیچ است در صورتی که با نوع بدون پیچ جایگزین میشود، قابلیت اتصال روی بدنه را از دست می­ دهد. و یا در صورتی که کابل دار بوده و با فیشی جایگزین گردد احتمال دارد IP کل موتور کاهش یابد.

شکل بدنه ، اندازه و خازن:
 تقریبا تمامی خازنهای راه انداز دارای بدنه مدور هستند. خازنهای دائم کار مدور نیز بسیار متداول هستند. اما موتورهای زیادی از طراحی خازن بیضوی استفاده می کنند. از لحاظ الکتریکی هیچ تفاوتی ندارند. در اینجا محل قرارگیری و جا شدن در محل نصب، هم مهم است. اگر فضای جعبه ­ای که خازن در آن قرار می­ گیرد خیلی تنگ و محدود نباشد. نوع بدنه مهم نیست.

چه زمانی خازن بایستی تعویض شود؟
 بسته به تعداد دفعاتی که موتور راه اندازی می­ شود، مقدار بار در هنگام راه اندازی، و دمای محیطی که موتور در آن به کار گرفته می­ شود هر خازن راه ­انداز موتور بایستی در نهایت تعویض شود.

چگونه متوجه شویم که خازن راه انداز خراب شده است؟

اکثرا خرابی خازنهای راه انداز موتور به دو صورت بروز می کند.درپوش بدنه خازن باد کرده یا بیرون زده است: این حالت معمولا به علت اینکه خازن راه ­انداز در سیکلهای راه­اندازی در زمان بیشتری در مدار قرار داشته است رخ می­دهد. درپوش خازن استارت اصطلاحا ورم کرده و احتمالا مقداری از اجزای داخلی نیز بیرون ریخته است. در این حالت به راحتی می­توان گفت که خازن نیاز به تعویض شدن دارد.

موتور به آهستگی راه می افتد. آیا خازن خراب شده است؟
شاید خازن خراب باشد. احتمالا ظرفیت خازن به علت فرسودگی و استهلاک کم شده استد و یا اینکه اجزای دیگر موتور غیر از خازن آسیب دیده اند.

آیا زمان تعویض خازن دائم کار موتور فرا رسیده است؟
معمولا خازن دائمی موتور دیرتر از خازن راه ­انداز خراب می­شود. یک خازن دائمی نیز به طور متفاوتی خراب و فرسوده می­شود. پیدا کردن زمان تعویض شدن نسبت به خازن راه انداز به بررسی بیشتری نیاز دارد. خازنهای راه­انداز معمولا هنگامی که خراب می­شوند به صورت واضح و مشخص آسیب می­بینند. از اینرو تصمیم­گیری در مورد زمان تعویض و عیب یابی زمان­گیر نیست.

هنگامی که یک خازن دائم موتور شروع به کار در خارج از محدوده مجاز می­کند. معمولا به صورت کاهش ظرفیت نسبت به مقدار ظرفیت خازنی نامی، خود را نشان می­دهد. (میکروفاراد کاهش می یابد). برای اغلب موتورهای استاندارد، یک خازن دائمی دارای تلرانسی است که نشان دهنده مقدار انحراف از ظرفیت نامی درج شده بر روی بدنه آن است. که معمولا ۱۰%± و ۵%±  هستند. برای اغلب موتورها ، تا هنگامی که مقدار ظرفیت واقعی در محدوده اختلاف ۱۰ درصد با مقدار نامی قرار دارد وضعیت خوب است. اما وقتی که خازن دائمی مورد استفاده خارج از این محدوده قرار گرفت نیاز هست که تعویض شود.

در برخی مواقع، به علت خراب شدن ساختمان خازن یا بعضی مواقع به دلایلی غیر از این، خازن دائمی بعلت فشار درونی باد می­کند .آزمایش در این حالت ساده است. اگر خازن باد کرده است زمان تعویض آن است. اگر اندازه­گیری با اهم متر اتصال باز یا عدم اتصال را نشان می­دهد نیز زمان تعویض خازن است.

چرا خازن دائم کار آسیب می بیند؟
عوامل مختلفی در کاهش طول عمر خازن دائمی موثر هستند که در ادامه مورد بررسی قرار میگیرند.
زمان: همه خازنها برای عمر مشخصی طراحی شده­اند عوامل مختلفی می­توانند این عمر را کاهش و یا افزایش دهند. اما هنگامی که عمر خازن افزایش می یابد از داخل عملکرد آن کاهش می­یابد و به مرور ظرفیت خازنی خود را از دست می­دهد.

دما: تجاوز از محدوده دمایی که خازن برای کارکرد در آن محدوده طراحی شده است. طول عمر آن را کاهش می­دهد. در حالت کلی، موتورهایی که در محیط­های داغ کار می­کنند و یا در محیط­های با تهویه کم مورد استفاده قرار می­گیرندطول عمر خازن به میزان قابل توجهی کاهش می­یابد با خنک سازی موتور و خازن می­توان طول عمر خازن را افزایش داد.

جریان:خرابی موتور باعث اضافه بار خازن می­شود. این مورد معمولا خیلی کم اتفاق می افتد. در حالتی که موتور به صورت جزیی و یا کلی در سیم پیچها دچار آسیب شود یا موتور متحمل اضافه شود جریان افزایش یافته که این هم در جای خود بر عمر خازن تاثیر می­گذارد.

ولتاژ: این عامل به تنهایی در کاهش طول عمر خازن خیلی موثر است. ولتاژ روی خازن دائم کار نباید از ولتاژ نامی درج شده بر روی آن تجاوز کند. برای مثال اگر اجازه دهیم خازنی با مقدار نامی ۴۴۰ ولت در ۴۵۰ ولت کار کند ممکن است عمر خازن تا ۲۰% کاهش یابد. در ۴۶۰ ولت عمر خازن ۵۰% و در ۴۷۰ ولت ۷۵% طول عمر خازن کاهش می­یابد. و به همین منوال ادامه می­یابد. و با کار کردن خازن در ولتاژی کمتر از ولتاژ نامی آن می­توان طول عمر خازن را افزایش داد.

خازن دائم موتور تا چه وقت باید کار کند؟
نیمه عمر یک خازن خوب با یک مارک تجاری معتبر (نه خازنی که روی موتور نصب شده است) برای خازن دائم کار ۳۰۰۰۰-۶۰۰۰۰ ساعت کارکرد است. خازنهایی که در کارخانه روی موتور نصب شده ­اند بعضی اوقات طول عمر خیلی کمتری دارند. در این حالات ممکن است خازن حتی با عمری به کوتاهی ۱۰۰۰ ساعت انتخاب شده باشد و در کارخانه نصب شود!
علاوه بر این با توجه به بخش قبلی (دلایلی آسیب دیدن خازن دائم کار) فاکتورهایی که مورد بحث قرار گرفت اگر رعایت شوند به میزان قابل توجهی می­توانند طول عمر خازن دائم کار را افزایش دهند.

منابع:

اطلاعات تجربی
eep