هر آنچه درباره الکتروموتور باید بدانید

در این مقاله قصد داریم به شما بگوییم الکتروموتور چیست و چه کاربردی برای شما دارد. همچنین با انواع الکتروموتور هم آشنا خواهید شد. تا انتها این مقاله را دنبال کنید تا مطالب جامع و کاملی را در رابطه با الکتروموتور بخوانید.

نخست برویم بدانیم الکتروموتور چیست و یک تعریفی از آن داشته باشیم.

الکتروموتور چیست؟

اصولا 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 سه فاز ارائه می‌گردد.

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 معمولا درون موتور قرار دارد استاتور یا ایستانه نیز می‌گویند. در یک موتور الکتریکی، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیروی است که توسط میدان مغناطیسی ایجاد ایجاد شده در استاتور است به حول محور خود می‌چرخد. هر الکتروموتور بر اساس ساختارش توسط برق جریان مستقیم DC و یا جریان متناوب AC تغذیه می‌گردد.

تاریخچه الکتروموتور

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، چراکه 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 به طوریکه موتور به وسیله میدانی دوار به حرکت درآید.

تسلا بعدها موفق به کسب حق امتیاز شماره ۰٫۴۱۶٫۱۹۴ ایلات 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.

انواع موتور الکتریکی

در زندگی پیشرفته ماشینی امروز انسانی پیدا نمی‌شود که با الکتروموتور یا موتور الکتریکی یا دینام برخورد نداشته باشد. گرچه ممکن است متوجه آن نباشد. به طور کلی هر کجا حرکتی در کار است، یا موتور الکتریکی هم وجود دارد.

• موتور DC
  1. موتور سری
  2. موتور موازی
  3. موتور کمپوند
  4. موتور خود تحریک
  5. موتور مغناطیس دائم (PMDC)

• موتور AC
  1. موتور القایی
  2. موتور سنکرون

• موتورهای خاص
  1. موتور پله ای
  2. موتور DC بدون جاروبک
  3. موتور هیسترزیسی
  4. موتور رلوکتانسی
  5. موتور اونیورسال

 

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 ولت‌متر 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 است.

جریان نامی

جریانی که یک دستگاه برقی 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 می کنند. برای مثال لامپ های روشنایی با میزان وات مشخص می شوند که نشان می دهد 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.

اجزای موتورهای الکتریکی

ابتدا نگاهی به درون یک موتور الکتریکی ساده می‌اندازیم. یک موتور ساده از 6 بخش تشکیل شده:

• آرمیچر
• ذغال هادی
• سوئیچ تغییر دهنده جهت برق
• محور
• آهن ربا
•  منبع برق DC

 

الکتروموتورها 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 سوئیچ 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.

• الکتروموتور 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، آسانسور مورد استفاده قرار می‌گیرد.

همچنین از این نوع دینام در لوکوموتیوهای شهری (مترو و تراموا) استفاده می‌شود که به آن اصطلاحا موتور کششی یا اصطکاکی (Traction Motor) گفته می‌شود.

• الکتروموتور DC شانت (Shunt)

موتورهای DC شانت یا موازی دارای گشتاور حرکتی حداکثر در دور نامی است. به همین خاطر در کاربردهایی چون هواکش‌های صنعتی و دمنده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع موتورها 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.

1. الکتروموتور DC کمپوند اضافی

این نوع موتور 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 مجددا زیر بار قرار می‌گیرد.

در صنایع مختلف معمولا به جای استفاده از دینام کمپوند اضافی که طراحی آن شبیه موتورهای الکتریکی سری است، استفاده می‌شود.

2. الکتروموتور DC کمپوند نقصانی

در بارهای کمتر از بارهای نامی و مواردی که به سرعت تقریبا ثابت نیاز باشد از موتورهای کمپوند نقصانی استفاده می‌شود. این موتورها معمولا در آزمایشگاه‌ها برای تامین دور ثابت استفاده می‌شود.

الکتروموتورهای AC یا جریان متناوب چیست؟

عمومی‌ترین دینام‌های مورد استفاده در صنعت و خانگی نوع القایی AC هستند.

مزایای استفاده از الکتروموتورهای AC

1. طراحی ساده و مستحکم
2. قیمت مناسب
3. هزینه نگهداری پایین
4. 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 قطب‌های یک موتور AC به اتصال درونی پیچه‌های استاتور بستگی دارد. پیچه‌های استاتور مستقیما به منبع انرژی متصل هستند. 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.

تقریبا 90 درصد از الکتروموتورها دارای روتور قفس سنجابی هستند 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 میله ها 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 دقیقا با محور موازی نیستند. در عوض به دو دلیل مهم قدری مایل نصب می‌شوند.

