الکتروموتور یا موتور الکتریکی، دستگاهی است که انرژی الکتریکی به حرکت مکانیکی تبدیل میکند.
وقتی هادی حامل جریان تحت یک میدان مغناطیسی قرار میگیرد، نیرویی توسط میدان مغناطیسی بر آن هادی حامل جریان وارد میشود. اکثر موتورهای الکتریکی دوار هستند. اما موتورهای خطی نیز وجود دارند.
هر موتور دوار از دو قسمت متحرک و محرک تشکیل میشود. قسمت متحرک روتور است و به قسمت ثابتی که معمولا در داخل موتور قرار دارد استاتور نیز میگویند.
در موتور الکتریکی، روتور به دلیل گشتاور ناشی از نیروی ایجاد میشود، توسط میدان مغناطیسی در استاتور، حول محور خود میچرخد. با توجه به ساختار خود، هر موتور الکتریکی با جریان مستقیم DC یا جریان متناوب AC تغذیه میشود.
استاتور بخش ثابت الکتروموتور
استاتور را از چندین قطعه نازک آلومینیوم یا آهن سبک میسازند. این قطعات به صورت یک سیلندر توخالی به هم متصل میگردند.
در این شیارها، سیم پیچ هایی از سیم روکش دار تعبیه میشود. هر گروه پیچه با هسته ای که آن را احاطه میکند، یک آهنربا مغناطیسی (با پل های دوتایی) تشکیل میدهد تا با برق AC کار کند.
تعداد قطب ها در یک موتور AC به اتصال داخلی پیچه های استاتور بستگی دارد. پیچه های استاتور مستقیماً به منبع تغذیه متصل میشوند.
آن ها طوری به هم متصل میشوند که با اعمال برق AC یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد میشود.
روتور بخش متحرک الکتروموتور
در این بخش، روتور متشکل از چندین قطعه فولادی نازک مجزا است، که میله های مسی یا آلومینیومی بین آنها قرار دارد.
روتور قفس سنجابی رایج ترین نوع روتورمی باشد. به گونه ای که بدلیل ساختار ساده و قوی آن تقریباً ۹۰ درصد موتورهای الکتریکی از این نوع استفاده میکنند.
این میله ها به صورت الکتریکی و مکانیکی توسط حلقه هایی در انتهای خود به هم متصل میشوند.
این روتور متشکل از یک هسته استوانهای چند قسمتی با محوری است، که دارای شکاف های موازی برای قرار دادن هادی ها در داخل آن میباشد. هر شکاف حاوی یک میله مسی یا آلومینیومی یا آلیاژی است.
در این میله ها، همانطور که در شکل مشاهده میشود، یک اتصال کوتاه به طور دائم توسط حلقه های انتهایی آنها برقرار میشود. میله های روتور دقیقا موازی با محور نیستند. در عوض، آنها به دو دلیل مهم تا حدودی مایل نصب میشوند.
الکتروموتور DC | موتور الکتریکی جریان مستقیم
این مدل از موتورها دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. کموتاتور، کلید چرخشی هست که جهت جریان الکتریکی را دو بار در هر چرخه معکوس میکند.
تا آهنرباهای الکتریکی در آرمیچر ایجاد شود تا آهنربای دائمی خارج از آرمیچر را جذب و دفع نماید. سرعت چرخش موتور DC به گشتاور ترمز، به عبارت دیگر به ولتاژ ورودی و گشتاور جریان ورودی بستگی دارد.
-
موتور الکتریکی DC سری | Series
در این نوع از موتورهای سری DC گشتاور راه اندازی بالایی دارند. بنابراین در صنایعی که به گشتاور راه اندازی بالا نیاز دارند (مانند جرثقیل ها، بالابرهای هیدرولیک، پرس ضربه ای و آسانسورها) استفاده میشود.
همچنین از این نوع دینام در لوکوموتیوهای شهری (مترو و تراموا) استفاده میشود که به آن موتور اصطحکاکی یا کششی میگویند.
-
الکتروموتور DC موازی | Shunt
موتورهای DC موازی یا شانت دارای حداکثر گشتاور در سرعت نامی هستند. بنابراین در کاربردهایی مانند هواکش های صنعتی و دمنده ها استفاده میشود.
