موتورهای الکتریکی وسایلی هستند که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی معمولاً به صورت حرکت دورانی تبدیل می کنند. به عبارت ساده، آنها وسایلی هستند که از نیروی الکتریکی برای تولید نیروی محرکه استفاده می کنند.
موتورهای الکتریکی نه تنها وسیله ای ساده و کارآمد برای تولید سطوح بالای خروجی درایو فراهم می کنند، بلکه کوچکتر کردن آنها نیز آسان است و به آنها اجازه می دهد تا در ماشین آلات و تجهیزات دیگر ادغام شوند. در نتیجه، آنها در کاربردهای متنوعی هم در صنعت و هم در زندگی روزمره یافت می شوند.
اصل عملیات
آیا به یاد دارید که در مدرسه قانون چپ دستی فلمینگ را به شما آموزش دادند؟ موتورهای الکتریکی کاربرد این قانون هستند، با نیروی تولید شده توسط جریان الکتریکی که از طریق یک سیم پیچ در حضور میدان مغناطیسی جریان می یابد و باعث چرخش شفت موتور می شود.
در نمودار زیر، قانون سمت چپ فلمینگ به ما می گوید که وقتی جریانی عمود بر میدان مغناطیسی از آهنربا جریان می یابد، نیروی رو به بالا ایجاد می شود.
*
میدان مغناطیسی: ناحیه ای که در آن نیروی مغناطیسی وجود دارد (از شمال (N) به قطب جنوب (S) آهنربا هدایت می شود.
نحوه چرخش در موتور الکتریکی
به عنوان مثال، در مورد یک موتور الکتریکی DC برس خورده*1، این نیرو می تواند برای حفظ چرخش مداوم با معکوس کردن جهت جریان در هر نیم چرخش سیم پیچ (که با استفاده از برس ها و کموتاتور به دست می آید) استفاده شود. *2)
*1
موتور DC: موتوری که با جریان مستقیم (DC) تغذیه می شود.
*2
برس ها و کموتاتور: با هم استفاده می شوند، هر بار که شفت موتور نیم چرخش می کند، جهت جریان را برعکس می کنند.
تاریخچه موتورهای الکتریکی
مایکل فارادی، دانشمند بریتانیایی، به‌ویژه در میان بسیاری از دانشمندان قرن نوزدهم که در اختراع و توسعه موتورهای الکتریکی نقش داشته‌اند، تأثیرگذار است. در سال 1821، فارادی آزمایش موفقیت آمیزی را انجام داد که در آن چرخش یک سیم با استفاده از آهنربا همراه با یک میدان مغناطیسی تولید شده توسط جریان الکتریکی به دست آمد. او در سال 1831 قانون القای مغناطیسی را ابداع کرد و زمینه را برای پیشرفت چشمگیر در موتورهای الکتریکی و ژنراتورها فراهم کرد.
با گذشت زمان، بسیاری از انواع دیگر موتورهای الکتریکی، همراه با ساختارهایی که می‌توان آنها را موتور DC کهن الگویی در نظر گرفت، ابداع شد.
متعاقباً، در سال 1872، موتور الکتریکی عملی آنقدر اختراع نشد که وقتی یکی از ژنراتورهای نمایش داده شده در نمایشگاه جهانی وین پس از اتصال تصادفی به ژنراتور دیگر شروع به چرخش خود به خود کرد. این امر باعث شد مردم متوجه شوند که روش کار ژنراتورها می تواند در موتورها نیز استفاده شود. رشد سریعی که در استفاده عملی از ژنراتورها به دنبال داشت به حدی بود که در قرن بیستم به ستون اصلی بسیاری از صنایع تبدیل شدند.
موتورها و ژنراتورها
در حالی که موتورهای الکتریکی انرژی الکتریکی را به چرخش و دیگر اشکال انرژی مکانیکی تبدیل می کنند، ژنراتورها نقش معکوس تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی را انجام می دهند.
با وجود داشتن این عملکردهای متضاد، موتورها و ژنراتورها از نظر طراحی و اصل کار بسیار شبیه به هم هستند. در واقع، یک آزمایش ساده که در آن دو موتور مدل به هم متصل می شوند، تنها چیزی است که لازم است تا نشان دهد که یک موتور الکتریکی می تواند به عنوان یک ژنراتور نیز عمل کند.
به طور طبیعی، با توجه به روش های مختلف استفاده از آنها، این دو نوع ماشین همیشه به طور جداگانه توسعه یافته اند.
انواع موتورهای الکتریکی
موتورهای الکتریکی بسته به نوع جریانی که استفاده می‌کنند، طراحی سیم‌پیچ‌ها و نحوه تولید میدان مغناطیسی به اشکال مختلف تولید می‌شوند. بر این اساس، آنها را می توان به روش های مختلف دسته بندی کرد.
در زیر سه نوع موتور الکتریکی که معمولا در خانه و صنعت مورد استفاده قرار می گیرند را توضیح می دهد.
موتورهای DC
اینها موتورهایی هستند که توسط منبع تغذیه DC هدایت می شوند. بسته به اینکه از برس*1 استفاده می کنند یا نه، آنها به موتورهای برس دار یا بدون جاروبک (BLDC) دسته بندی می شوند.
در حالی که موتورهای DC برس دار برای کار کردن فقط باید به یک منبع تغذیه DC متصل شوند، موتورهای DC بدون جاروبک به یک سنسور برای تعیین جهت قطب های مغناطیسی*2 روتور و یک مدار محرک برای تامین جریان مناسب نیاز دارند.
*1
برس: قطعه ای که همراه با کموتاتور استفاده می شود.
*2
روتور: قسمتی از موتور که می چرخد. شفت موتور بخشی از روتور را تشکیل می دهد.
موتورهای AC
اینها موتورهایی هستند که توسط منبع تغذیه AC هدایت می شوند. آنها بر اساس تک فاز*1 یا سه فاز*2 بودن این منبع تغذیه گروه بندی می شوند.
موتورهای تک فاز بیشتر به موتورهای خازنی که از خازن*3 برای تولید گشتاور استفاده می کنند و موتورهای قطب سایه دار که دارای یک سیم پیچ اضافی (سیم پیچ) هستند به نام سیم پیچ سایه*4 گروه بندی می شوند.
*1
تک فاز: منبع تغذیه AC معمولی که معمولاً در خانه ها موجود است.
*2
سه فاز: نوعی منبع تغذیه AC که عمدتاً در صنعت یافت می شود.
*3
خازن: جزء الکترونیکی است که انرژی الکتریکی را ذخیره می کند.
*4
سیم پیچ سایه: یک سیم پیچ مدار بسته در اطراف بخشی از هسته استاتور پیچیده شده است.
موتورهای پله ای
اینها موتورهایی هستند که می چرخند
