اصولاً الکتروموتور یا موتور الکتریکی در انواع الکتروموتور معمولی (TEFC) و یا نوع دیگر آن یعنی الکتروموتور ضد انفجار و همچنین موتور کولری و از لحاظ برق مصرفی در دو نوع الکتروموتور تک فاز و الکتروموتور سه فاز ارائه می‌گردد.
در ۱۸۸۲ نیکولا تسلا اصول میدان مغناطیسی دوار را پایه گذاری کرد و راه را برای استفاده از میدان دوار به عنوان یک نیروی مکانیکی باز کرد. در سال ۱۸۸۳ او از این اصول برای طراحی یک موتور القایی دو فاز استفاده کرد. در ۱۸۸۵ گالیلئو فراریس (Galileo Ferraris) مستقلاً تحقیقاتی را در این باره آغاز کرد و در ۱۸۸۸ نتایج تحقیقات خود را در قالب مقاله‌ای به آکادمی سلطنتی علوم در تورین ایتالیا ارائه داد.
حرکتی که نیکولا تسلا در ۱۸۸۸ آغاز کرد چیزی بود که امروزه برخی از آن به عنوان انقلاب صنعتی دوم یاد می‌کنند، چرا که این حرکت به تولید آسان‌تر انرژی الکتریکی و همچنین امکان انتقال انرژی الکتریکی در طول مسافت‌های طولانی انجامید. قبل از اختراع موتورهای جریان متناوب به وسیله تسلا موتورها به وسیله حرکت دائم یک هادی در میان میدان مغناطیسی ثابت به حرکت در می‌آمدند. تسلا به این نکته اشاره کرد که می‌توان کلکتورهای موتور را حذف کرد بطوریکه موتور به وسیله میدانی دوار به حرکت در آید. تسلا بعدها موفق به کسب حق امتیاز شماره ۰٫۴۱۶٫۱۹۴ ایالات متحده برای اختراع موتور خود شد. این موتور که در بسیاری از عکس‌های تسلا نیز هست نوع خاصی از موتور القایی بود.
در سال ۱۸۹۰ میخایل اسیبوویچ یک موتور سه فاز روتور قفسی اختراع کرد. این نوع موتور امروزه به طور وسیعی برای کاربردهای گوناگون استفاده می‌شود.
راهنمای انتخاب صحیح الکتروموتور
انواع الکتروموتور
در زندگی پیشرفته ماشینی امروز انسانی پیدا نمی‌شود که با الکتروموتور یا موتور الکتریکی یا دینام برخورد نداشته باشد و خرید انواع پمپ نیم اسب انجام نداده باشد. گرچه ممکن است متوجه آن نباشد. به طور کلی هر کجا حرکتی در کار است، الکتروموتور یا موتور الکتریکی هم وجود دارد.
- موتور DC
- موتور سری
- موتور موازی
- موتور کمپوند
- موتور خود تحریک
موتور مغناطیس دائم (PMDC)
- موتور AC
- موتورهای خاص
- موتور پله‌ای
- موتور DC بدون جاروبک
- موتور هیسترزیسی
- موتور رلوکتانسی
- موتور اونیورسال
خواندن مقالات زیر ببرای کسب اطلاعات بیشتر توصیه می گردد:
- بهترین برندهای پمپ آب یک اسب
- نظرات کاربران در مورد بهترین پمپ آب برای خانه
الکتروموتور یا موتور الکتریکی (Electric Motor)
نوعی ماشین است که انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. ایده کلی بر این اساس است که وقتی که یک هادی حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد نیرویی بر روی آن هادی حامل جریان از سوی میدان مغناطیسی اعمال می‌شود. اغلب موتورهای الکتریکی دوار هستند. اما موتور خطی هم وجود دارند.
هر موتور الکتریکی دوار از دو بخش متحرک و محرک تشکیل شده است.که به بخش متحرک روتور و به بخش ثابت که معمولاً درون موتور قرار دارد استاتور یا ایستانه نیز می گویند. در یک موتور الکتریکی، روتور به علت گشتاور ناشی از نیرویی ایجاد شده توسط میدان مغناطیسی در استاتور، به حول محور خود می‌چرخد. هر الکتروموتور بر اساس ساختارش توسط برق جریان مستقیم DC و یا جریان متناوب AC تغذیه می‌گردد.
تعاریف و اصطلاحات الکتریک
جریان
نسبت تغییرات بار الکتریکی (q) به زمان (t) را جریان و واحد آن آمپر (A) است و به وسیله دستگاه آمپرمتر که به صورت سری در مدار نصب می‌شود اندازه گیری می‌شود.
اختلاف پتانسیل
اختلاف پتانسیل یا ولتاژ کمیتی است که باعث جاری شدن جریان در یک مدار بسته می‌شود و واحد آن ولت (V) و توسط ولت متر که بصورت موازی در مدار بسته می‌شود اندازه گیری می‌شود.
واحد کار الکتریکی و واحد توان ظاهری
واحد کار الکتریکی وات بر ثانیه (W/S) و واحد توان ظاهری ولت آمپر (VA) یا کیلو ولت آمپر یا مگاولت آمپر می‌باشد.
جریان نامی
جریانی که یک دستگاه برقی مانند موتور الکتریکی در شرایط مشخص شده، می‌تواند از خود عبور دهد، بدون آنکه زیاد گرم شود یا تحت تنش‌های مکانیکی بیش از حد قرار گیرد.
اهم
در صورتی که ولتاژی معادل 1 ولت به دوسر مقاومتی اعمال شود و جریان 1 آمپر از آن عبور کند مقدار مقاومت 1 اهم است. واحد مقاومت الکتریکی اهم (Ω) است.
وات
میزان انرژی تولید شده را برحسب وات بیان می‌کنند. برای مثال لامپ‌های روشنایی با میزان وات مشخص می‌شوند که نشان می‌دهد این لامپ تا چه مقدار انرژی نورمی تواند بدهد.
آمپر
آمپر مقدار الکتریسیته جاری شده در یک مدار است. در واقع هنگامی که نیرویی موجب حرکت الکترون‌ها در جهت مخصوصی می‌شود جریان الکتریکی تولید می‌شود. جریان (I) را بر حسب آمپر (A) بیان می‌کنند.
ولت
میزان ولت یا ولتاژ اندازه مقدار الکتریسیته است. در واقع اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه را گویند. به بیان ساده‌تر نیرویی که الکترون‌های آزاد را به حرکت در می‌آورد ولتاژ الکتریکی نام دارد. اختلاف پتانسیل الکتریکی (R) بر حسب ولت (V) بیان می‌کنند.
میدان مغناطیسی
میدان الکتریکی در هر نقطه برابر نیروی وارد بر بار آزمون واحد q0 تعریف می‌شود. به بیان دیگر، برای تعیین میدان الکتریکی E ما مقدار نیرو F را بر بار q0 تقسیم می‌کنیم.
اجزاء موتورهای الکتریکی
ابتدا نگاهی به درون یک موتور الکتریکی ساده می‌اندازیم. یک موتور الکتریکی ساده از 6 بخش تشکیل شده:
آرمیچر
ذغال هادی
سوئیچ تغییر دهنده جهت برق
محور
آهنربا
منبع برق DC
انواع موتورهای الکتریکی یا الکتروموتور از نظر جریان مصرفی به دو دسته عمده تقسیم می‌شوند:
الکتروموتور یا موتور الکتریکی (Direct Current) یا جریان مستقیم DC
الکتروموتور یا موتور الکتریکی (Alternative Current) یا جریان متناوب AC
الکتروموتورهای DC یا جریان مستقیم چیست؟
موتور DC یا جریان مستقیم؛ دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می‌کند تا آهنرباهای الکتریکی بوجود آید در آرمیچر، آهنربای دائمی را در بیرون آرمیچر جذب و دفع کنند. سرعت دوران موتور DC به گشتاور ترمزی بستگی دارد به عبارت دیگر به ولتاژ ورودی و گشتاور جریان ورودی وابسته است.