این نوع الکتروموتورها نباید تحت بار سنگین راه اندازی شوند. زیرا جریان آرمیچر آنها بیش از حد افزایش مییابد و به موتور آسیب میرساند.
-
موتور الکتریکی DC مرکب | Compound
این نوع موتورهای مرکب دو دسته هستند و مشخصات موتورهای سری و موازی در آن ها وجود دارد.
-
الکتروموتور DC کمپوند اضافی
زمانی که ویژگی های یک موتور سری مورد نیاز باشد از این نوع موتور استفاده میشود؛ تا در صورت برداشتن بار، موتور را بتوان مهار کرد و دور سرعت آن افزایش نیابد.
مثل ماشین های تراش که در هر دوره کاری تخلیه و دوباره بارگیری میشود. در صنایع مختلف معمولاً از این نوع موتور استفاده میشود.
-
الکتروموتور DC کمپوند نقصانی
در زمان هایی که بارها کمتر از بارهای نامی باشد و به سرعت تقریبا ثابت نیاز باشد از این نوع موتورها استفاده میشود. کاربرد ها بیشتر در آزمایشگاه برای ایجاد سرعت ثابت میباشد.
الکتروموتورهای AC | موتور الکتریکی جریان متناوب
رایج ترین و متنوع ترین نوع دینام در مصارف صنعت و خانگی الکتروموتور های القایی AC هستند. از مزایای آ ها میتوان به طراحی مستحکم و ساده، قیمت اقتصادی، هزینه نگهداری پایین، اتصال آسان و کامل به منبع تغذیه اشاره کرد.
اگرچه طراحی موتور AC آسان تر از موتور الکتریکی DC است. اما کنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف این گونه از موتور الکتریکی نیاز به درک عمیق تری از طراحی و مشخصات آن ها دارد.
-
الکتروموتور AC سنکرون | Synchronous
در الکتروموتورAC سنکرون، روتور و استاتور سیم پیچی میشود. و هنگامی که استاتور به منبع تغذیه متصل میشود، یک میدان چرخشی با سرعت سنکرون در موتور ایجاد میشود.
روتور سیم پیچی شده توسط یک منبع DC تغذیه میشود. روتور با میدان دوار استاتور زمانی شروع به چرخش میکند که به جریان DC متصل است.
برای راه اندازی موتور الکتریکی سنکرون، ابتدا موتور الکتریکی پس از قطع شدن محرک اولیه با سرعت سنکرون میچرخد.
-
الکتروموتور AC آسنکرون | Asynchronous
-
الکتروموتور AC آسنکرون قفسه سنجابی Squirrel-cage rotor
به شکل استوانه ای که در داخل شیارهای محیطی آهنی یا فولادی، میله های آلومینیومی یا مسی قرار دارد که به دو صورت زیر است.
-
میله های گرد
-
میله های مستطیلی یا به صورت دو دایره که به هم متصل یا جدا هستند.
میله های روتور موتور الکتریکی به صورت مورب طراحی میشوند تا تاثیر میدان های استاتور به روتور نوعی همپوشانی ایجاد کند و از لرزش یا قفل شدن در لحظه راه اندازی جلوگیری نماید.
روتور قفس سنجابی با میله های آلومینیم ریخته گری شده و حلقه های انتهایی
-
الکتروموتور AC آسنکرون روتور سیم پیچی شده Slip Ring
برای رفع مشکل الکتروموتورهای قفس سنجابی، الکتروموتورهای روتور سیم پیچی طراحی و ساخته شدند و تا حدود زیادی این مشکل را حل کردند.
مشکل در مقاومت بسیار کم روتور موتورهای قفس سنجابی بود. زیرا میلههای روتور توسط یک حلقه در ابتدا و انتهای آن اتصال کوتاه میشود.
در لحظه راه اندازی این موضوع که روتور مغناطیسی نیست، شار الکتریکی (زمانی که خطوط میدان الکتریکی که از سطح عمود بر مسیر عبور میکنند.) زیادی را جذب میکند تا مغناطیسی شود و باعث بالا رفتن جریان موتور الکتریکی میشود.
در نتیجه زمان شروع جریان زیادی را از شبکه میگیرد و باعث کاهش گشتاور راه اندازی میشود.
