وینچ ها دستگاه های بالابر و کشش خطی هستند که بر اساس نوع موتور الکتریکی به دو دسته تکفاز (220 ولت) و سه فاز (380 ولت) تقسیم می شوند. انتخاب بین این دو نوع مستقیما بر توان کششی، ظرفیت وزنی، سایز سیم بکسل قابل استفاده و کارایی در پروژه های صنعتی یا خانگی تاثیر می گذارد. در این مقاله چهار تفاوت کلیدی شامل قابلیت حمل بار، ظرفیت وزنی و سایز سیم بکسل اتصالی، تفاوت وینچ سه فاز با جرثقیل برقی سیم بکسلی و همچنین ملاحظات منبع تغذیه و دوام موتور را بررسی می کنیم.
وینچ تکفاز با توان معمول 1.5 تا 3 اسب بخار (1.1 تا 2.2 کیلووات) حداکثر نیروی کششی معادل 500 تا 1500 کیلوگرم را در سرعت 5 تا 10 متر بر دقیقه ارائه می دهد. این محدوده برای جابجایی قایق های کوچک، گاری های دستی و تجهیزات کارگاهی سبک مناسب است. اما وینچ سه فاز با توان 5 تا 30 اسب بخار (3.7 تا 22 کیلووات) می تواند نیروی کششی بین 2000 تا 15000 کیلوگرم تولید کند. گشتاور راه اندازی در موتور سه فاز تقریبا 2.5 برابر جریان نامی است در حالی که در تکفاز این عدد به 3.5 تا 4 برابر می رسد و افت ولتاژ شدیدی ایجاد می کند. از نظر راندمان، موتور سه فاز بازدهی 85 تا 92 درصد دارد در حالی که موتور تکفاز نهایتا 65 تا 75 درصد بازده ارائه می دهد.
دوره کاری وینچ (Duty Cycle) نیز تفاوت اساسی دارد. وینچ تکفاز معمولا با کلاس کاری S3 15 درصد (3 دقیقه کار، 17 دقیقه استراحت) طراحی می شود. اما وینچ سه فاز صنعتی با کلاس S3 40 تا 60 درصد قابل بهره برداری است. به عبارت دیگر وینچ سه فاز می تواند در هر ساعت 36 دقیقه بارگذاری سنگین داشته باشد در حالی که تکفاز فقط 9 دقیقه فعالیت مداوم را تحمل می کند. این تفاوت به دلیل سیستم خنک کنندگی بهتر و سیم پیچی ضخیم تر در موتورهای سه فاز است. برای بارهای با لختی بالا مانند بالابر پلت فرم یا درب سالن های صنعتی، حتما وینچ سه فاز باید انتخاب شود.
ظرفیت وزنی اسمی وینچ تکفاز از 250 کیلوگرم تا حداکثر 2 تن متغیر است. در این بازه، سیم بکسل مناسب با قطر 4 تا 8 میلی متر و ساختار 6X19 با هسته کنفی یا فولادی توصیه می شود. استحکام کششی سیم بکسل مورد نیاز برای وینچ تکفاز معمولا گرید 1570 نیوتن بر میلی متر مربع کافی است. برای ظرفیت 500 کیلوگرم، سیم بکسل 6 میلی متر با بار شکست حدود 17 کیلونیوتن و ضریب ایمنی 5 به 1 انتخاب می شود. حداکثر طول سیم بکسل روی درام وینچ تکفاز به دلیل گشتاور محدود موتور، معمولا 30 تا 50 متر است.
وینچ سه فاز در ظرفیت های 2 تا 20 تن تولید می شود. برای بار 5 تنی، سیم بکسل با قطر 12 تا 14 میلی متر و ساختار 8X26 یا فشرده کامپکت با هسته فولادی مستقل و گرید 1770 تا 1960 نیوتن بر میلی متر مربع ضروری است. نسبت قطر درام به قطر سیم بکسل در وینچ سه فاز باید حداقل 18 به 1 باشد تا عمر سایشی مناسب حاصل شود. برای وینچ 10 تنی، سیم بکسل 18 میلی متری با بار شکست حدود 180 کیلونیوتن انتخاب می شود. طول سیم بکسل روی درام در وینچ های سه فاز صنعتی به 200 تا 500 متر نیز می رسد. همچنین تعداد لایه های سیم بکسل روی درام نباید از 4 لایه عبور کند در غیر این صورت ظرفیت اسمی تا 30 درصد کاهش می یابد.