لکتروموتور DC سری (Series)
موتورهای DC سری دارای گشتاور راه انداز بالا بوده و از این رو در صنایعی که به گشتاور راه اندازی بالا نیاز است (مانند جرثقیل‌ها، بالابر هیدرولیک، پرس‌های ضربه‌ای و آسانسور) مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین از این نوع دینام در لوکوموتیوهای شهری (مترو و تراموا) استفاده می‌شود که به آن اصطلاحاً موتور کششی یا اصطکاکی (Traction Motor) گفته می‌شود.
الکتروموتور DC شانت (Shunt)
موتورهای DC شانت یا موازی دارای گشتاور حرکتی حداکثر در دور نامی می‌باشد. به همین خاطر در کاربردهایی چون هواکش‌های صنعتی و دمنده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع از الکتروموتورها نباید در زیر بار سنگین راه اندازی شوند، چون جریان آرمیچر آنها بیش از حد بالا رفته و به موتور صدمه وارد می‌شود.
الکتروموتور DC مرکب (Compound)
در موتورهای کمپوند خصوصیات موتور سری و شانت وجود دارد و شامل دو دسته هستند.
- الکتروموتور DC کمپوند اضافی
این نوع موتور الکتریکی در مواردی به کار می‌رود که خصوصیات موتور سری لازم باشد ولی با برداشتن بار، موتور غیر قابل مهار نشود و دور آن خیلی بالا نرود. مانند دستگاه‌های تراش که در هر دوره کاری بی بار شده و مجدداً زیر بار قرار می‌گیرد. در صنایع مختلف معمولاً به جای استفاده از دینام کمپوند اضافی که طراحی آن شبیه موتورهای الکتریکی سری است، استفاده می‌شود.
- الکتروموتور DC کمپوند نقصانی
در بارهای کمتر از بارهای نامی و مواردی که به سرعت تقریباً ثابت نیاز باشد از موتورهای کمپوند نقصانی استفاده می‌شود این موتورها معمولاً در آزمایشگاه‌ها برای تأمین دور ثابت استفاده می‌شود.
الکتروموتورهای AC یا جریان متناوب چیست؟
عمومی‌ترین نوع دینام مورد استفاده در صنعت و خانگی، الکتروموتورهای القایی AC هستند.
مزایای استفاده از الکتروموتورهای AC
- طراحی ساده و مستحکم
- قیمت مناسب
- هزینه نگهداری پایین
- اتصال آسان و کامل به یک منبع تغذیه
انواع متنوعی از موتورهای AC یا القایی در صنعت وجود دارد. موتورهای الکتریکی مختلف برای کارهای مختلف مناسب‌اند. با اینکه طراحی موتور AC آسان‌تر از الکتروموتور DC است ولی کنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف الکتروموتور AC نیازمند درکی عمیق‌تر در طراحی و مشخصات در این نوع موتورها است.
استاتور
استاتور از چندین قطعه باریک آلومنیوم یا آهن سبک ساخته شده است. این قطعات بصورت یک سیلندر تو خالی به هم منگنه و محکم شده‌اند. سیم پیچ‌هایی از سیم روکش دار در این شیارها جاسازی شده‌اند. هر گروه پیچه با هسته‌ای که آن را فرا گرفته یک آهنربای مغناطیسی (با دو پل) را برای کار کردن با تغذیه AC شکل می‌دهد. تعداد قطب های یک موتور AC به اتصال درونی پیچه‌های استاتور بستگی دارد. پیچه‌های استاتور مستقیماً به منبع انرژی متصل می‌باشند. آنها به صورتی متصل‌اند که با برقراری تغذیه AC یک میدان مغناطیسی چرخنده تولید می‌شود.
روتور
روتور از چندین قطعه مجزای باریک فولادی که میانشان میله‌هایی از مس یا آلومنیوم تعبیه شده ساخته شده است. در رایج‌ترین نوع روتور (روتور قفس سنجابی) این میله‌ها در انتهای خود به صورت الکتریکی و مکانیکی بوسیله حلقه‌هایی به هم متصل شده‌اند. تقریباً 90 درصد از الکتروموتورها دارای روتور قفس سنجابی می‌باشند و این به خاطر آن است که این نوع روتور ساختی مستحکم و ساده دارد.
این روتور از هسته‌ای چند تکه استوانه‌ای با محوری که شکافهای موازی برای جادادن رساناها درون آن دارد تشکیل شده است. هر شکاف یک میله مسی یا آلومنیومی یا آلیاژی را شامل می‌شود. در این میله‌ها به طور دائمی بوسیله حلقه‌های انتهایی آنها همچنان که در شکل دو مشاهده می‌شود مدار کوتاه برقرار است. چون این نوع مونتاژ درست شبیه قفس سنجاب است، این نام برای آن انتخاب شده است. میله‌ای روتور دقیقاً با محور موازی نیستند. در عوض به دو دلیل مهم قدری مایل نصب می‌شوند.
موتور با کاهش صوت مغناطیسی بدون صدا کارکرده و برای آنکه از هارمونیک‌ها در شکاف‌ها کاسته شود.
گرایش روتور به هنگ کردن کمتر شود. دندانه‌های روتور به خاطر جذب مغناطیسی مستقیم (محض) تلاش می‌کنند که در مقابل دندانه‌های استاتور باقی بمانند. این اتفاق هنگامی می افتد که تعداد دندانه‌های روتور و استاتور برابر باشند.
انواع الکتروموتور AC
الکتروموتور AC سنکرون (Synchronous)
الکتروموتور AC آسنکرون (Asynchronous)
الکتروموتور AC سنکرون
در دینام‌های سنکرون، روتور و استاتور سیم پیچی می‌شوند. هنگامی که استاتور به منبع برق متصل می‌شوند، میدان گردان در موتور بوجود می‌آید که با سرعت سنکرون می‌چرخد. روتور نیز سیم پیچی شده است که توسط منبع DC تغذیه می‌شود. با اتصال جریان DC به روتور، روتور شروع به گردش با میدان دوار استاتور می‌کند. برای راه اندازی موتور الکتریکی سنکرون، ابتدا موتور الکتریکی پس از قطع محرک اولیه با سرعت سنکرون می‌چرخد.
کاربرد الکتروموتور سنکرون
از این محصول برای اصلاح ضریب توان (Cosφ) می‌باشد در این حالت بر روی محور موتور سنکرون باری قرار نمی‌گیرد یعنی موتور الکتریکی بدون بار کار می‌کند. در این حالت موتور سنکرون را خازن سنکرون هم می‌نامند در کارخانه‌ها استفاده می‌شود.
از این موتورها هم بعنوان ژنراتور سنکرون و هم بعنوان الکتروموتور سنکرون می‌توان استفاده نمود.
بدلیل آنکه موتور الکتریکی سنکرون، دور ثابتی دارد در تجهیزات مانند ساعت‌های الکتریکی که نیازمنداین خصوصیت است مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مزایای الکتروموتور سنکرون
- در مقابل نوسان ولتاژ حساسیت ندارد.
- بازده بسیار بالایی دارد.
- دارای ضریب قدرت مناسب و قابل تنظیم است.
- این الکتروموتور می‌تواند بطور مستقیم با ولتاژ زیاد کار کند.
نقاط ضعف الکتروموتور سنکرون
- سرعت این الکتروموتور ثابت است و قابلیت تنظیم برای سرعت‌های بالاتر و یا پایین‌تر را ندارد.
- این الکتروموتور قابلیت تحمل بار اضافه را ندارد.
- علاوه بر جریان متناوب برای سیم پیچ استاتور، جریان دائم برای قطب های این موتور الکتریکی نیز مورد نیاز است در نتیجه قیمت این الکتروموتور را نسبت به موارد مشابه خود بالاتر میبرد.
- به یک وسیله راه انداز اولیه که می‌تواند موتور کمکی باشد احتیاج دارد.
