معرفی انواع موتور های الکتریکی

همانطور که می دانیم موتور الکتریکی یا به عبارت دیگر الکتروموتور در هر بخش از صنعت و همچنین در طیف گسترده ای از کاربردها نقش حیاتی ایفا می کند. انواع مختلفی از موتورهای الکتریکی در بازار موجود است. انتخاب این موتورها بر اساس عملکرد و ولتاژ و کاربردها امکان پذیر است. به طور کلی، موتورهای الکتریکی را می توان در کاربردهای مختلفی یافت، از وسایل خانگی معمولی گرفته تا انواع مختلف حمل و نقل و حتی کاربردهای پیشرفته هوافضا. در اینجا، ما مقاله ای را با شما به اشتراک می گذاریم تا درک بهتری از گزینه های موجود در اختیار شما قرار دهیم. در صورتی که زمان کافی برای خواندن مقاله ندارید، ویدیوی زیر را مشاهده کنید:

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 می کند. در حال حاضر طبقه بندی موتور DC را می توان بر اساس اتصالات سیم پیچ 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 می شود. بیایید یک مثال را مرور کنیم: میکسر در خانه شما چه کاری برای شما انجام می دهد؟ تیغه های دوار مواد مختلف را برای شما له و مخلوط می کنند. و اگر کسی از شما بپرسد که چگونه کار می کند، چه می گویید؟ احتمالاً می گویید که با برق کار می کند. خوب، این نادرست نیست. اما باید گفت که موتورها انرژی الکتریکی را به نیروی مکانیکی تبدیل می کنند. برعکس این کار توسط ژنراتورهایی انجام می شود که نیروی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند.

اصول کار الکتروموتور

کار یک موتور الکتریکی بر این واقعیت استوار است که یک هادی حامل جریان یک میدان مغناطیسی در اطراف خود ایجاد می کند. برای درک بهتر وضعیت زیر را تصور کنید.

دو آهنربای میله ای 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 پایانه های باتری وصل کنید.

هنگامی که الکتریسیته از مدار ساده شما عبور کرد، متوجه خواهید شد که حلقه شما حرکت می کند. 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 می شود. این باعث می شود که حلقه به طور مداوم بچرخد. این اصل کار موتور الکتریکی است.

قسمت های مختلف الکتروموتور و عملکرد آنها

در این قسمت به معرفی و توضیح مختصری از قسمت مختلف یک الکتروموتور پرداخته ایم. با ما همراه باشید:

روتور: قسمت چرخشی موتور است که عمدتاً وظیفه رساندن حرکت مکانیکی به شفت یا قسمت متصل به آن را بر عهده دارد. روتور دارای هادی هایی 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 می شود.

روتور و استاتور هر دو تحت تأثیر میدان مغناطیسی قرار می گیرند که با جریان الکتریکی برهمکنش می کند. یک میدان مغناطیسی توسط مغناطیسی دائمی و دیگری توسط آهنربای الکتریکی ایجاد می شود.

یاتاقان ها: برای چرخاندن روتور بر روی محور خود استفاده می شوند و توسط محفظه موتور پشتیبانی می شوند.

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 حلقه های لغزشی تشکیل شده است که از یکدیگر عایق شده اند و برای جابجایی ورودی موتورهای DC استفاده می شود. در صورت علاقه مند بودن مقاله”کموتاتور چیست و چه کاربردی دارد” را بخوانید.

منبع تغذیه: یک موتور ساده معمولا منبع تغذیه DC دارد. برق آرمیچر موتور یا سیم پیچ های میدان را تامین می کند.

آهنربا میدان: میدان مغناطیسی به تولید گشتاور روی سیم پیچ آرمیچر چرخان بر اساس قانون سمت چپ فلمینگ کمک می کند.

هسته آرمیچر: سیم پیچ آرمیچر را در جای خود نگه می دارد و پشتیبانی مکانیکی را فراهم می کند.

سیم پیچ آرمیچر: به کارکرد موتور کمک می کند.

جاروبک ها: وسیله‌ای است که جریان را بین سیم‌ های ثابت و قطعات متحرک هدایت می‌ کند که معمولاً محور چرخان است.

انواع موتور های الکتریکی

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. در صورت علاقه مند بودن می توانید مقاله “انواع موتور های dc” را بخوانید.