در الکتروموتورهای روتور، به جای داشتن میله در روتور، روتور سیم پیچی میشود و انتهای سیم پیچ ها به حلقه های لغزنده که توسط جاروبک هایی به بیرون موتور میروند، متصل میشوند.
با قرار دادن بانکهای مقاومتی راه انداز یا استارتر در مسیر این سیم پیچ ها میتوان مقاومت روتور را کم یا زیاد میکنند و کشش جریان موتور را به دلخواه تغییر میدهند.
الکتروموتورهای روتور سیم پیچی شده در سنگ شکن ها، آسیابها، جرثقیل ها و در صنایع سیمان و فولاد کاربرد دارد.
بانک مقاومتی راه انداز
دارای سه پله تا رساندن موتور به دور نامی میباشد.
موتور الکتریکی تک فاز
الکتروموتور تک فاز از مدل های پر مصرف محسوب میشوند و از یک پیچه استفاده شده و با منبع تغذیه متناوب تک فازی کار میکند.
موتور تک فاز خود راه انداز نیست و روتور از نوع قفس سنجابی میباشد. هنگامی که موتور به منبع تغذیه تک فاز وصل میشود، سیم پیچ اصلی دارای جریان متناوب است.
این جریان متناوب یک میدان مغناطیسی ضربانی ایجاد میکند. به دلیل القا، روتور برانگیخته میشود. موتور الکتریکی تک فاز به یک دستگاه استارت نیاز دارد که بتواند ضربات اولیه را برای چرخاندن موتور ایجاد کند.
در زمانی وصل بودن ولتاژ تغذیه، جریان در کلاف اصلی به سبب مقاومت، ولتاژ تغذیه را کاهش میدهد. ولتاژ به جریان تبدیل شده و در همین حین، جریان در پیچه استارت بسته به مقاومت دستگاه استارت، به افزایش ولتاژ تغذیه تبدیل میشود.
برهمکنش بین میدان های مغناطیسی سازنده سیم پیچ اصلی و دستگاه استارت (شامل سیم پیچ کمکی و خازن) یک میدان حاصل را ایجاد میکند که در یک جهت میچرخد.
محور الکتروموتور در جهت این میدان حاصل شروع به چرخش میکند. هنگامی که موتور به ۷۵ درصد سرعت مجاز خود میرسد، یک کلید گریز از مرکز پیچه استارت را از مدار جدا میکند.
از این زمان به بعد، موتور الکتریکی تک فاز میتواند گشتاور کافی برای ادامه کار خود را حفظ کند.
انواع الکترو موتورهای تک فازی
-
الکتروموتور تک فاز AC با فاز شکسته
این نوع موتور، دو پیچه دارند و برای ایجاد مقاومت بیشتر، در پیچه استارت، سیم نازکتر و با دورهای کمتری نسبت به پیچه اصلی ایجاد میشود.
برای شروع چرخش محور موتور الکتریکی، سیم پیچ راه اندازی در زاویه ای متفاوت از سیم پیچ اصلی قرار دارد.
این موتور الکتریکی برای کارهایی با گشتاور راه اندازی کم و قدرت مورد نیاز ۱/۲۰ تا ⅓ اسب بخار مناسب است. اما برای کاربردهایی که نیاز به روشن و خاموش کردن مداوم یا گشتاور زیاد دارند، مناسب نیستند.
-
الکتروموتور تک فاز AC با استارت خازنی
جهت بهبود استارت این مدل اصلاحی فاز شکسته با خازن سری است. و به دلیل ضخامت بیشتر سیم در مدار استارت، گشتاور راه اندازی بالاتری دارد.
-
موتور الکتریکی تک فاز AC با استارت مقاومتی
نوع ارتقاء یافته الکتروموتور استارت خازنی میباشد که در آن، خازن استارت با یک مقاومت جایگزین میشود.
در کاربری هایی که میزان گشتاور استارت، کمتر از مقداری که الکتروموتور با استارت خازنی تولید میکند، مورد استفاده قرار میگیرد.
بدون در نظر گرفتن هزینه این نوع از الکتروموتورها امتیاز خاصی نسبت به با الکتروموتورهای استارت خازنی ندارند. این موتورها در تسمه نقاله های کوچک، پمپ ها، دمنده های بزرگ و کاربری های چرخ دنده ای به خوبی استفاده میشوند.
