الکتروموتور چیست؟
اصولا الکتروموتور یا 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 الکتروموتور سه فاز ارائه می گردد.
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 مقاله ای 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 می کنند، چرا که این حرکت به تولید آسان تر انرژی الکتریکی و همچنین امکان انتقال انرژی الکتریکی در طول مسافت های 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 می آمدند.
تسلا به این نکته اشاره کرد که می توان کلکتورهای موتور را حذف کرد بطوریکه موتور به وسیله میدانی دوار به حرکت در آید. تسلا بعدها موفق به کسب حق امتیاز شماره ۰٫۴۱۶٫۱۹۴ ایالات متحده برای اختراع موتور خود شد. این موتور که در بسیاری از عکس های 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 می شود.
انواع الکتروموتور
در زندگی پیشرفته ماشینی امروز انسانی پیدا نمی شود 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، الکتروموتور یا موتور الکتریکی هم وجود دارد.
موتور DC
موتور سری
موتور موازی
موتور کمپوند
موتور خود تحریک
موتور مغناطیس دائم (PMDC)
موتور AC
موتور القایی
موتور سنکرون
موتورهای خاص
موتور پله ای
موتور DC بدون جاروبک
موتور هیسترزیسی
موتور رلوکتانسی
موتور اونیورسال
الکتروموتور یا موتور الکتریکی (Electric Motor)
نوعی ماشین است که انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. ایده کلی بر این اساس است که وقتی که یک هادی حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد نیرویی بر روی آن هادی حامل جریان از سوی میدان مغناطیسی اعمال می شود. 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 می گویند. در یک موتور الکتریکی، روتور به علت گشتاور ناشی از نیرویی ایجاد شده توسط میدان مغناطیسی در استاتور، به حول محور خود می چرخد. هر الکتروموتور بر اساس ساختارش توسط برق جریان مستقیم DC و یا جریان متناوب AC تغذیه می گردد.
نحوه انتخاب الکتروموتور
اولین نکته ای که در انتخاب یک الکتروموتور باید در نظر گرفته شود تکفاز یا سه فاز بودن ولتاژ برق محل نصب می باشد. الکتروموتورها بر اساس توان و دور و نحوه نصب انتخاب می شوند. در صورتیکه توان الکتروموتور مشخص نباشد، می توان با در نظر گرفتن گشتاور خروجی مورد نیاز، توان را مشخص نمود. توان الکتروموتور بر حسب کیلووات و گشتاور آن بر حسب نیوتن متر بیان می شود.
دور الکتروموتور با توجه به دور نهایی دستگاه متحرک انتخاب می شود و معمولا 900، 1400 یا 2900 دور در دقیقه می باشد. الکتروموتورها را می توان بر روی پایه نصب کرد. در صورتیکه الکتروموتور به صورت مستقیم به گیربکس یا هیدروموتور کوپل شود، باید در خروجی دارای فلنج باشد. فلنج می تواند با توجه به نیاز مشتری به صورت کوچک (B14) یا بزرگ (B5) تولید شود. باید توجه داشت که پوسته الکتروموتورها از جنس چدن یا آلومینیوم می باشد که با توجه به شرایط کاری و وزن مورد نیاز و میزان لرزش دستگاه انتخاب می شود.
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 می شود اندازه گیری می شود.
اختلاف پتانسیل
اختلاف پتانسیل یا ولتاژ کمیتی است که باعث جاری شدن جریان در یک مدار بسته می شود و واحد آن ولت (V) و توسط ولت متر که بصورت موازی در مدار بسته می شود اندازه گیری می شود.
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 می باشد.
جریان نامی
جریانی که یک دستگاه برقی مانند موتور الکتریکی در شرایط مشخص شده، می تواند از خود عبور دهد، بدون آنکه زیاد گرم شود یا تحت تنش های 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 الکترون ها در جهت مخصوصی می شود جریان الکتریکی تولید می شود. جریان (I) را بر حسب آمپر (A) بیان می کنند.
ولت
میزان ولت یا ولتاژ اندازه مقدار الکتریسیته است. در واقع اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه را گویند. به بیان ساده تر نیرویی که الکترون های آزاد را به حرکت در می آورد ولتاژ الکتریکی نام دارد. اختلاف پتانسیل الکتریکی (R) بر حسب ولت (V) بیان می کنند.
اجزاء موتورهای الکتریکی
ابتدا نگاهی به درون یک موتور الکتریکی ساده می اندازیم. یک موتور الکتریکی ساده از 6 بخش تشکیل شده:
- آرمیچر
- ذغال هادی
- سوئیچ تغییر دهنده جهت برق
- محور
- آهنربا
- منبع برق DC
انواع موتورهای الکتریکی یا الکتروموتور از نظر جریان مصرفی به دو دسته عمده تقسیم می شوند:
- 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 سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا آهنربا های 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 جرثقیل ها، بالابر هیدرولیک، پرس های ضربه ای و آسانسور) مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از این نوع دینام در لوکوموتیوهای شهری (مترو و تراموا) استفاده می شود که به آن اصطلاحا موتور کششی یا اصطکاکی (Traction Motor) گفته می شود.
الکتروموتور DC شانت (Shunt)
موتورهای DC شانت یا موازی دارای گشتاور حرکتی حداکثر در دور نامی می باشد. به همین خاطر در کاربردهایی چون هواکش های صنعتی و دمنده ها مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع از الکتروموتورها نباید در زیر بار سنگین راه اندازی شوند، چون جریان آرمیچر آنها بیش از حد بالا رفته و به موتور صدمه وارد می شود.
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 الکتریکی در مواردی به کار می رود که خصوصیات موتور سری لازم باشد ولی با برداشتن بار، موتور غیر قابل مهار نشود و دور آن خیلی بالا نرود. مانند دستگاه های تراش که در هر دوره کاری بی بار شده و مجددا زیر بار قرار می گیرد. در صنایع مختلف معمولا به جای استفاده از دینام کمپوند اضافی که طراحی آن شبیه موتورهای الکتریکی سری است، استفاده می شود.
- 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 می شود این موتورها معمولا در آزمایشگاه ها برای تامین دور ثابت استفاده می شود.
الکتروموتورهای AC یا جریان متناوب چیست؟
عمومی ترین نوع دینام مورد استفاده در صنعت و خانگی، الکتروموتورهای القایی AC هستند.
مزایای استفاده از الکتروموتورهای AC
- طراحی ساده و مستحکم
- قیمت مناسب
- هزینه نگهداری پایین
- اتصال آسان و کامل به یک منبع تغذیه
انواع متنوعی از موتورهای AC یا القایی در صنعت وجود دارد. موتور های الکتریکی مختلف برای کارهای مختلف مناسب اند. با اینکه طراحی موتور AC آسانتر از الکتروموتور DC است ولی کنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف الکتروموتور AC نیازمند درکی عمیق تر در طراحی و مشخصات در این نوع موتورها است.