الکتروموتور AC آسنکرون
قفسه سنجابی
روتور سیم پیچی شده (Slip Ring)
الکتروموتور AC آسنکرون قفسه سنجابی چیست؟
روتور موتورهای قفس سنجابی استوانه‌ای شکل است که میله‌هایی از جنس آلومینیوم و یا مس درون شیارهای محیطی آهنی و یا فولادی قرار دارد که به دو صورت ساخته می‌شود که نوع اول از میله‌های گرد تشکیل شده است و نوع دوم از میله‌های مستطیلی و یا به شکل دو دایره که به هم متصل و یا جدا از هم هستند تشکیل می‌شود. میله‌های روتور الکتروموتور را به این دلیل مورب طراحی می‌کنند که در تأثیر میدان‌های استاتور بر روی روتور نوعی هم پوشانی به وجود آید و از لرزش و یا قفل شدن در لحظه استارت جلوگیری به عمل آید.
مزایای الکتروموتور آسنکرون قفس سنجابی
- به دلیل قیمت مناسب و سادگی در طراحی در بسیاری از صنایع جایگزین موتورهای دیگر شده است.
- سرعت گردش این دینام در بارهای مختلف تقریباً ثابت است.
- تغییر بار باعث از حرکت ایستادن این نوع نمی‌شود.
- نسبت به الکتروموتورهای سیم پیچی شده (Slip Ring) دارای ضریب قدرت بهتری هستند.
نقاط ضعف الکتروموتور آسنکرون قفس سنجابی
- زمانی که با کار کم در حال کار است، ضریب قدرتش کاهش می‌یابد.
- تغییر دور این نوع با روش کاهش ولتاژ غیر ممکن است و نیاز به دستگاه (AC Drive) برای این کار دارد.
- الکتروموتورهای آسنکرون قفس سنجابی به تغییرات ولتاژ حساس هستند و در صورت کم شدن ولتاژ جریان جریان آن به همان نسبت افزایش می‌یابد.
- گشتاور پایینی دارد.
- در هنگام استارت این موتور الکتریکی جریان زیادی را از شبکه در حدود 3 تا 7 برابر جریان نامی می‌گیرند.
الکتروموتور AC آسنکرون روتور سیم پیچ
مشکل موتورهای قفسه سنجابی مقاومت بسیار پایین روتور آن است. میله‌های روتور توسط حلقه‌ای در ابتدا و انتهای آن اتصال کوتاه شده است. این مسئله در لحظه استارت که روتور مغناطیسی نیست شار (خطوط میدان الکتریکی که از سطح عمود بر مسیر عبور می‌کنند را شار الکتریکی گویند) زیادی را برای مغناطیس شدن به خود جذب می‌کند و باعث بالا رفتن جریان موتور الکتریکی می‌شود در نتیجه در لحظه استارت جریان زیادی را از شبکه می‌گیرد و باعث کاهش گشتاور شروع می‌شود برای رفع این مشکل الکتروموتورهای روتور سیم پیچی شده طراحی و ساخته شدند که این عیب را تا حد زیادی مرتفع گردید.
در این محصولات روتور سیم پیچی شده به جای وجود میله در روتور، روتور را سیم پیچی می‌کنند و انتهای این سیم پیچ‌ها را به حلقه‌های لغزنده که خود توسط جاروبک هایی به بیرون موتور هدایت می‌شوند، وصل می‌نمایند. با قرار دادن بانک‌های مقاومتی (استارتر یا راه انداز) در سر راه این سیم پیچ‌ها، مقاوت روتور را می‌توان کم و زیاد کرده و جریان کشی موتور را به دلخواه تغییر دهیم.
بانک مقاومتی، راه انداز یا استارتر
راه انداز دارای سه پله تا رساندن موتور به دور نامی می‌باشد. پله اول از بانک مقاومتی با رسیدن موتور به ۳۰% دور نامی توسط کنتاکتور مربوطه از مدار خارج شده و دینام به دور گیری خود ادامه می‌دهد. پله‌های بعدی، در دورهای ۵۰% و ۷۵% دور نامی می‌باشد. بعد از این دور استارتر کلاً از مدار خارج شده و موتور مستقیماً به شبکه متصل شده و به دور نامی می‌رسد.
از الکتروموتورهای روتور سیم پیچی شده در آسیاب‌ها، سنگ شکن‌ها، جرثقیل‌ها و در صنایع سیمان و فولاد استفاده می‌شود.
مزایای الکتروموتور AC آسنکرون روتور سیم پیچ
- گرمای تولید شده در خارج از استارتر اتفاق می افتد.
- این دینام قابلیت استارت‌های پشت سر هم و زیر بار را دارد.
- جریان استارت الکتروموتور قابل تنظیم است.
- الکتروموتورهای روتور سیم پیچی دارای گشتاور حداکثر در لحظه استارت است.
الکتروموتور AC
موتورهای AC همانند بیشتر موتورهای الکتریکی دارای یک قسمت ثابت بیرونی به نام استاتور و یک روتور که درون آن می‌چرخد دارند. موتورهای الکتریکی از میدان مغناطیسی دوار به طور مجازی برای گرداندن روتورشان استفاده می‌کنند. الکتروموتور سه فاز AC تنها نوعی است که در آن میدان مغناطیسی دوار به طور طبیعی بوسیله استاتور به خاطر طبیعت تغذیه گر آن تولید می‌شود. در حالیکه در موتورهای DC به وسیله‌ای الکتریکی یا مکانیکی برای تولید این میدان دوار نیاز دارند. برای راه اندازی یک الکتروموتور تک فاز AC احتیاج به یک وسیله الکتریکی خارجی برای تولید این میدان مغناطیسی چرخشی است. در درون هر موتور AC دو سری آهنربای مغناطیسی تعبیه شده است.
انواع الکتروموتور (انواع دینام)
معمولاً الکتروموتورها را بر اساس تعداد کلاف‌های استاتور تقسیم بندی می‌کنند.
الکتروموتور تک فاز
در این مدل از الکتروموتورهای پر مصرف، از یک کلاف یا پیچه استفاده می‌شود و با یک منبع تغذیه متناوب تک فاز کار می‌کند. موتور تک فاز خود راه انداز نیست و در همه انواع الکتروموتور تک فاز، روتور از نوع قفس سنجابی است. هنگامی که موتور به یک منبع تغذیه تک فاز متصل است کلاف اصلی دارای جریانی متناوب می‌شود. این جریان متناوب میدان مغناطیسی ضربانی تولید می‌کند. به سبب القا، روتور تحریک می‌شود. الکتروموتور تک فاز به دستگاه آغازگر (استارتر) نیاز دارد که می‌تواند ضربات آغازی را برای چرخش موتور تولید کند.
هنگامی که ولتاژ تغذیه برقرار است جریان در کلاف اصلی به سبب مقاومت کلاف اصلی ولتاژ تغذیه را افت می‌دهد (ولتاژ به جریان تبدیل می‌شود). در همین حین جریان در پیچه استارت بسته به مقاومت دستگاه استارت به افزایش ولتاژ تغذیه تبدیل می‌شود. فعل و انفعال میان میدان‌های مغناطیسی که پیچه اصلی و دستگاه استارت (شامل پیچه کمکی و خازن) می‌سازند میدان برآیندی می‌سازند که در جهتی گردش می‌کند. محور الکتروموتور گردش را در جهت این میدان برآیند آغاز می‌کند. هنگامی که موتور به ۷۵ درصد دور مجاز خود می‌رسد یک سوئیچ گریز از مرکز پیچه استارت را از مدار خارج می‌کند. از این لحظه به بعد الکتروموتور تک فاز می‌تواند گشتاور کافی را برای ادامه کارکرد خود نگه دارد.
