الکتروموتور چیست

الکتروموتور چیست؟

الکتروموتور یا موتور الکتریکی وسیله ای است که برای تبدیل الکتریسیته به انرژی مکانیکی استفاده می شود. الکتروموتور ها با توجه به منبع تغذیه خود به دو دسته AC و DC تقسیم بندی می شوند. الکتروموتور های AC به علت قیمت پایین تر و نگه داری آسانتر بسیار بیش تر از موتور های دیسی کاربرد دارند. الکتروموتور های القایی که نوعی از همین الکتروموتور های AC هستند حدود 90 درصد الکتروموتور های موجود در صنعت را تشکیل می دهند. در ادامه این مقاله به تعریف هر یک از الکتروموتور ها می پردازیم

الکتروموتورهای القایی انواع الکتروموتور سه فاز و الکتروموتور تک فاز دارند. این محصولات معمولا بر اساس قانون القای فارادی و بر هم کنش میان میدان مغناطیسی موتور و سیم حامل جریان کار میکند ، که نشان می دهد وقتی جریان الکتریکی در یک میدان مغناطیسی وجود دارد، نیروی الکترومغناطیسی اعمال می شود. این نیرو بر روی یک حلقه سیم موجود در میدان مغناطیسی، گشتاور ایجاد می کند، که باعث می شود موتور بچرخد و کار مفیدی انجام دهد. موتورها در طیف گسترده ای از کاربردها مانند فن ها، ابزارهای برقی، وسایل برقی، وسایل نقلیه الکتریکی و خودروهای هیبریدی استفاده می شوند.

اجزای الکتروموتور DC

موتورها دارای بخش‌های مختلف هستند تا بتوانند به طور مداوم بچرخند و در صورت نیاز نیروی لازم را تامین کنند. همان طور که گفته شد، الکتروموتورها می توانند از جریان مستقیم (DC) یا جریان متناوب (AC) تشکیل شوند و هر دو مزایا و معایب خود را دارند. قطعات اصلی یک موتور DC عبارتند از:

• استاتور: بخش ثابت موتور است که در ساختار آن از الکترومغناطیس ها، اغلب به منظور تامین توان بیشتر استفاده می شود.
•  روتور: سیم پیچی که بر روی یک محور نصب می شود و با سرعت بالایی می چرخد ​​و انرژی مکانیکی دورانی را برای سیستم تامین می کند. 
• کموتاتور: این جزء در موتورهای DC کلیدی است و بدون آن، روتور به دلیل نیروهای مخالف ایجاد شده توسط جریان در حال تغییر، قادر به چرخش مداوم نخواهد بود. کموتاتور به روتور اجازه می دهد با معکوس کردن جریان هر بار که سیم پیچ نیم چرخش را انجام می دهد، بچرخد.
•  منبع تغذیه: نیروی محرکه الکتریکی را تامین می کند که باعث می شود جریان بر سیستم وارد شود.
• برس ها: این برس ها به پایانه های منبع تغذیه متصل می شوند و به الکتریسیته اجازه می دهند تا در کموتاتور جریان یابد.

معرفی الکتروموتور القایی AC

 برخلاف اسباب‌بازی‌ها و چراغ قوه‌ها، بیشتر خانه‌ها، ادارات و کارخانه‌ها با باتری‌های کوچک تغذیه نمی‌شوند یعنی آنها با جریان DC تامین نمی‌شوند، بلکه با جریان متناوب (AC)، که جهت خود را حدود 50 بار در ثانیه (فرکانس 50 هرتز) معکوس می‌کند، تامین میشوند.

در یک موتور AC، حلقه‌ای از آهنرباهای الکترومغناطیسی وجود دارد که در اطراف پوسته قرار گرفته اند (که استاتور را تشکیل میدهند)، که به منظور تولید یک میدان مغناطیسی دوار طراحی شده اند. در داخل استاتور، یک محور فلزی جامد، یک حلقه سیم، یک سیم پیچ، یک قفس سنجابی ساخته شده از میله‌های فلزی و اتصالات متقابل یا بخشی فلزی دیگر که آزادانه می چرخند، وجود دارد که می‌تواند هدایت الکتریکی را انجام دهد. بر خلاف موتورهای DC، که در آن نیرو، به روتور داخلی فرستاده میشود، در موتور AC برق به سیم پیچ های بیرونی تشکیل دهنده استاتور فرستاده میشود. سیم پیچ ها در حالی که دور استاتور می چرخند، به صورت جفت و پشت سر هم انرژی می گیرند و میدان مغناطیسی تولید می کنند.