1. موتور با کاهش صوت مغناطیسی بدون صدا کارکرده و برای آنکه از هارمونیک‌ها در شکاف‌ها کاسته شود.
2. 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 می‌افتد که تعداد دندانه‌های روتور و استاتور برابر باشند.

انواع الکتروموتور AC

1. الکتروموتور AC سنکرون (Synchronous)
2. الکتروموتور AC آسنکرون (Asynchronous)

الکتروموتور AC سنکرون

در دینام های سنکرون، روتور و استاتور سیم پیچی می شوند. هنگامی که استاتور به منبع برق متصل می شوند، میدان گردان در موتور بوجود می آید که با سرعت سنکرون می چرخد. روتور نیز سیم پیچی شده است که توسط منبع DC تغذیه می شود.

با اتصال جریان DC به روتور، روتور شروع به گردش با میدان دواراستاتور می کند. برای راه اندازی موتور الکتریکی سنکرون، ابتدا الکتروموتور پس از قطع محرک اولیه با سرعت سنکرون می چرخد.

کاربرد الکتروموتور سنکرون

1. از این محصول برای اصلاح ضریب توان (Cosφ) می باشد در این حالت بر روی محور موتور سنکرون باری قرار نمی گیرد یعنی موتور الکتریکی بدون بار کار می کند. در این حالت موتور سنکرون را خازن سنکرون هم می نامند در کارخانه ها استفاده می شود.
2. از این موتورها هم بعنوان ژنراتور سنکرون و هم بعنوان الکتروموتور سنکرون می توان استفاده نمود.
3. بدلیل آنکه موتور الکتریکی سنکرون، دور ثابتی دارد در تجهیزات مانند ساعت های الکتریکی که نیازمنداین خصوصیت است مورد استفاده قرار می گیرد.

مزایای الکتروموتور سنکرون

1. در مقابل نوسان ولتاژ حساسیت ندارد.
2. بازده بسیار بالایی دارد.
3. دارای ضریب قدرت مناسب و قابل تنظیم است.
4. این الکتروموتور می تواند بطور مستقیم با ولتاژ زیاد کار کند.

معایب الکتروموتور سنکرون

1. سرعت این الکتروموتور ثابت است و قابلیت تنظیم برای سرعت های بالاتر و یا پایین تر را ندارد.
2. این الکتروموتور قابلیت تحمل بار اضافه را ندارد.
3. 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 می برد.
4. به یک وسیله راه انداز اولیه که می تواند موتور کمکی باشد احتیاج دارد.

 

الکتروموتور AC آسنکرون

1. قفسه سنجابی
2. روتور سیم پیچی شده (Slip Ring)

 

الکتروموتور AC آسنکرون قفسه سنجابی چیست؟

روتور موتورهای قفسه 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 می شود. 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 تاثیر 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

1. به دلیل قیمت مناسب و سادگی در طراحی در بسیاری از صنایع جایگزین موتورهای دیگر شده است.
2. سرعت گردش این دینام در بارهای مختلف تقریبا ثابت است.
3. تغییر بار باعث از حرکت ایستادن این نوع نمی‌شود.
4. نسبت به الکتروموتورهای سیم پیچی شده (Slip Ring) دارای ضریب قدرت بهتری هستند.

معایب الکتروموتور آسنکرون قفس سنجابی

1. زمانی که با کار کم در حال کار است، ضریب قدرتش کاهش می‌یابد.
2. تغییر دور این نوع با روش کاهش ولتاژ غیر ممکن است و نیاز به دستگاه (AC Drive) برای این کار دارد.
3. الکتروموتورهای آسنکرون قفس سنجابی به تغییرات ولتاژ حساس هستند و در صورت کم شدن ولتاژ جریان جریان آن به همان نسبت افزایش می‌یابد.
4. گشتاور پایینی دارد.
5. در هنگام استارت این موتور 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. میله های روتور توسط حلقه ای 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 می شود. در نتیجه در لحظه استارت جریان زیادی را از شبکه می گیرد و باعث کاهش گشتاور شروع می شود 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 پیچ ها را به حلقه‌های لغزنده که خود توسط جاروبک هایی به بیرون موتور هدایت می شوند، وصل می‌نمایند. با قرار دادن بانک های مقاومتی (استارتر یا راه انداز) در سر راه این سیم پیچ‌ها، مقاوت روتور را می توان 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 است. پله‌ی 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. پله های بعدی، در دورهای ۵۰% و ۷۵% دور نامی می‌باشد. بعد از این دور استارتر کلا از مدار خارج شده و موتور مستقیما 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

1. گرمای تولید شده در خارج از استارتر اتفاق می افتد.
2. این دینام قابلیت استارت های پشت سر هم و زیر بار را دارد.
3. جریان استارت الکتروموتور قابل تنظیم است.
4. 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

1. الکتروموتور تک فاز
2. الکتروموتور سه فاز

معمولا الکتروموتورها را بر اساس تعداد کلاف های استاتور تقسیم بندی می‌کنند.