انواع الکتروموتور تک فاز
انواع دینام تک فاز عبارتند از:
- الکتروموتور تک فاز AC با فاز شکسته
- الکتروموتور تک فاز AC با استارت خازنی
- الکتروموتور تک فاز AC با خازن دائمی اسپیلت
الکتروموتور تک فاز AC با فاز شکسته
این نوع از موتور تک فاز دو پیچه دارند. در پیچه استارت این دینام، سیم نازک‌تر و تعداد دور کمتر نسبت به پیچه اصلی برای بوجود آوردن مقاومت بیشتر ساخته می‌شود. پیچه استارت در زاویه‌ای متفاوت با پیچه اصلی دارد قرار دارد تا سبب آغاز چرخش محور الکتروموتور شود. پیچه اصلی از سیم ضخیم‌تری ساخته شده است. این الکتروموتور مناسب کارهایی با گشتاور راه اندازی کم و توان مورد نیاز ۱/۲۰ تا ⅓ اسب بخار می‌باشد و این الکتروموتورها در کاربری‌هایی که نیاز به روشن و خاموش کردن‌های پیاپی و یا نیاز به گشتاور زیاد دارند مناسب نیست.
الکتروموتور تک فاز AC با استارت خازنی
این نوع همان مدل اصلاح شده فاز شکسته با خازن سری برای بهبود استارت است و به دلیل ضماخمت بالاتر سیم در مدار استارت گشتاور راه اندازی بالاتری دارند.
الکتروموتور با استارت مقاومتی
نوع ارتقاء یافته الکتروموتور استارت خازنی نیز الکتروموتور با استارت مقاومتی است که در آن، خازن استارت با یک مقاومت جایگزین شده است. موتور الکتریکی با استارت مقاومتی در کاربری‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که میزان گشتاور استارت، کمتر از مقداری که الکتروموتور با استارت خازنی تولید می‌کند لازم است. صرف نظر از هزینه، این الکتروموتور صنعتی امتیازات عمده‌ای نسبت به موتور الکتریکی با استارت خازنی ندارد. این موتورها در انواع مختلف کاربری‌های پولی و تسمه‌ای مانند تسمه نقاله‌های کوچک و در پمپ‌ها، دمنده‌های بزرگ و کاربری‌های چرخ دنده‌ای به خوبی استفاده می‌شوند.
الکتروموتور تک فاز AC با خازن دائمی اسپلیت
این نوع از موتور الکتریکی نوعی خازن دارد که به طور دائمی و بصورت سری به پیچه استارت متصل است. این کار سبب آن می‌شود که پیچه استارت تا زمانی که محور الکتروموتور به سرعت چرخش نامی خود برسد به صورت پیچهای کمکی عمل کند. از آنجا که خازن عملکرد اصلی، باید برای استفاده مداوم طراحی شده باشد، نمی‌تواند توان استارتی معادل یک الکتروموتور استارت خازنی ایجاد نماید. گشتاور استارت یک الکتروموتور تک فاز با خازن دائمی معمولاً کم و در حدود ۳۰ تا ۱۵۰ درصد گشتاور نامی است.
الکتروموتور تک فاز AC استارت با خازن/کارکرد با خازن
این نوع، همانند موتور با استارت خازنی، خازنی از نوع استارتی در حالت سری با پیچه کمکی برای گشتاور زیاد استارت دارد. همچنین مانند یک الکتروموتور با خازن دائمی، خازنی از نوع کارکرد دائم دارد که در کنار خازن استارت در حالت سری با پیچه کمکی است که بعد از شروع به کار الکتروموتور از مدار خارج می‌شود. این حالت سبب بوجود آمدن گشتاوری اضافی می‌شود. این نوع موتور الکتریکی می‌تواند برای بازده بیشتر طراحی شود.
الکتروموتور تک فاز AC با قطب سایه دار (با حلقه اتصال کوتاه)
انواع الکتروموتور تک فاز با قطب سایه دار فقط یک پیچه یا کلاف اصلی دارند و پیچه یا کلاف راه انداز ندارند. استارت خوردن به وسیله طرح خاص آن که حلقه پیوسته مسی‌ای را دور قسمت کوچکی از هر قطب موتور الکتریکی حلقه می‌کند انجام می‌شود. این سایه که قطب را دو تکه می‌کند سبب می‌شود که میدان مغناطیسی‌ای ضعیف‌تر در ناحیه سایه خورده نسبت به قسمت دیگر و در کنار آن بوجود آید. تعامل میان میدان‌ها محور را به چرخش وا می‌دارد.
الکتروموتور سه فاز
برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از الکتروموتور سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می‌شود. الکتروموتور سه فاز از اختلاف فاز موجود بین فازهای منبع تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان، استفاده می‌کنند. اغلب، روتور شامل تعدادی هادی‌های مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادی‌ها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می‌شود که محور الکتروموتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.
برای اینکه محور الکتروموتور سه فاز به حرکت در بیاید بایستی همواره محور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به الکتروموتور بچرخد. در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع الکتروموتور صنعتی در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچهای روتور جریان میدان جدایی اعمال می‌شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در الکتروموتور همزمان وجود دارد، موتور الکتریکی به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز، به گردش در می‌آید. الکتروموتورهای همزمان (سنکرون) را می‌توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.
سرعت یک موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان مغناطیسی استاتور، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌کند. تغییر سرعت در این نوع از الکتروموتور صنعتی را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچهای مختلف با تعداد قطب های مختلف در بخش استاتور که با استفاده از آنها سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می‌کند، ممکن ساخت. همچنین با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه، می‌توان کنترل یکنواخت‌تری بر روی سرعت این نوع از موتور الکتریکی را داشت.
انواع الکتروموتور سه فاز
انواع دینام سه فاز عبارتند از:
- الکتروموتور سه فاز قفس سنجابی
- الکتروموتور سه فاز قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده (اسلیپ رینگ)
الکتروموتور سه فاز قفس سنجابی
تقریباً اکثر انواع الکتروموتور سه فاز AC از این نوع هستند که روتور آنها از نوع قفس سنجابی است. محدوده‌های طبقه بندی نیروی آنها از ⅓ تا چند صد اسب بخار است. الکتروموتور سه فاز از این نوع که در محدوده 1 اسب بخار به بالا قرار دارد، در مقایسه با موتورهای الکتریکی مشابه تک فاز کم هزینه‌تر می‌باشد و می‌تواند در زمان استارت با بارهای سنگین‌تر کار کند.
الکتروموتور سه فاز قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده (اسلیپ رینگ)
این الکتروموتور نوعی از موتورهای قفسه سنجابی است که موتور با حلقه لغزان یا با روتور سیم پیچی شده است. در حالی که استاتور در این الکتروموتور سه فاز همانند الکتروموتور قفس سنجابی است، یک سری از پیچه‌ها را روی روتور خود دارد که در حالت مدار کوتاه نیستند ولی به یک سری از رینگ‌های لغزان ختم می‌شوند. این الکتروموتور صنعتی در کاربری‌هایی با چرخش با گشتاور و سرعت‌های مختلف مانند پرس‌های چاپ، کمپرسورها، تسمه نقاله‌ها، بالابرها و آسانسورها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
الکتروموتور خطی
یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش، بوجود آورد. الکتروموتورهای خطی اغلب الکتروموتورهای القایی یا پله‌ای هستند.
الکتروموتور پله‌ای یا سرو
نوع دیگری از موتورهای الکتریکی، الکتروموتور پله‌ای یا سرو موتور هستند، که در آن یک روتور درونی، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهایی با کنترل الکترونیکی روشن-خاموش شدن خارجی، کنترل می‌شود. یک الکتروموتور پله‌ای ترکیبی از یک الکتروموتور DC و یک سلونوئید است. الکتروموتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالت‌های موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما الکتروموتورهای پله‌ای کنترل شده، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. الکتروموتورهای پله‌ای کنترل شده با رایانه یکی از فرم‌های سیستم‌های تنظیم موقعیت است، به ویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان بار باشند.
نحوه پلاک خوانی الکتروموتور
روی انواع موتورهای الکتریکی، پلاکی توسط کارخانه نصب می‌گردد که کلیه اطلاعات موتور الکتریکی برای راه اندازی، روی آن آورده می‌شود و در صورتی که موارد اعلام شده به درستی رعایت نشود موتور الکتریکی می‌سوزد و یا عمر مفید آن کاهش پیدا می‌کند.