طرز کار الکتروموتور القایی AC

روتور معلق در داخل میدان مغناطیسی، یک رسانای الکتریکی است. میدان مغناطیسی دائماً در حال تغییر است (چون در حال چرخش است) بنابراین، طبق قانون فارادی، میدان مغناطیسی یک جریان الکتریکی در داخل روتور تولید می کند (یا به اصطلاح خود فارادی القا می کند). اگر رسانا یک حلقه یا سیم باشد، جریان به صورت حلقه ای در اطراف آن جریان دارد. اگر رسانا صرفاً یک قطعه فلزی جامد باشد، جریان های گردابی اطراف استاتور می چرخند. در هر صورت، جریان القایی، میدان مغناطیسی خود را تولید می‌کند و طبق قانون دیگر الکترومغناطیس (قانون لنز) سعی می‌کند هر چیزی را که باعث تولید میدان مغناطیسی دوار میشود را، با چرخش متوقف کند. شما می توانید اینگونه تصور کنید که روتور دیوانه وار سعی می کند با میدان مغناطیسی دوار برخورد کند، تا تفاوت حرکت بین آنها را از بین ببرد. القای الکترومغناطیسی کلید اصلی این سوال است که چرا الکتروموتور می چرخد ​​و به همین دلیل است که به آن موتور القایی می گویند.

مزایا و معایب الکتروموتور AC

بزرگترین مزیت موتورهای القایی AC سادگی آنهاست. آنها فقط یک قسمت متحرک به نام روتور دارند، که آنها را کم هزینه، بی صدا، کاربرد طولانی مدت و نسبتاً بدون مشکل می کند. در مقابل، موتورهای DC دارای یک کموتاتور و برس های کربنی هستند که فرسوده می شوند و هر از گاهی نیاز به تعویض دارند. اصطکاک بین برس ها و کموتاتور موتورهای DC را نسبتاً پر سر و صدا می کند.

از آنجایی که سرعت یک موتور القایی سه فاز، به فرکانس جریان متناوبی که آن را به حرکت در می آورد بستگی دارد، با سرعت ثابتی می چرخد، ​​مگر اینکه از اینورتر کنترل دور استفاده شود. کنترل سرعت موتورهای DC به سادگی با بالا یا پایین کردن ولتاژ منبع تغذیه آن ممکن است. البته باید به این نکته هم توجه داشت که امروزه با ورود اینورتر های کنترل دور مختلف و پیشرفته کار با الکتروموتور های AC بسیار آسان و گسترده تر شده است. با این اینورتر ها می توان سرعت، گشتاور، جهت، ولتاژ و حتی جریان الکتروموتور ها را کنترل کرد. حتی در اینورتر دلتا مدل C2000 می توانیم حتی کنترل موقعیت داشته باشیم.

اگرچه موتور القایی سه فاز و تک فاز نسبتاً ساده میباشد، اما به دلیل سیم پیچی‌هایشان، می‌توانند نسبتاً سنگین و حجیم باشند. برخلاف موتورهای DC، آنها را نمی توان از باتری ها یا هر منبع دیگر انرژی، بدون استفاده از اینورتر هدایت کرد.

از آنجا که مزایا و کاربرد الکتروموتور های القایی به ویژه در صنعت بسیار زیاد است، بسیار از شرکت ها این نوع موتور ها را در تیراژ بسیار بالا و انواع مختلف تولید می کنند. از محصولات با کیفیت و خوش قیمت داخلی میتوان به الکتروموتور الکتروژن و الکتروموتور موتوژن نام برد که کاملا قابل رقابت حتی با نمونه های اروپایی هستند.

تقسیم بندی انواع الکتروموتور

انواع الکتروموتور ها را میتوان بر اساس نوع فاز برق ورودی نیز دسته بندی نمود. بر این اساس محصولات به دو دسته تقسیم میشوند:

• الکتروموتور تک فاز
• الکتروموتور سه فاز

الکتروموتورهای تک فاز

الکتروموتور تک فاز نوعی از انواع الکتروموتور است  که، یکی از خطوط ارتباطی برق آن متصل نیست و در نتیجه موتور روی یک فاز کار می کند. شرایط تک فاز، موتور را در معرض عدم تعادل ولتاژ بیش از حد قرار می دهد که اغلب به معنای جریان زیاد و گرمایش موتور است. این موتورها میدان مغناطیسی دوار ایجاد نمی کنند و به همین دلیل است که نیاز به استارتر (راه انداز) دارند. برای همین است که در بسیاری از انواع موتورها از خازن راه انداز استفاده می شود. به طور کلی این محصولات ها به دو دسته رله ای و کلاچ دار دوخازن تقسیم میشوند.

الکتروموتور سه فاز

الکتروموتور سه فاز نوع دیگری از انواع محصولات است که با برق سه فاز کار میکند. موتور القایی سه فاز از استاتور و روتور تشکیل شده است. در حین کار، جریانی از طریق استاتور اعمال می شود که میدان مغناطیسی ایجاد می کند و منجر به چرخش روتور می شود.

 استاتور الکتروموتور سه فاز از سیم پیچ همپوشانی تشکیل شده است که با زاویه الکتریکی 120 درجه منحرف می شود. هنگامی که سیم پیچ اولیه یا استاتور را به منبع سه فاز متصل میکنیم، میدان مغناطیسی دواری ایجاد می کند که با سرعت سنکرون می چرخد.
الکتروموتور متناوب سه فاز برای تامین برق مقرون به صرفه است زیرا برای تامین برق به مواد رسانای کمتری نیاز دارد. به همین دلیل است که الکتروموتور سه فاز در انتقال، تولید و توزیع برق در اکثر کشورهای جهان استفاده می شود.