الکتروموتورها دسته ای از موتورهای الکترونیکی هستند که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. این موتورهای الکتریکی به وسیله یک میدان مغناطیسی که درون سیم پیچ تولید نیرو می کند و به قسمت اصلی موتور آن را اعمال می کند، عمل می کنند. این ماشین های الکترونیکی از انواع بسیاری برخوردارند که مصارف گوناگونی دارند. موتورهای الکتریکی را می توان بر اساس خصوصیاتی مانند منبع تغذیه، ساختار داخلی، کاربرد و نوع حرکشان جداسازی کرد. انواع موتورهای الکتریکی شامل الکتروموتورهای AC، موتورهای DC، الکتروموتورهای القایی و… می باشد. در این مقاله انواع مختلف الکتروموتورها توضیح داده شده است.

موتور الکتریکی

موتور الکتریکی چیست

موتور الکتریکی، نوعی ماشین الکتریکی است که انرژی الکتریسیته را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله به‌جز در عملکرد، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکترواستاتیک و یا پیزوالکتریک کار می‌کنند هم وجود دارند. روش کار این موتور بدین شکل است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت‌تأثیر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور چرخانه به چرخانه اعمال می‌شود، می‌گردد. اغلب موتورهای الکتریکی دوار هستند، اما موتور خطی هم وجود دارند.

در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. موتورهای الکتریکی شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم‌پیچی شده است. این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به‌غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود و یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. باتوجه‌به طراحی ماشین، هرکدام از بخش‌های چرخانه یا ایستانه می‌توانند به‌عنوان آرمیچر باشند. امروزه، موتورهای الکتریکی کاربردهای فراوان و متنوعی در صنایع پیدا کرده‌اند. در تمامی کارخانه‌ها یا واحدهای صنعتی، می‌توان انواع موتورهای الکتریکی را پیدا کرد که با اندازه‌ها و توان‌های مختلف، بارهای گوناگون را به حرکت در می‌آورند.

انواع موتور الکتریکی

انواع الکتروموتورها را می‌توان بر اساس نوع فاز برق ورودی نیز دسته‌بندی نمود. براین‌اساس الکتروموتورها به دو دسته تقسیم می‌شوند:

۱-تک‌فاز
۲- سه‌فاز

الکتروموتورهای تک‌فاز

الکتروموتور تک‌فاز یکی از انواع الکتروموتور است که یکی از خطوط ارتباطی برق آن متصل نیست و در نتیجه موتور روی یک فاز کار می‌کند. شرایط تک‌فاز، موتور را در معرض‌عدم تعادل ولتاژ بیش از حد قرار می‌دهد که اغلب به معنای جریان زیاد و گرمایش موتور است. این موتورها میدان مغناطیسی دوار ایجاد نمی‌کنند و به همین دلیل است که نیاز به استارتر (راه‌انداز) دارند. برای همین است که در بسیاری از انواع موتورها از خازن راه‌انداز استفاده می‌شود. به‌طورکلی این الکتروموتورها به دو دسته رله‌ای و کلاچ دار دو خازن تقسیم می‌شوند.

الکتروموتورهای تک‌فاز

الکتروموتورهای سه‌فاز

الکتروموتورهای سه‌فاز نوع دیگری از انواع موتورهای الکتریکی و انواع الکتروموتور صنعتی هستند. موتور تک‌فاز دارای دو ترمینال است و برای روشن‌شدن تنها به دو سیم نیاز دارد و موتور سه‌فاز دارای سه ترمینال است و برای کار، به سه یا چهار سیم (از جمله نول) نیاز دارد. ضریب قدرت یا کسینوس فی موتورهای القایی تک‌فاز در مقایسه با موتورهای القایی سه‌فاز پایین است. در مقایسه الکتروموتور تک‌فاز در مقابل الکتروموتور سه‌فاز، الکتروموتورهای سه‌فاز کارآمدتر هستند؛ چرا که یک الکتروموتور سه‌فاز می‌تواند سه برابر تک‌فاز برق انتقال دهد، درحالی‌که فقط به یک سیم اضافی (یعنی به‌جای دو سیم، سه سیم) نیاز دارد.