وینچ سه فاز و جرثقیل برقی سیم بکسلی (Wire Rope Electric Hoist) هر دو از موتور سه فاز استفاده می کنند اما طراحی و کاربرد متفاوتی دارند. وینچ سه فاز معمولا روی یک شاسی مستقل نصب شده و سیم بکسل آزادانه روی درام جمع می شود. حداکثر سرعت خطی وینچ سه فاز بین 8 تا 20 متر بر دقیقه است. اما جرثقیل سیم بکسلی دارای سیستم قرقره مکانیکی (Pulley System) است که سرعت خطی را کاهش و نیروی کشش را افزایش می دهد. جرثقیل سیم بکسلی با همان توان موتور، ظرفیت 2 تا 5 برابر بالاتری نسبت به وینچ دارد. همچنین جرثقیل سیم بکسلی مجهز به ترمز الکترومکانیکی خودکار و کلیدهای حد (Limit Switch) است در حالی که بسیاری از وینچ های سه فاز ساده فاقد این تجهیزات ایمنی هستند.
از نظر قیمت به ازای هر تن ظرفیت، جرثقیل سیم بکسلی حدود 40 درصد گران تر از وینچ سه فاز است. اما در کاربردهای تکراری و بلندمدت (بیش از 1000 چرخه در روز)، جرثقیل سیم بکسلی مقرون به صرفه تر است زیرا سایش وینچ و سیم بکسل را کاهش می دهد. وینچ سه فاز برای کشش افقی (مانند هل دادن واگن یا مهار شناور) و جرثقیل سیم بکسلی برای بلند کردن عمودی (مانند خطوط مونتاژ و انبارها) طراحی شده اند. هیچکدام جایگزین کامل دیگری نیست و انتخاب به مسیر بار، فرکانس کاری و بودجه پروژه بستگی دارد.
وینچ تکفاز به پریز برق معمولی 220 ولت با جریان 10 تا 16 آمپر متصل می شود و برای کارگاه های کوچک، تعمیرگاه ها و کاربری خانگی مناسب است. اما در فاصله بیش از 50 متر از تابلو برق اصلی، افت ولتاژ شدید رخ می دهد و گشتاور کاهش می یابد. در مقابل وینچ سه فاز به جریان 5 تا 40 آمپر در ولتاژ 380 ولت نیاز دارد و باید توسط یک کنتاکتور با بی متال راه اندازی شود. موتور سه فاز قابلیت کار مداوم 24 ساعته در محیط های صنعتی با دمای 40+ درجه سانتی گراد را دارد در حالی که موتور تکفاز برای کار مداوم بیش از 2 ساعت نیاز به سیستم خنک کننده اضافی دارد. همچنین راندمان موتور سه فاز با افزایش بار تا 110 درصد نامی کاهش ناچیزی دارد (حدود 5 درصد) اما موتور تکفاز با بار اضافه 20 درصد، دمای سیم پیچ به 130 درجه سانتی گراد رسیده و عایق تخریب می شود.
نصب وینچ سه فاز نیاز به دانش تخصصی برق صنعتی و تنظیم رله حرارتی متناسب با جریان نامی دارد. همچنین باید از کلید معکوس ساز (Reversing Contactor) برای تغییر جهت چرخش استفاده شود. در وینچ تکفاز معمولا از یک کلید دو مداره با قفل مکانیکی استفاده می شود. از نظر استانداردهای ایمنی، وینچ های سه فاز بالای 5 تن حتما باید دارای ترمز الکتروهیدرولیک یا ترمز مغناطیسی با گشتاور 150 درصد گشتاور نامی باشند. وینچ های تکفاز اغلب فقط ترمز مکانیکی یک طرفه (Ratchet) دارند که برای بارگذاری دینامیکی مناسب نیست. در نتیجه برای کاربردهای صنعتی با جابجایی بیش از 50 بار در روز، وینچ سه فاز اجباری است.
انتخاب بین وینچ تکفاز و سه فاز به سه پارامتر اصلی بستگی دارد: حداکثر وزن بار (حد آستانه 1.5 تن)، فرکانس کاری (کمتر یا بیشتر از 20 چرخه در روز) و دسترسی به برق سه فاز. برای بارهای زیر 1 تن و استفاده گاه به گاه (حداکثر 10 دقیقه در ساعت)، وینچ تکفاز با سیم بکسل 6 تا 8 میلی متر کافی است. برای بارهای 2 تا 15 تن با 100 چرخه روزانه، وینچ سه فاز به همراه سیم بکسل فشرده کامپکت و درام با شیار مارپیچ ضروری می باشد. در هر دو حالت، ضریب ایمنی 5 به 1 برای وینچ و 4 به 1 برای سیم بکسل رعایت شود.