-
موتور الکتریکی تک فاز AC با خازن دائمی اسپلیت
دارای یک نوع خازن است که به طور دائم به صورت سری با پیچه استارت متصل میشود. در نتیجه پیچه استارت به عنوان یک پیچه کمکی عمل کند تا زمانی که محور موتور الکتریکی به سرعت چرخش نامی خود برسد.
از آنجایی که خازن عملکرد اصلی باید برای استفاده مداوم طراحی شود، نمیتواند قدرت راه اندازی معادل یک موتور الکتریکی استارت خازن ایجاد کند. گشتاور استارت موتور الکتریکی تک فاز با خازن دائمی معمولاً کم و حدودا ۳۰ تا ۱۵۰ درصد گشتاور نامی است.
-
موتور الکتریکی تک فاز AC با خازن/کارکرد با خازن
این نوع موتور الکتریکی برای کارایی بیشتر طراحی میشود. هم دارای یک خازن از نوع استارت در حالت سری با پیچه کمکی برای گشتاور راه اندازی بالا میباشد (مانند موتور با استارت خازن).
و همچنین دارای خازنی از نوع کارکرد دائمی میباشد که به صورت سری با پیچه کمکی در کنار خازن استارت قرار میگیرد که پس از شروع به کار موتور الکتریکی از مدار خارج میشود (مانند موتور الکتریکی با خازن دائمی). این حالت باعث گشتاور اضافی میشود.
-
موتور الکتریکی تک فاز AC با قطب سایه دار (با حلقه اتصال کوتاه)
فقط یک پیچه یا کلاف اصلی دارند و برای راه انداز پیچه یا کلاف ندارند. به وسیله طرح خاصی که حلقه پیوسته مسی را دور قسمت کوچکی از هر قطب موتور الکتریکی میپیچد، استارت میخورد.
سایه قطب رابه دو قسمت تقسیم میکند باعث میشود که میدان مغناطیسی ای ضعیف تری در ناحیه سایه دار نسبت به قسمت دیگر کنار آن ایجاد شود. تعامل میان میدان ها باعث چرخش محور میشود.
الکتروموتور سه فاز
برای کاربردهایی که به توان بالاتر نیاز دارند، از یک موتور الکتریکی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده میشود. از اختلاف فاز بین فازهای یک منبع تغذیه الکتریکی چند فاز برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی چرخشی در داخل آن ها استفاده میکنند.
غالبا روتور شامل تعدادی هادی مسی است که در فولاد تعبیه میشود.
میدان مغناطیسی دوار از طریق القای الکترومغناطیسی باعث القای جریان در این هادی ها میشود که نتیجه آن ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده و حرکت محور الکتروموتور در جهت چرخش میدان را سبب میشود.
برای حرکت محور موتور الکتریکی سه فاز، محور باید همیشه با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به موتور الکتریکی باید بچرخد.
در غیر این صورت، در روتور میدان متعادل کننده ایجاد نخواهد شد. روز به روز کاربرد این نوع از موتور برق صنعتی در کاربردهای ترکشن مانند لوکوموتیو که به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، بیشتر میشود.
جریان میدان جدایی به سیم پیچ های روتور اعمال میشود تا یک میدان مغناطیسی مداوم ایجاد شود که در موتور الکتریکی همزمان وجود دارد.
موتور الکتریکی به صورت همزمان با میدان مغناطیسی چرخش ناشی از برق AC سه فاز، به گردش در میآید. از موتورهای الکتریکی سنکرون نیز میتوان به عنوان مولد جریان استفاده کرد.
سرعت یک موتور AC در درجه اول به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش یا تفاوت سرعت چرخشی بین روتور و میدان مغناطیسی استاتور، گشتاور تولیدی توسط موتور را تعیین میکند.
تغییر سرعت در این نوع الکتروموتور صنعتی با داشتن دسته ای از سیم پیچ های مختلف با تعداد قطب های مختلف در قسمت استاتور امکان پذیر است که از آن ها برای تغییر سرعت میدان مغناطیسی دوار استفاده میکنند.
همچنین با تغییر فرکانس منبع تغذیه میتوانید کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت این نوع از الکترو موتور داشت.