No: مدل موتور که معمولاً توسط کار خانه مشخص می‌شود.
Type: نام موتور، با داشتن نام موتور و مراجعه به شرکت سازنده می‌توانید اطلاعات بیشتری در مورد موتور بدست آورید.
AMPS: حداکثر جریان مجازی است که موتور برای کار کردن به آن نیاز دارد.
V: ولتاژ کاری الکتروموتور می‌باشد که نباید ولتاژ بیشتر و یا کمتر به سیم پیچهای الکتروموتور صنعتی اعمال گردد. در صورت وجود علامت ستاره (Y) یا مثلث (Δ)، ولتاژ در همان اتصال استفاده می‌شود (مثلاً ولتاژ کاری موتور بالا 415 ولت در حالت ستاره است).
HERTZ: مشخص کننده فرکانس کاری موتور می‌باشد، معمولاً فرکانس کاری موتورها 50 یا 60 هرتز است.
نکته: دور موتور یک الکتروموتور با فرکانس آن ارتباط دارد. بنابراین الکتروموتوری که فرضاً در فرکانس 50 هرتز 1500 دور است، در فرکانس 60 هرتز دیگر دور 1500 ندارد.
DATE: مشخص کننده تاریخ ساخت موتور است.
R.P.M: نشان دهنده دور الکتروموتور در یک دقیقه در روی شقت خروجی می‌باشد.
KW: مقدار توان الکتروموتور را نشان می‌دهد.
نکته: اگر روی الکتروموتوری نوشته شده بود 380/220 =V بدین معنی است که این الکتروموتور در شبکه برق 110 ولت که برخی از کشورها استفاده می‌شود باید بصورت مثلث و در کشورهای که ولتاژ 220 ولت (ولتاژ بین یک فاز و نول) دارند مثل ایران باید بصورت ستاره بسته شود.
IP= میزان حفاظت الکتروموتور در مقابل گرد و غبار طبق جدول زیر می‌باشد.
P.H= انواع حفاظت‌ها طبق استاندارد دین 40050
P00= باز بدون حفاظت در مقابل تماس با اجسام خارجی و آب، در این مورد موتور باید در یک فضای سرپوشیده نگه داری شود.
P10= محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجی – محافظ در مقابل آب، موتور می‌تواند در فضای بازو زیر باران کار کند.
P11= محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجی – محفوظ در مقابل آب
P20= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط بدون حفاظ در مقابل آب، برای موتور باید سرپوش مناسب تهیه شود.
P21= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط – ضد آب
P22= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط – محفوظ در مقابل ترشح آب به طور عمودی یا مایل با زاویه بیشتر از 30 درجه نسبت به افق
P30= محفوظ در مقابل تماس با ابزارها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن – بدون محافظت در مقابل آب
P31= محفوظ در مقابل تماس با ابزارها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن – ضد آب
P32= محفوظ در مقابل تماس با ابزارها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن – محفوظ در مقابل ترشح آب بطور عمودی یا مایل با زاویه بیشتر از 30 درجه نسبت به افق
P40 و بالاتر: حفاظت شده در برابر کلیه عوامل خارجی
بر روی انواع موتورهای الکتریکی، اطلاعاتی دیگری نیز ممکن است وجود داشته باشد. کاربر می‌تواند با مراجعه به کاتالوگ موتور از آنها آگاهی یابد.
استاندارد تعریف شده در رابطه با IP ماشین‌های الکتریکی
از حرف W پس از دو رقم اعلام شده در مواردی استفاده می‌شود که ماشین الکتریکی طراحی شده دارای مدار باز با سیستم خنک کننده هوا و در شرایط جوی کار می‌کند به گونه‌ای که نفوذ باران و ذرات همراه باد را تحت شرایط معین به داخل ماشین الکتریکی کاهش و کنترل می‌کند و میزان جزئی وارد شده به داخل در عملکرد آن تاثیری ندارد مانند IP13W.
هرگاه تنها یک مشخصه از شاخص‌های IP برای مصرف کننده مهم باشد شاخص بی اهمیت با حرف X مشخص می‌شود مانند IP2X که فقط درجه حفاظت جانی مطرح شده و یا IPX4 که درجه حفاظت در مقابل رطوبت مشخص شده است.
ارقام اول: درجه حفاظت جانی تعریف شده و مشخصات آن
درجه حفاظت جانی تعریف شده و مشخصات آناولین مشخصه شرایط عمل
- ماشین حفاظت نشده است.
- حفاظت شده در مقابل دست انسان و یا اجسام با قطر بیش از 50 میلی متر
- حفاظت انجام شده در مقابل انگشتان انسان و یا اجسام با قطر بزرگتر از 12 میلی متر
- حفاظت انجام شده در مقابل ابزارهای الکتریکی با قطر بیشتر از 2.5 میلی متر
- حفاظت انجام شده در مقابل سیم‌های نازک و عایق‌های با قطر بیش از 1 میلی متر
- حفاظت انجام شده داخل ماشین الکتریکی در مقابل گرد و غبار بیش از حد که برای آن زیان بار شده است.
- حفاظت کامل در مقابل گرد و غبار
ارقام دوم: درجه حفاظت در مقابل رطوبت تعریف شده و مشخصات آن
درجه حفاظت در مقابل رطوبت تعریف شده و مشخصات آندرجه حفاظت حفاظت انجام شده
- ماشین در مقابل رطوبت هیچ حفاظتی ندارد.
- موتور الکتریکی در برابر چکیدن آب به صورت قائم حفاظت شده است.
- موتور الکتریکی در برابر چکیدن آب با انحراف 15 درجه نسبت به قائم محافظت شده است.
- موتور الکتریکی در مقابل ترشح آب محافظت شده است.
- موتور الکتریکی در مقابل پاشیدن آب محافظت شده است.
- موتور الکتریکی در مقابل خوردن آب محافظت شده است.
- موتور الکتریکی در مقابل سیلاب محافظت شده است.
- موتور الکتریکی در مقابل اثرات مخرب غوطه وری محافظت شده است.
- موتور الکتریکی توانایی قوطه وری دائم در آب را دارا می‌باشد.
کلاس عایق حرارتی موتور الکتریکی
با توجه به استانداردهای تعیین شده توسط انجمن بین المللی تولید کنندگان تجهیزات الکتریکی
(NEMA) NATIONAL ELECTRICAL MANUFACTURES ASSOCIATION
عایق بندی موتورهای الکتریکی با توجه به درجه حرارت موتور در محیط‌های مختلف کاری در چهار کلاس (A, B, F, H) تعریف شده است و بر اساس این استاندارد درجه حرارت محیط 40 درجه سانتی گراد در نظر گرفته می‌شود و درجه حرارت تعیین شده با یک بازده حداکثر 10 درجه برای گرم‌ترین نقطه در مرکز پیچی (HOT SPOT) در نظر گرفته می‌شود.
کلاس عایق حرارتی انواع دیناماستاندارد (سانتی گراد) کلاس عایق
- 105C A
- 130C B
- 155C F
- 180C H
برندهای قابل فروش انوهمانطور که می دانیم موتور الکتریکی یا به عبارت دیگر الکتروموتور در هر بخش از صنعت و همچنین در طیف گسترده‌ای از کاربردها نقش حیاتی ایفا می‌کند. انواع مختلفی از موتورهای الکتریکی در بازار موجود است. انتخاب این موتورها بر اساس عملکرد و ولتاژ و کاربردها امکان پذیر است.
هر موتور دارای دو بخش اساسی است، سیم پیچ میدان و سیم پیچ آرمیچر. عملکرد اصلی سیم پیچ میدان، تولید میدان مغناطیسی ثابت است، در حالی که سیم پیچ آرمیچر شبیه رسانایی است که در میدان مغناطیسی چیده شده است. به دلیل میدان مغناطیسی، سیم پیچ آرمیچر از انرژی به منظور تولید گشتاور کافی برای چرخاندن شفت موتور استفاده می‌کند. در حال حاضر طبقه بندی موتور DC را می‌توان بر اساس اتصالات سیم پیچی انجام داد که به معنای نحوه اتصال دو سیم پیچ در موتور به یکدیگر است.