الکتروموتور تک فاز

به دلیل قیمت مناسب و کم بودن هزینه نگهداری بیشترین مصرف را در صنعت دینام تک فاز دارند. در این مدل از الکتروموتورها 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 می شود. این جریان متناوب میدان مغناطیسی ضربانی تولید می کند. به سبب القا، روتور تحریک می شود. چون میدان مغناطیسی اصلی ضربانی است گشتاوری که برای چرخش موتور الکتریکی لازم است بوجود نمی‌آید و سبب ارتعاش روتور و نه چرخش آن می‌شود.

از این رو الکتروموتور تک فاز به دستگاه آغازگر (استارتر) نیاز دارد که می‌ تواند ضربات آغازی را برای چرخش موتور تولید کند. استارتر الکتروموتور تک فاز اساساً کلاف اضافی در استاتور است (پیچ راه انداز). کلاف استارت می‌تواند دارای خازنهای سری و یا سوئیچ گریز از مرکز باشد.

هنگامی که ولتاژ تغذیه برقرار است جریان درکلاف اصلی به سبب مقاومت کلاف اصلی ولتاژ تغذیه را افت می‌دهد (ولتاژ به جریان تبدیل می شود). 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. بجز انواع خاص، معمولا همه موتورهای تک فاز فقط برای کاربری‌ های کمتر از 3 اسب بخار استفاده می‌شوند. با توجه به انواع تکنیک های استارت، الکتروموتور تک فاز AC به صورت زیر طبقه بندی می‌شود.

انواع الکتروموتور تک فاز

1. الکتروموتور تک فاز AC با فاز شکسته
2. الکتروموتور تک فاز AC با استارت خازنی
3. الکتروموتور تک فاز AC با خازن دائمی اسپیلت

الکتروموتور تک فاز AC با فاز شکسته

این موتورها 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. این الکتروموتور فاز شکسته با عنوان استارت القایی / کارکرد القایی هم شناخته می‌شود. در میدان پیچه استارت در زاویه‌ای غیر از آنچه که پیچه اصلی دارد قرار می‌گیرد که سبب آغاز چرخش محور الکتروموتور می‌گردد.

پیچه اصلی که از سیم ضخیم‌تری ساخته شده‌ است موتور الکتریکی را همیشه در حالت چرخش باقی نگه می‌‌دارد.

کاربری‌های خوب برای الکتروموتورهای فاز شکسته شامل سنگ سمباده‌های کوچک، دمنده‌‌ها و فن‌های کوچک و دیگر دستگاه‌هایی با نیاز به گشتاور آغازین کم و با نیاز به الکتروموتورهایی با قدرت ۱/۲۰ تا ۱/۳ اسب بخار است. 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 موتور با فاز شکسته، اصلاح شده با خازنی سری با آن برای بهبود استارت است. همانند دینام معمولی با فاز شکسته، این نوع موتور یک سوئیچ گریز از مرکز داشته که هنگامی که محور الکتروموتور به ۷۵ درصد سرعت نامی می‌رسد، پیچه استارت را از مدار خارج می‌نماید.

از آنجا که خازن در مدار استارت است، گشتاور استارت بیشتری تولید می‌کند. که معمولاً در حدود ۲۰۰ تا ۴۰۰ درصد گشتاور نامی است. و جریان استارت معمولاً بین ۴۵۰ تا ۵۷۵ درصد جریان نامی است که بسیار کمتر از موتور با فاز شکسته و به علت سیم ضخیم‌تر در مدار استارت است. نوع اصلاح شده‌‌ای از الکتروموتور با استارت خازنی، الکتروموتور با استارت مقاومتی است.

در این نوع الکتروموتور خازن استارت با یک مقاومت جایگزین شده‌ است. الکتروموتور 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 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 محصول نوعی خازن به طور دائم متصل به صورت سری به پیچه استارت دارد. 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 تکفاز با خازن دائمی معمولاً کم و در حدود ۳۰ تا ۱۵۰ درصد گشتاور نامی‌ است. الکتروموتور تک فاز با خازن دائمی، جریان راه اندازی پایینی دارند که معمولاً در کمتر از ۲۰۰ درصد جریان نامی است که آنها را برای کاربری‌هایی دارای پریود‌های خاموش-روشن با سرعت بالا بسیار مناسب می‌سازد.

الکتروموتور تک فاز مزایای بسیاری دارد. طراحی موتور الکتریکی تک فاز را می‌توان به راحتی برای استفاده با کنترل کننده‌های سرعت دوران اصلاح کرد. همچنین می‌توانند برای بازدهی بهینه و ضریب توان بالا در بار نامی طراحی شوند.