انواع الکترو موتورهای سه فازی
-
سه فاز قفس سنجابی
اکثر انواع الکتروموتورهای سه فاز AC از نوع روتور قفس سنجابی هستند. طبقه بندی قدرت آنها از ⅓ تا چند صد اسب بخار است.
الکتروموتور سه فاز این نوع که در بازه 1 اسب بخار به بالا میباشد. در مقایسه با الکتروموتورهای تک فاز مشابه ارزانتر بوده و میتواند در زمان راه اندازی با بارهای سنگین تری کار کند.
-
الکتروموتور سه فاز قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده (اسلیپ رینگ)
این موتور الکتریکی نوعی از موتور قفس سنجابی است که یک موتور با حلقه لغزنده یا روتور سیم پیچ دارد.
استاتور در این موتور الکتریکی سه فاز همان موتور الکتریکی قفس سنجابی است و یک سری پیچه روی روتور خود دارد که در حالت مدار کوتاه ندارند.
اما به یک سری حلقه های لغزان ختم میشوند. این الکتروموتور صنعتی در کاربردهایی مانند ماشین های چاپ، کمپرسور، تسمه نقاله، بالابر و آسانسور با چرخش، گشتاورها و سرعت های مختلف استفاده میشود.
الکتروموتور خطی
یک موتور الکتریکی است که با ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی متحرک در طول خود به جای تولید گشتاور دورانی، از حالت چرخشی برای تولید نیروی خطی استفاده میکند. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله ای هستند.
در این نوع یک روتور داخلی، متشکل از آهنرباهای دائمی، توسط مجموعه ای از آهنرباها با کنترل الکترونیکی روشن و خاموش خارجی کنترل میشود. از ترکیب موتور الکتریکی DC و سلونوئید یک الکتروموتور پله ای ایجاد میشود.
نگه داشتن، موتورهای پله ای ساده در یک موقعیت خاص، توسط بخشی از یک سیستم دنده ای صورت میگیرد. این نوع از الکتروموتورهای پله ای میتوانند بسیار نرم بچرخند.
همچنین این موتورها، به همراه کامپیوتر یکی از اشکال سیستم های موقعیت یابی هستند. به خصوص زمانی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان بار باشند.
انواع الکتروموتور | موتور الکتریکی
-
دسته بندی رایج، برق مصرفی و موتورها
انتخاب الکتروموتور | موتور الکتریکی
توان الکتروموتور بر حسب کیلووات و گشتاور آن بر حسب نیوتن متر بیان میشود.
- ولتاژ برق تک فاز یا سه فاز در محل نصب است.
- بر اساس توان و دور و نحوه نصب انتخاب میشوند.
- اگر قدرت موتور الکتریکی مشخص نباشد، میتوان با در نظر گرفتن گشتاور خروجی مورد نیاز، توان را تعیین کنید.
- دور الکتروموتور با توجه به دور نهایی دستگاه متحرک که معمولا ۹۰۰، ۱۴۰۰ یا ۲۹۰۰ دور در دقیقه میباشد، انتخاب میشود.
- موتورهای الکتریکی را میتوان بر روی پایه نصب کرد.
- اگر موتور الکتریکی مستقیماً به گیربکس یا موتور هیدرولیک کوپل شدهباشد، باید در خروجی فلنج داشته باشد. فلنج را میتوان به صورت کوچک (B14) یا بزرگ (B5)، با توجه به نیاز مشتری تولید کرد.
- پوسته الکتروموتورها از چدن یا آلومینیوم میباشد. که با توجه به شرایط کار، وزن مورد نیاز و میزان ارتعاش دستگاه انتخاب میشود.
اصطلاحات رایج الکتروموتورها
ساختار ۶ بخشی درون الکتروموتور
- ذغال هادی
- آرمیچر
- سوئیچ تغییر دهنده جهت برق
- آهنربا
- محور
- منبع برق DC
کاربرد موتور الکتریکی در صنعت
امیدوارم از خواندن مقاله (موتور الکتریکی | الکترو موتور | Electric Motor چیست؟) لذت برده باشید.
در صورت هرگونه سوال و پیشنهاد با مجموعه پرگاران تماس حاصل نمایید.