یک موتور الکتریکی برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی استفاده می‌شود. بیایید یک مثال را مرور کنیم: میکسر در خانه شما چه کاری برای شما انجام می‌دهد؟ تیغه‌های دوار مواد مختلف را برای شما له و مخلوط می‌کنند. و اگر کسی از شما بپرسد که چگونه کار می‌کند، چه می گویید؟ احتمالاً می گویید که با برق کار می‌کند. خوب، این نادرست نیست. اما باید گفت که موتورها انرژی الکتریکی را به نیروی مکانیکی تبدیل می‌کنند. برعکس این کار توسط ژنراتورهایی انجام می‌شود که نیروی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند.
به طور کلی، موتورهای الکتریکی را می‌توان در کاربردهای مختلفی یافت، از وسایل خانگی معمولی گرفته تا انواع مختلف حمل و نقل و حتی کاربردهای پیشرفته هوافضا. در اینجا، ما مقاله‌ای را با شما به اشتراک می‌گذاریم تا درک بهتری از گزینه‌های موجود در اختیار شما قرار دهیم.
اصول کار الکتروموتور
کار یک موتور الکتریکی بر این واقعیت استوار است که یک هادی حامل جریان یک میدان مغناطیسی در اطراف خود ایجاد می‌کند. برای درک بهتر وضعیت زیر را تصور کنید.
دو آهنربای میله‌ای بردارید و قطب ها را رو به روی هم نگه دارید و فضای کوچکی بین آنها وجود داشته باشد. حالا طول کمی از یک سیم رسانا را بردارید و یک حلقه درست کنید. این حلقه را در بین فضای بین آهنرباها طوری نگه دارید که همچنان در حوزه نفوذ آهنرباها باشد. حالا برای آخرین مرحله انتهای حلقه را به پایانه‌های باتری وصل کنید.
هنگامی که الکتریسیته از مدار ساده شما عبور کرد، متوجه خواهید شد که حلقه شما حرکت می‌کند. پس چرا این اتفاق می افتد؟ میدان مغناطیسی آهنرباها با میدان مغناطیسی تولید شده به دلیل جریان الکتریکی در هادی تداخل دارد. از آنجایی که حلقه به یک آهنربا تبدیل شده است، یک طرف آن به قطب شمال آهنربا و طرف دیگر به قطب جنوب جذب می‌شود. این باعث می‌شود که حلقه به طور مداوم بچرخد. این اصل کار موتور الکتریکی است.
قسمت‌های مختلف الکتروموتور و عملکرد آنها
روتور: قسمت چرخشی موتور است که عمدتاً وظیفه رساندن حرکت مکانیکی به شفت یا قسمت متصل به آن را بر عهده دارد. روتور دارای هادی‌هایی است که با میدان مغناطیسی استاتور برای تولید نیروی چرخش شفت در تعامل هستند.
استاتور: قسمت ثابت (بدنه) موتور است که عمدتاً از آهنربا یا سیم پیچ دائمی تشکیل شده است. لمینیت های ساخته شده از فلز نازک در هسته استاتور برای به حداقل رساندن تلفات انرژی استفاده می‌شود.
روتور و استاتور هر دو تحت تأثیر میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند که با جریان الکتریکی برهمکنش می‌کند. یک میدان مغناطیسی توسط مغناطیسی دائمی و دیگری توسط آهنربای الکتریکی ایجاد می‌شود.
یاتاقان‌ها: برای چرخاندن روتور بر روی محور خود استفاده می‌شوند و توسط محفظه موتور پشتیبانی می‌شوند.
شکاف هوا: فاصله بین استاتور و روتور است که حداقل برای جلوگیری از مغناطیسی کردن جریان و اثرات منفی بر عملکرد ساخته شده است.
کموتاتور: از حلقه‌های لغزشی تشکیل شده است که از یکدیگر عایق شده‌اند و برای جابجایی ورودی موتورهای DC استفاده می‌شود.
منبع تغذیه: یک موتور ساده معمولاً منبع تغذیه DC دارد. برق آرمیچر موتور یا سیم پیچهای میدان را تأمین می‌کند.
آهنربا میدان: میدان مغناطیسی به تولید گشتاور روی سیم پیچ آرمیچر چرخان بر اساس قانون سمت چپ فلمینگ کمک می‌کند.
- هسته آرمیچر: سیم پیچ آرمیچر را در جای خود نگه می‌دارد و پشتیبانی مکانیکی را فراهم می‌کند.
- سیم پیچ آرمیچر: به کارکرد موتور کمک می‌کند.
جاروبک ها: وسیله‌ای است که جریان را بین سیم‌های ثابت و قطعات متحرک هدایت می‌کند که معمولاً محور چرخان است.
انواع الکتروموتور
انواع موتورهای الکتریکی در سه بخش اصلی مانند موتور AC، موتور DC و موتورهای خاص موجود هستند.
موتورهای DC
انواع موتورهای dc عمدتاً شامل موتورهای سری، موازی و کمپوند و PMDC هستند.
موتور موازی DC
موتور موازی DC روی DC کار می‌کند و سیم پیچهای این موتور الکتریکی مانند سیم پیچهای آرمیچر و سیم پیچهای میدان به صورت موازی به هم متصل می‌شوند که به نام شنت (موازی) شناخته می‌شوند. این نوع موتور به عنوان موتور DC کلافی یا سیم پیچی شده نیز نامیده می‌شود، که در آن نوع سیم پیچی به نام سیم پیچی موازی شناخته می‌شود.
موتور خود تحریک
در موتورهای خود تحریک، اتصال استاتور و روتور را می‌توان با استفاده از منبع تغذیه متفاوت انجام داد. به طوری که می‌توان موتور را به صورت موازی کنترل کرد و سیم پیچ آرمیچرها را برای تولید شار تقویت کرد.
موتور سری DC
سیم پیچهای روتور در این نوع موتورها به صورت سری به هم متصل می‌شوند. موتور سری DC بر اساس قانون ساده الکترومغناطیس کار می‌کند. قانون الکترومغناطیسی بیان می‌کند که برای تولید نیروی الکترومغناطیسی، یک میدان الکترومغناطیسی با یک مدار الکتریکی وارد تعامل می‌شود. قانون الکترومغناطیسی منجر به حرکت چرخشی موتور می‌شود. این نوع موتور بیشتر در اتومبیل‌ها یا آسانسورها به عنوان موتور استارت استفاده می‌شود.
موتور PMDC
اصطلاح PMDC مخفف موتور DC مغناطیس دائمی است. این یک نوع موتور DC است که می‌تواند با آهنربای دائمی ساخته شود تا میدان مغناطیسی لازم برای عملکرد موتور الکتریکی را ایجاد کند.
موتور کمپوند DC
به طور کلی، موتور کمپوند DC یک جزء هیبریدی از سری DC و موتورهای موازی است. در این نوع موتور هر دو میدان سری و موازی وجود دارد. در این نوع موتور الکتریکی، استاتور و روتور را می‌توان از طریق یک ترکیب سیم پیچی سری و موازی به یکدیگر متصل کرد. سیم پیچ سری را می‌توان با چند سیم پیچی از سیم‌های مسی عریض طراحی کرد که یک مسیر مقاومت کوچک را ایجاد می‌کند. سیم پیچ موازی را می‌توان با سیم پیچهای متعدد سیم مسی طراحی کرد تا ولتاژ کامل i/p را بدست آورد.
موتورهای AC
انواع موتورهای ac عمدتاً شامل موتورهای سنکرون، آسنکرون و القایی می‌باشد.