آن‌ها به عنوان قابل اطمینان ترین الکتروموتور تک فاز مطرح می‌شوند. مخصوصا به این خاطر که به سوئیچ گریز از مرکز نیازی ندارند. این موتورها بسته به طراحی‌شان کاربری بسیار متنوعی دارند که استفاده به عنوان فن، دمنده‌های با نیاز به گشتاور استارت کم و پریودهای کاری غیر دائمی مانند بازکننده‌های درب گاراژها را در بر می‌گیرد.

 

الکتروموتور سه فاز

برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از الکتروموتور سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می‌شود. این دینام‌ها 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 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 می‌توان 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 الکتروموتورها را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچ‌های مختلف با تعداد قطب‌های 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.

الکتروموتور سه فاز

1. الکتروموتور سه فاز قفس سنجابی
2. الکتروموتور سه فاز قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده (اسلیپ رینگ)

الکتروموتور سه فاز قفس سنجابی

تقریبا اکثر انواع الکتروموتور سه فاز AC از این نوع هستند که روتور آنها از نوع قفس سنجابی است. محدوده‌های طبقه بندی نیروی آنها از یک سوم تا چند صد اسب بخار است. الکتروموتور سه فاز از این نوع که در محدوده یک اسب بخار به بالا قرار دارد در مقایسه با الکتروموتورهای مشابه تک فاز کم هزینه‌تر است و می‌تواند در زمان استارت با بارهای سنگین‌تر کار کند.

الکتروموتور سه فاز قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده (اسلیپ رینگ)

نوعی از موتورهای قفسه سنجابی که موتور با حلقه لغزان یا با روتور سیم پیچی شده است. در حالی که استاتور در این الکتروموتور همانند الکتروموتور قفس سنجابی است یک سری از پیچه ها را روی روتور خود دارد. که در حالت مدار کوتاه نیستند ولی به یک سری از رینگ های لغزان ختم می شوند. این پیچه ها در اضافه کردن مقاومت ها و خازن های خارجی سودمند هستند.

لغزش لازم برای تولید گشتاور حداکثر نهایی مستقیماً با مقاومت روتور متناسب است. در الکتروموتور با حلقه لغزان مقاومت موثر روتور با اضافه کردن مقاومت خارجی میان حلقه های لغزان کاهش می یابد. بنابراین امکان بدست آوردن لغزش بیشتر و همچنین گشتاور حداکثر نهایی در سرعت های کمتر وجود دارد.

این نوع الکتروموتور برای فشارهای استاتیکی ثابت که در آنها گشتاور نهایی باید در سرعت تقریباً صفر تولید شده و موتور الکتریکی در کمترین زمان و با کمترین مصرف جریان تا سرعت نامی شتاب گیرد ایده‌‌آل است. مقدار اضافه بار می‌تواند سرعت را تا ۵۰ درصد سرعت سنکرون کاهش دهد.

کاهش سرعت تا زیر ۵۰ درصد بازده را به خاطر اتلاف انرژی در مقاومت‌ها به شدت کاهش می‌دهد. این نوع الکتروموتور 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 الکتروموتور 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 پله ای 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

بر روی موتورهای الکتریکی پلاکی توسط کارخانه نصب می‌گردد که کلیه اطلاعات موتور بر روی آن برای راه اندازی آورده می‌شود. و در صورتی که موارد اعلام شده به درستی رعایت نشود موتور می‌سوزد و یا عمر مفید آن کاهش پیدا می‌کند.

 

 

• No: مدل موتور که معمولا 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 است که نباید ولتاژ بیشتر و یا کمتر به سیم پیچ‌های الکتروموتور اعمال گردد. در صورت وجود علامت ستاره (Y) یا مثلث (Δ)، ولتاژ در همان اتصال استفاده می‌شود (مثلا ولتاژ کاری موتور بالا 415 ولت در حالت ستاره است).
• HERTZ: مشخص کننده فرکانس کاری موتور است، معمولا فرکانس کاری موتورها 50 یا 60 هرتز است.

نکته: دور موتور یک الکتروموتور با فرکانس آن ارتباط دارد. بنابراین الکتروموتوری که فرضا 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 است.
• 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 است.
• 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 موتورها 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 ماشین های 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 گونه ای 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.

کلاس عایق حرارتی

با توجه به استانداردهای تعیین شده توسط انجمن بین المللی تولیدکنندگان تجهیزات الکتریکی

(NEMA) NATIONAL ELECTRICAL MANUFACTURES ASSOCIATION

عایق بندی موتورها 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.

سپاسگزاریم که تا انتهای این مقاله همراه ما بودید. برای سفارش و خرید تجهیزات برق صنعتی از طریق الکتروشایلی می‌توانید با کارشناسان الکتروشایلی در ارتباط باشید.