الکتروموتور دو خازن کلاچ دار (CRS)

انواع دینام تک‌فاز همان‌طور که در بخش قبل اشاره شد، نیاز به راه‌انداز یا استارتر دارند. یعنی این موتورها سلف استارتر (خود راه‌انداز) نیستند. در انواع الکتروموتورهای تک‌فاز کلاچ دار، خازن‌ها به‌عنوان استارتر عمل می‌کنند. با قرارگرفتن دو خازن در مدار الکتروموتور، پس از استارت، خازن راه‌انداز تا حدی در مدار می‌ماند که سرعت روتور به مقدار مناسبی برسد، سپس توسط سوئیچ سانتریفیوژ از مدار خارج می‌شود و الکتروموتور با خازن دائم کار می‌کند. اگر خازن راه‌انداز از مدار خارج نشود باعث سوختن مدار خواهد شد.

الکتروموتور با خازن دائم کار (رله‌ای)

در موتورهای تک‌فاز رله‌ای یا خازن دائم کار، از یک خازن به‌صورت دائم، در مدار استفاده می‌شود تا گشتاور و بازدهی موتور به مقدار بهینه نزدیک شود. این خازن‌ها برخلاف خازن استارتر همیشه در جریان مدار هستند؛ بنابراین نیاز به کلید سانتریفیوژ برای خروج از مدار ندارند. خازنی که به طور دائم در مدار قرار می‌گیرد، معمولاً از نوع روغنی بوده و ظرفیت آن حدود ۱۰ درصد ظرفیت خازن الکترولیتی است و با سیم‌پیچ راه‌اندازی سری شده، استفاده می‌شود. در بین موتورهای تک‌فاز، موتور با راه‌انداز خازنی از بیشترین گشتاور راه‌انداز برخوردار است.

 

موتورهای الکتریکی AC

موتورهای الکتریکی AC یا جریان متناوب از معمول ترین نوع ماشین های الکتریکی هستند. این ماشین ها در سیستم های کنترل صنعتی و خانگی مورد استفاده قرار می گیرند و مقرون به صرفه می باشند. از مزیت های الکتر.موتورها طراحی ساده و استحکام بالای آن است که هم قیمت کمی دارند و هم هزینه نگهداری از آن ها بسیار پایین است.

این ماشین های الکتریکی از انواع مختلفی بهره مند هستند و هر یک مصارف گوناگونی دارند. طراحی موتورهای AC بسیار آسان تر از موتورهای DC است اما کنترل سرعت در آن ها متفاوت است. کنترل سرعت و گشتاور در ماشین های الکتریکی AC نیازمند درک عمیق در طراحی داخلی آن ها می باشد.

الکترموتورهای AC دارای یک قسمت ثابت در خارج از آن به نام استاتور و یک قسمت داخلی با نام روتور هستند که روتور در درون آن ها در حال چرخش است که بین این قسمت و قسمت استاتور فاصله ای دقیق و ثابت وجود دارد. روتور واستاتور هر دو از دو بخش هسته و سیم تشکیل شده اند.

موتورهای الکتریکی DC

موتورهای الکتریکی DC یا جریان مستقیم دارای آرمیچری از جنس آهنربا الکتریکی است که یک سوئچ گردشی با نام کموتاتورجهت جریان الکتریکی را برعکس می کند و در آرمیچر شروع به حرکت می کنند. این آهنرباهای الکتریکی آهنربا دائمی موجود را در قسمت استاتور جذب و دفع می کند. سرعت موتورهای الکتریکی DC به ولتاژ و گشتاور همچنین جریان داخلی آن وابسته است.