موتور سنکرون
کار موتور سنکرون عمدتاً به منبع تغذیه 3 فاز بستگی دارد. استاتور در موتور الکتریکی جریان میدانی را تولید می‌کند که با سرعت ثابت بر اساس فرکانس AC می‌چرخد. و همچنین روتور به سرعت مشابه جریان استاتور بستگی دارد. هیچ شکاف هوایی بین سرعت جریان استاتور و روتور وجود ندارد. هنگامی که سطح دقت چرخش بالا باشد، این موتورها در اتوماسیون، رباتیک و غیره قابل استفاده هستند.
موتور القایی
موتور الکتریکی که با سرعت ناهمزمان می‌کند به عنوان موتور القایی شناخته می‌شود و نام جایگزین این موتور موتور آسنکرون است. موتور القایی عمدتاً از القای الکترومغناطیسی برای تغییر انرژی از الکتریکی به مکانیکی استفاده می‌کند. بر اساس ساختار روتور، این موتورها به دو نوع قفس سنجابی و فاز کلافی طبقه بندی می‌شوند.
موتورهای خاص
الکتروموتورهای خاص عمدتاً شامل سروو (Servo) موتور، موتور پله‌ای، موتور القایی خطی و غیره هستند.
موتور الکتریکی استپر یا پله‌ای
موتور پله‌ای را می‌توان برای ارائه چرخش زاویه گام به عنوان جایگزینی برای چرخش پایدار استفاده کرد. می دانیم که برای هر روتور، کل زاویه چرخش 180 درجه است. با این حال، در یک موتور پله‌ای، زاویه چرخش کامل را می‌توان در مراحل متعددی مانند پله‌های 10 در 18 از هم جدا کرد. این بدان معناست که در یک چرخه کل چرخش، روتور هجده بار پله پله خواهد رفت، هر بار 10 درجه. موتورهای پله‌ای در پلاترها، ساخت مدار، ابزارهای کنترل فرآیند، ژنراتورهای حرکت معمولی و غیره قابل استفاده هستند.
موتورهای DC بدون جاروبک
موتورهای DC بدون جاروبک برای اولین بار برای دستیابی به عملکرد برتر در فضای کمتر نسبت به موتورهای DC براش (با جاروبک) ساخته شدند. این موتورها در مقایسه با مدل‌های AC کمتر هستند. یک کنترلر در موتور الکتریکی تعبیه شده است تا فرآیند را در نبود یک کموتاتور و یک حلقه لغزش تسهیل کند.
موتور هیسترزیس
عملکرد موتور هیسترزیس بسیار منحصر به فرد است. روتور این موتور می‌تواند پسماند و جریان گردابی را القا کند تا کار مورد نیاز را ایجاد کند. کار موتور می‌تواند به ساخت و ساز بستگی داشته باشد، که می‌تواند منبع تک فاز و یا 3 فاز باشد. این موتورها مانند سایر موتورهای سنکرون فرآیندی بسیار نرم و با سرعت پایدار ارائه می‌دهند. سطح صدای این موتور بسیار کم است، به همین دلیل در کاربردهای پیچیده متعددی در هر جا که از موتور عایق صدا استفاده می‌شود مانند پخش کننده صدا، ضبط کننده صدا و … قابل استفاده هستند.
موتور رلوکتانسی
اساساً موتور رلوکتانس یک موتور سنکرون تک فاز است و ساختار این موتور با موتورهای القایی قفس مانند مشابه است. روتور در موتور مانند قفس سنجابی است و استاتور موتور شامل مجموعه‌ای از سیم پیچ‌ها مانند سیم پیچ کمکی و اصلی است. سیم پیچ کمکی در شروع کار موتور بسیار مفید است. زیرا آنها یک عملیات سطح را با سرعت پایدار ارائه می‌دهند. این موتورها معمولاً در برنامه‌های همگام سازی استفاده می‌شوند که شامل ژنراتورهای سیگنال، ضبط کننده‌ها و غیره می‌شود.
موتور یونیورسال
این نوع خاصی از موتور است و با یک منبع AC در غیر این صورت منبع DC کار می‌کند. موتورهای یونیورسال به صورت سری پیچ می‌شوند که سیم پیچهای میدان و آرمیچر به صورت سری به هم متصل می‌شوند و در نتیجه گشتاور راه اندازی بالایی تولید می‌کنند. این موتورها عمدتاً برای کارکردن در سرعت‌های بالای 3500 دور در دقیقه طراحی شده‌اند. آنها از منبع AC در سرعت پایین و منبع DC با ولتاژ مشابه استفاده می‌کنند.
کاربردهای الکتروموتور
موتورهای الکتریکی در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از آنها به شرح زیر است.
- مته‌ها
- پمپ‌های آب
- هارد دیسک‌ها
- ماشین‌های لباسشویی
- تجهیزات صنعتی
شما می‌توانید انتظار داشته باشید که راندمان یک موتور کارآمد حدود 70 تا 85 درصد باشد زیرا انرژی باقیمانده در تولید گرما و صداهای منتشر شده تلف می‌شود. انواع زیادی از الکتروموتورها وجود دارند که هرکدام بنابر ویژگی‌ها و کاربرد خود در قسمتی از صنایع مختلف استفاده می‌شود. درواقع الکتروموتور دستگاهی است که انرژی الکتریکی دریافت کرده و آن را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. همین عملکرد باعث به حرکت درآمدن چرخ بسیاری از صنایع کشور شده است. به دلیل اهمیت الکتروموتورها در زندگی روزمره، امروز قصد داریم درباره انواع الکتروموتور توضیحاتی ارائه دهیم. با ما همراه باشید.
انواع الکتروموتور (Electromotor)
الکتروموتورها را می‌توان به سه نوع اصلی تقسیم بندی کرد:
- الکتروموتور جریان مستقیم (Direct Current) یا DC
- الکتروموتور جریان متناوب (Alternating Current) یا AC
- الکتروموتورهای خاص
هریک از موارد ذکرشده بر اساس ویژگی‌هایشان زیرمجموعه‌های مجزایی دارند که در ادامه به توضیح هریک از آنها می‌پردازیم.
1# انواع الکتروموتور DC
الکتروموتورهای DC جزء ابتدایی‌ترین انواع الکتروموتور هستند. همان گونه که از اسمشان مشخص است تنها با جریان مستقیم (DC) کار می‌کنند. این نوع الکتروموتور آرمیچر آهنربایی و کموتاتور دارد که باعث تغییر مسیر جریان به طور منظم و ایجاد میدان مغناطیسی می‌شود. در ادامه به چند مورد از انواع الکتروموتور DC اشاره می‌کنیم:
1) الکتروموتور DC سری (Series)
این نوع الکتروموتور هنگام راه اندازی به گشتاور بالایی نیاز دارد؛ بنابراین قابل استفاده در صنایعی است که امکان فراهم سازی گشتاورهای بالا را دارند. می‌توان انواع الکتروموتور موجود در جرثقیل‌های سنگین و آسانسورهای هیدرولیکی را برای الکترموتور DC سری مثال زد. لقب این نوع از موتورهای الکتریکی، الکتروموتورهای کششی است؛ زیرا در ساختار وسایل نقلیه عمومی مانند تراموا و مترو به کار می‌رود.
2) الکتروموتور DC شانت (Shunt)
اجزای داخلی این نوع از الکتروموتورها زیر فشار سنگین آسیب می‌بینند؛ بنابراین نمی‌توان آنها را زیر فشارهای سنگین راه اندازی کرد. این نوع در دور نامی خود دارای گشتاور حرکتی حداکثر است؛ از این رو در ساختار دمنده‌های صنعتی و هواکش‌ها کاربرد دارد.
3) الکتروموتور DC کمپوند (Compound)
اکتروموتورهای کمپوند خصوصیات مشترک الکتروموتورهای شانت و سری را دارند. الکتروموتور کمپوند به دو زیرمجموعه تقسیم می‌شود:
الکتروموتور کمپوند نقصانی: در برخی از جایگاه‌ها تنها به بار ثابت کوچک‌تر از بار نامی نیاز است؛
بنابراین در این موارد از الکتروموتورهای کمپوند نقصانی استفاده می‌شود؛
مانند آزمایشگاه‌های تولید بار ثابت با سرعت تقریباً ثابت.