موتور موازی DC

موتور موازی DC روی DC کار می‌کند و سیم‌ پیچ ‌های این موتور الکتریکی مانند سیم‌ پیچ‌ های آرمیچر و سیم‌ پیچ‌ های میدان به صورت موازی به هم متصل می ‌شوند که به نام شنت (موازی) شناخته می ‌شوند. این نوع موتور به عنوان موتور DC کلافی یا سیم پیچی شده نیز نامیده می شود، که در آن نوع سیم پیچی به نام سیم پیچی موازی شناخته می شود.

موتور خود تحریک

در موتورهای خود تحریک، اتصال استاتور و روتور را می توان با استفاده از منبع تغذیه متفاوت انجام داد. به طوری که می توان موتور را به صورت موازی کنترل کرد و سیم پیچ آرمیچرها را برای تولید شار تقویت کرد.

موتور سری DC

سیم پیچ های روتور در این نوع موتورها به صورت سری به هم متصل می شوند. موتور سری DC بر اساس قانون ساده الکترومغناطیس کار می کند. قانون الکترومغناطیسی بیان می کند که برای تولید نیروی الکترومغناطیسی، یک میدان الکترومغناطیسی با یک مدار الکتریکی وارد تعامل می شود. قانون الکترومغناطیسی منجر به حرکت چرخشی موتور می شود. این نوع موتور بیشتر در اتومبیل ها یا آسانسورها به عنوان موتور استارت استفاده می شود.

موتور PMDC

اصطلاح PMDC مخفف موتور DC مغناطیس دائمی است. این یک نوع موتور DC است که می تواند 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 می توان از طریق یک ترکیب سیم پیچ سری و موازی به یکدیگر متصل کرد. سیم پیچ سری را می توان با چند سیم پیچ از سیم های مسی عریض طراحی کرد که یک مسیر مقاومت کوچک را ایجاد می کند. سیم پیچ موازی را می توان با سیم پیچ های 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 می باشد.

موتور سنکرون

کار موتور سنکرون عمدتاً به منبع تغذیه 3 فاز بستگی دارد. استاتور در موتور الکتریکی جریان میدانی را تولید می کند که با سرعت ثابت بر اساس فرکانس AC می چرخد. 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 می کند به عنوان موتور القایی شناخته می شود و نام جایگزین این موتور موتور آسنکرون است. موتور القایی عمدتاً از القای الکترومغناطیسی برای تغییر انرژی از الکتریکی به مکانیکی استفاده می کند. بر اساس ساختار روتور، این موتورها به دو نوع قفس سنجابی و  فاز کلافی طبقه بندی می شوند.

موتورهای خاص

الکتروموتورهای خاص عمدتاً شامل سروو (Servo) موتور، موتور پله ای، موتور القایی خطی و غیره هستند.

موتور الکتریکی استپر یا پله ای

موتور پله ای را می توان 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 پله ای 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 مدل های 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 می تواند پسماند و جریان گردابی را القا کند تا کار مورد نیاز را ایجاد کند. کار موتور می تواند به ساخت و ساز بستگی داشته باشد،  که می تواند منبع تک فاز و یا 3 فاز باشد. این موتورها مانند سایر موتورهای سنکرون فرآیندی بسیار نرم و با سرعت پایدار ارائه می دهند. سطح صدای این موتور بسیار کم است، به همین دلیل در کاربردهای پیچیده متعددی در هر جا که از موتور عایق صدا استفاده می شود 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 مجموعه ای از سیم پیچ ها مانند سیم پیچ کمکی و اصلی است. سیم پیچ کمکی در شروع کار موتور بسیار مفید است. زیرا آن ها یک عملیات سطح را با سرعت پایدار ارائه می دهند. این موتورها معمولاً در برنامه های همگام سازی استفاده می شوند که شامل ژنراتورهای سیگنال، ضبط کننده ها و غیره می شود.

موتور یونیورسال

این نوع خاصی از موتور است و با یک منبع AC در غیر این صورت منبع DC کار می کند. موتورهای یونیورسال به صورت سری پیچ می شوند که سیم پیچ های میدان و آرمیچر به صورت سری به هم متصل می شوند و در نتیجه گشتاور راه اندازی بالایی تولید می کنند. این موتورها عمدتاً برای کارکردن در سرعت های بالای 3500 دور در دقیقه طراحی شده اند. آن ها از منبع AC در سرعت پایین و منبع DC با ولتاژ مشابه استفاده می کنند.

کاربردهای الکتروموتور

موتورهای الکتریکی در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از آنها به شرح زیر است.

• مته ها
• پمپ های آب
• هارد دیسک ها
• ماشین های لباسشویی
• تجهیزات صنعتی

شما می توانید 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 می شود.