کاربرد این ماشین های الکتریکی به طور قابل توجهی محدود شده است اما به دلیل کنترل پذیر بودن آن در صنعت به کار برده می شوند. ویژگی موتورهای الکتریکی جریان مستقیم متنوع بودن آن است. این تنوع با ترکیب در مدارتحریک آن ها می توان گشتاورهای مختلفی بدست آورد. این الکتروموتورها به علت سادگی در کنترلشان در سیستم هایی که محدوده ای گسترده و گشتاور بسیار دارند به کار برده می شود.

کموتاتور موتورهای DC به تدریج در طول استفاده فرسوده شده و احتیاج به تعمیر دارند بنابراین به نگهداری و مراقبت بیشتری نیازمند می شوند. موتورهای الکتریکی برای بدست آوردن سرعت بیشتر به همراه گشتاور جریان میدان را کاهش می دهیم.

ماشین های الکتریکی القایی

موتورهای الکتریکی القایی نوعی دیگر از الکترموتورها هستند که استفاده بیشتری نسبت به سایر این ماشین ها دارند. این موتورها به طور معمول به دو دسته “موتورهای القایی تک فاز” و “موتورهای القایی سه فاز” تقسیم می شوند.

موتورهای الکتریکی تک فاز اکثراً در کاربردهای غیر صنعتی اسفاده می شوند زیرا می توان با قیمت ارزان آن را خریداری کرده و با هزینه ای کم از ان نگهداری کرد. این نوع موتور دارای یک پیچه اصلی است که با منبع تغذیه تک فاز شروع به کار می کند.

الکتروموتورهای سه فاز، که برخی آن را با نام موتور چند فاز می شناسند، بیشتر در بخش هایی که به توان بالا نیاز باشد استفاه می گردند. این نوع موتور از اختلاف فاز بین فازهای تغذیه برای به وجود آمدن میدان مغناطیسی دوار داخل خود استفاده می کنند.

ماشین های الکتریکی با روتور پیچشی

این نوع موتورها از انواع مختلف موتورهای القایی محسوب می شوند که دارای حلقه لغزان یا روتور پیچشی می باشند. قسمت استاتور در این ماشین های الکتریکی همانند موتور قفس سنجابی است که تعدادی از پیچه ها را روی قسمت روتور خود دارد. این پیچه ها در افزایش مقاومت موتورها و خازن های خارجی بسیار مفید می باشند.

از موتورهای الکتریکی در فن ها، پمپ ها، ابزارآلات و لوازم خانگی، خودروهای برقی، کمپرسورها وغیره استفاده می شود. تقاضا برای انواع مختلف این موتورهای الکتریکی به دلیل بازده بالا، عمر طولانی، هزینه نگهداری کم، مصرف کم انرژی و تحمل بالا ولتاژها در حال افزایش می باشد.

اجزا موتور الکتریکی

اجزا موتور الکتریکی

اگر بخواهیم در مورد ساختمان کلی انواع الکتروموتور سخن بگوییم باید بگوییم که هر یک از انواع الکتروموتور از دو قسمت اصلی محرک و متحرک تشکیل می‌شود که به‌اصطلاح به قسمت متحرک، روتور و قسمت ثابت الکتروموتور، استاتور می‌گویند. در یکی از انواع الکتروموتور میان روتور و استاتور هماهنگی وجود دارد و روتور تحت گشتاوری که ناشی از میدان مغناطیسی موجود در استاتور موتور است به‌دور خودش در حال گردش است.

مهم‌ترین اجزای یک الکتروموتور عبارت‌اند از:

روتور (Rotor)

به قسمت متحرک در ساختار انواع موتور الکتریکی روتور گفته می‌شود که برای انتقال نیروی مکانیکی شفت را به حرکت در می‌آورد. معمولاً یک رسانا در درون روتور قرار می‌گیرد که جریان از آن عبور می‌کند، زمانی که این رسانا از میدان مغناطیسی تأثیر می‌گیرد، نیروی موردنیاز حرکت شفت به دست می‌آید. بعضی از روتورها آهنربای دائمی دارند و قسمت ثابتشان رساناها را نگه می‌دارند. آهنرباهای دائمی راندمان بالایی را در محدوده سرعت کار و توان بیشتر ارائه می‌دهند