الکتروموتورهای کمپوند اضافی: این نوع الکتروموتور در مواردی که الکتروموتور سری نیاز است، کاربرد دارد؛
با این تفاوت که الکتروموتور کمپوند اضافی از دور گرفتن شدید و غیرقابل کنترل جلوگیری می‌کند.
از همین رو در صنایعی همچون دستگاه‌های تراشکاری کاربرد دارد.
2# انواع الکتروموتور AC
با رواج استفاده از جریان متناوب (AC)، صنایع بسیاری از این جریان و درنتیجه الکتروموتورهای متناوب بهره می‌برند. انواع الکتروموتور AC از قسمت ثابتی به نام استاتور و قسمت متحرکی به نام روتور تشکیل شده‌اند که میدان مغناطیسی به وجود آمده باعث تغییر جهت و حرکت روتور می‌شود. معمولاً انواع الکتروموتور متناوب، ساختار ساده‌تری دارند؛ بنابراین تعمیر و اصول نگهداری از آنها نسبت به سایر مدل‌های الکتروموتور آسان‌تر است. از این نوع در بسیاری از صنایع و مصارف خانگی استفاده می‌شود.
1-2# الکتروموتور AC سنکرون (Synchronous)
این نوع الکتروموتور، روتور و استاتور سیم پیچی شده دارد.
روتور توسط جریان مستقیم و استاتور توسط جریان متناوب تغذیه و باعث به وجود آمدن میدان چرخشی می‌شوند.
روتور با سرعت سنکرون ایجاد شده توسط میدان دوار به حرکت در می‌آید.
2-2# انواع الکتروموتور AC آسنکرون (Asynchronous)
این نوع الکتروموتور نیز مانند سایر موتورها قسمت ثابت (استاتور) و قسمت متحرک (روتور) دارد.
روتور این دستگاه توسط میدان مغناطیسی تولیدشده توسط استاتور به حرکت در می‌آید.
انواع الکتروموتور آسنکرون عبارت‌اند از:
الکتروموتور آسنکرون قفس سنجابی: نام این الکتروموتور به دلیل تشابه بسیار بالای روتور آن به شکل قفس سنجاب‌ها است.
روتور این الکتروموتور به صورت استوانه با میله‌های مسی و آلومینیومی است، میله‌ها به دو صورت میله‌های گرد و میله‌های مستطیلی به شکل مورب کنار هم قرار می‌گیرند.
دلیل مورب قرار گرفتن میله‌ها، استفاده از هم پوشانی میدان استاتور و روتور برای جلوگیری از قفل شدن و ایجاد لرزش در هنگام راه اندازی است.
الکتروموتور آسنکرون روتور سیم پیچی شده: برای رفع نقطه ضعف الکتروموتورهای قفس سنجابی مقاومت پایین، از الکتروموتورهای سیم پیچی استفاده می‌شود.
به این صورت که به جای استفاده از میله‌ها از روتور سیم پیچی شده استفاده می‌شود که در لحظه راه اندازی مانع بالا رفتن جریان و گشتاور می‌شود.
همچنین در این نوع الکتروموتور با قرار دادن مقاومت در مسیر سیم پیچ‌ها می‌توان کنترل جریان الکتروموتور را به دست گرفت.
3# انواع الکتروموتورهای خاص
- از انواع الکتروموتور AC و DC در جایگاه‌هایی که نیاز به تبدیل انرژی پیوسته وجود دارد استفاده می‌کنند؛
- اما در برخی از موارد و در کاربردهای خاص نیاز به تولید انرژی دائمی نیست و
- الکتروموتور تنها برای کاربردهای ویژه و مخصوص فعالیت انجام می‌دهد.
- به این نوع از الکتروموتورها، الکتروموتور خاص گفته می‌شود.
- بر اساس کارکرد و طراحی، این نوع الکتروموتورها را به چند دسته تقسیم بندی کرده‌اند.
1-3# الکتروموتور هیسترزیس (Hysteresis)
- از انواع الکتروموتور هیسترزیس برای تولید گشتاور بهره می‌برند.
- روتور الکتروموتور هیسترزیس از نوع استوانه صاف بدون هیچ برجستگی و فرورفتگی و حتی بدون هیچ سیم پیچی است.
- استاتور این نوع با یک خازن دائمی به کار گرفته می‌شود تا از تلفات موتور جلوگیری کند.
2-3# الکتروموتور پله‌ای (Stepper)
- این نوع الکتروموتور مانند انواع الکتروموتورهای موجود روتور و استاتور دارد؛
- با این تفاوت که روتور این الکتروموتور دارای دندانه‌هایی به شکل چرخ دنده است.
- روتور به صورت پله‌ای حرکت می‌کند و یک دور را معمولاً در گام‌های کوچک (1.8 درجه) می‌پیماید؛
- بنابراین یک دور را در عرض 200 پله طی می‌کند.
- البته این الکتروموتورها بنابر کاربرد و محلی که استفاده می‌شوند می‌توانند گام‌های مختلفی داشته باشند.
- سرعت و مکان این نوع الکتروموتورها به وسیله سیستم‌های پیشرفته تحت کنترل است.
- در زمینه روباتیک بیشتر از انواع الکتروموتور پله‌ای استفاده می‌کنند.
3-3# الکتروموتور سروو (Servo)
- این الکتروموتور در یک مدار بسته مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- از سروو موتورها معمولاً برای کنترل سرعت، موقعیت، گشتاور و شتاب استفاده می‌کنند.
- این الکتروموتور برخلاف انواع الکتروموتور ذکر شده یک قطعه الکتریکی مجزا با سرعت و دقت بالا و یک سنسور برای فیدبک دادن دارد.
4-3# انواع الکتروموتور یونیورسال (Universal)
- این نوع الکتروموتور قابلیت راه اندازی با جریان AC و DC را دارد.
- در این نوع موتورها قطب ها چرخشی نیستند و سیم پیچ روتور با سیم پیج قطب ها به صورت سری بسته شده‌اند.
- این نوع الکتروموتورها سرعت بسیار بالا و وزن کم و فشرده‌ای دارند.
- به همین علت انواع الکتروموتور یونیورسال بیشتر در لوازم خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
5-3# انواع الکتروموتور رلوکتانسی (Reluctance)
- استاتور این نوع الکتروموتور شیارهایی دارد که سیم پیچی ها روی آنها قرار می‌گیرند.
- روتور نیز شکل خاصی دارد که در هنگام چرخش به دلیل وجود شیارهای استاتور، در آن فاصله هوایی متغیر ایجاد می‌شود.
- در انواع الکتروموتور رلوکتانسی فاصله هوایی متغیر باعث ایجاد مقاومت مغناطیسی متغیر نیز می‌شود؛
- درواقع در نقاطی که فاصله هوایی بیشتر است، رلوکتانس بیشتر و در مکان‌هایی که فاصله هوایی کم است رلوکتانس نیز کم می‌شود.
6-3# الکتروموتور ریپالسیونی (Repulsion)
- این نوع الکتروموتورها بر پایه دافعه مغناطیسی کار می‌کنند.
- به صورتی که سیم پیچ استاتورها به جریان متناوب وصل شده و روتور نیز مانند انواع الکتروموتور جریان مستقیم است.
- تنها تفاوت بین الکتروموتورهای ریپالسیونی با DC، وجود جاروبک های (brush) اتصال کوتاه شده در محل برخورد جاروبک با کموتاتورها است.
7-3# الکتروموتور دالاندر (Dahlander)
- این الکتروموتورها به گونه‌ای سیم پیچی می‌شوند که با تغییر در آنها می‌توان دو نوع سرعت مختلف را تولید کرد.
- به دلیل همین ویژگی استثنایی، از انواع الکتروموتور دالاندر در مدارها به جای اینورترها که قیمت بالایی دارند، استفاده می‌شود.
مقاله بالا بخشی از مطالب گسترده سیم پیچی الکتروموتور و ترانسفورماتور است.