بلبرینگ (Bearing)

روتور توسط بلبرینگ‌ها پشتیبانی می‌شود که به روتور اجازه می‌دهد تا بر روی محور خود بچرخد. یاتاقان‌ها به نوبه خود توسط محفظه موتور پشتیبانی می‌شوند. میله موتور به‌وسیله بلبرینگ‌ها به خارج موتور جایی که بار اعمال می‌شود امتداد می‌یابد. فشار و بار اضافی در ساختار انواع الکتروموتور توسط بلبرینگ‌ها به حالت معلق در می‌آید.

استاتور (Stator)

استاتور قسمت ثابت مدار الکترومغناطیسی انواع موتور الکتریکی است که معمولاً از سیم‌پیچ یا آهنربای دائمی ساخته شده است. هسته استاتور لمینت نام دارد، لمینت از تعداد زیادی ورق فلزی نازک تشکیل شده است. کاربرد اصلی لمینت کاهش انرژی است. برای کاهش انرژی باید از هسته جامد استفاده شود. استاتور روتور را احاطه کرده است و معمولاً آهنرباهای میدانی را در خود نگه می‌دارد که یا آهنرباهای الکترومغناطیسی هستند که متشکل از سیم‌پیچ‌هایی در اطراف یک هسته آهن فرومغناطیسی باشند و یا آهنرباهای دائمی هستند.

شکاف هوا (air gap)

فاصله بین روتور و استاتور را شکاف هوا می‌نامند. یک شکاف هوا بین استاتور و روتور به آن اجازه می‌دهد تا بچرخد. عرض شکاف تأثیر بسزایی بر خصوصیات الکتریکی موتور دارد و این بخش در انواع موتور الکتریکی بسیار حیاتی است. شکاف موجود باید این قابلیت را داشته باشد که تا حد ممکن نازک باشد؛ چرا که در این زمینه فاصله زیاد تأثیرات منفی بر عملکرد اجزا انواع الکتروموتور دارد. شکاف هوای زیاد، اصلی‌ترین فاکتور در ضریب توان بالا در کارکرد کم موتور است، به همین دلیل باید شکاف هوا در حداقل مقدار ممکن باشد. از طرف دیگر اگر شکاف بیش از حد کوچک باشد خوردگی، سروصدا و مشکلات مکانیکی در الکتروموتور ایجاد می‌کند.

آرمیچر

آرمیچر از سیم‌پیچی دور یک هسته فرومغناطیسی تشکیل شده است. جریان الکتریکی که از سیم عبور می‌کند باعث می‌شود که میدان مغناطیسی آهنربای میدان نیرویی (نیروی لورنس) بر روی آن اعمال کند و روتور را بچرخاند که خروجی مکانیکی را ارائه می‌دهد. هسته نرم، آهنی و فرومغناطیسی به‌گونه‌ای که در هنگام انرژی‌دادن با جریان، قطب‌های مغناطیسی تشکیل شود.

تغییردهنده جهت برق یا کموتاتور (commutator)

رفت‌وبرگشت ساز یا کموتاتور بخشی از انواع الکتروموتور است که برای جابه‌جایی ورودی اکثر موتورهای الکتریکی DC و بعضی از الکتروموتورهای AC به کار می‌رود. کموتاتور بوسیله چند حلقه اسلیپ که از یکدیگر جدا شده‌اند و یک شفت تشکیل شده است. جریان آرمیچر از طریق جاروبک‌هایی که با مبدل در تماس است تأمین می‌شود که باعث برگشت جریان می‌شود و با چرخش روتر از یک به قطب دیگر نیرو را به‌صورت بهینه اعمال می‌کند. در صورت‌عدم وجود چنین دورانی موتور متوقف می‌شود.

بروزرسانی در تاریخ 1401/09/13

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *