در این مقاله، قصد داریم توضیح دهیم که الکتروموتور چیست و چه کاربردی برای شما دارد. همچنین، با انواع الکتروموتورها آشنا خواهید شد. لطفاً تا انتهای این مقاله، مطالب جامع و کاملی را درباره الکتروموتور مطالعه فرمایید.
در ابتدا، بیایید مفهوم الکتروموتور را مرور کنیم و یک تعریف از آن ارائه دهیم.
اصولاً، الکتروموتور به دو نوع اصلی، یعنی الکتروموتور معمولی (TEFC) و الکتروموتور ضد انفجار، همچنین موتور کولری، تقسیم می‌شود و از نظر برق مصرفی، به دو نوع تک فاز و سه فاز تقسیم می‌گردد.
این دستگاه، یک نوع ماشین است که انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. این اصل کارکرد بر اساس تأثیر یک میدان مغناطیسی بر یک هادی حامل جریان الکتریسی است. میدان مغناطیسی نیرویی را بر روی هادی اعمال می‌کند و باعث حرکت آن می‌شود. اغلب موتورهای الکتریکی دوار هستند، اما موتورهای خطی هم وجود دارند.
هر موتور الکتریکی دوار از دو بخش متحرک و ثابت تشکیل شده است. بخش متحرک به نام روتور و بخش ثابت به نام استاتور یا ایستانه نیز شناخته می‌شود. در یک موتور الکتریکی، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیروی میدان مغناطیسی استاتور است، به حول محور خود می‌چرخد. الکتروموتورها بر اساس ساختارشان، توسط برق جریان مستقیم یا جریان متناوب تغذیه می‌شوند.
در سال ۱۸۸۲، نیکولا تسلا اصول میدان مغناطیسی دوار را مطرح نمود و راه را برای بهره‌گیری از میدان دوار به‌عنوان یک نیروی مکانیکی فراهم آورد. سال ۱۸۸۳، او از این اصول برای طراحی یک موتور القایی دو فاز بهره گرفت. در همین زمان، "گالیلئو فراریس" مستقل از تسلا تحقیقاتی در این زمینه را آغاز نمود و در سال ۱۸۸۸ نتایج تحقیقات خود را در یک مقاله به آکادمی علوم در تورین، ایتالیا، ارائه داد.
حرکتی که نیکولا تسلا در سال ۱۸۸۸ آغاز کرد، چیزی بود که امروزه برخی آن را به‌عنوان "انقلاب صنعتی دوم" یاد می‌کنند. این حرکت منجر به تولید آسان‌تر انرژی الکتریکی و امکان انتقال این انرژی در طول مسافت‌های طولانی شد.
قبل از اختراع موتورهای جریان متناوب توسط تسلا، موتورها با حرکت دائم یک هادی در میان میدان مغناطیسی ثابت کار می‌کردند. تسلا به این نکته اشاره نمود که می‌توان کلکتورهای موتور را حذف نمود تا موتور به‌وسیله میدان دوار به حرکت درآید.
تسلا در پی آن موفق به کسب حق امتیاز شماره ۰٫۴۱۶٫۱۹۴ ایالات متحده برای اختراع خود شد. این موتور که در بسیاری از عکس‌های تسلا نیز مشاهده می‌شود، نوع خاصی از موتور القایی بود.
در سال ۱۸۹۰، میخایل اسیبوویچ یک موتور سه فاز روتور قفسی را اختراع نمود که امروزه به‌طور گسترده‌ای در کاربردهای مختلف به‌کار می‌رود.
در زندگی پیشرفته ماشینی امروز، انسان با الکتروموتور، موتور الکتریکی یا دینام در تعامل است. گرچه ممکن است به آن توجه نکند، اما به طور کلی هرجا که حرکتی در جریان است، موتور الکتریکی نیز مشغول کار است.
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
3. موتورهای خاص
- موتور پله‌ای
- موتور DC بدون جاروبک
- موتور هیسترزیسی
- موتور رلوکتانسی
- موتور اونیورسال
1. جریان: نسبت تغییرات بار الکتریکی (q) به زمان (t) که واحد آن آمپر (A) است و توسط دستگاه آمپرمتر که به صورت سری در مدار نصب می‌شود اندازه‌گیری می‌شود.
2. اختلاف پتانسیل: کمیتی است که باعث جریان در یک مدار می‌شود و واحد آن ولت (V) و توسط ولت‌متر که به صورت موازی در مدار نصب می‌شود اندازه‌گیری می‌شود.
3. 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.
4. 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.
در صورتی که ولتاژی معادل ۱ ولت به دوسر مقاومتی اعمال شود و جریان ۱ آمپر از آن عبور کند، مقدار مقاومت ۱ اهم است. واحد مقاومت الکتریکی اهم (Ω) است.
میزان انرژی تولید شده را برحسب وات بیان می‌کنند. برای مثال، لامپ‌های روشنایی با میزان وات مشخص می‌شوند که نشان می‌دهد این لامپ تا چه مقدار انرژی نوری می‌تواند تولید کند.
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.
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) را بر حسب ولت (V) بیان می‌کنند.
میدان الکتریکی در هر نقطه برابر نیروی وارد بر بار آزمون واحد q0تعریف می‌شود. به بیان دیگر، برای تعیین میدان الکتریکی E، ما مقدار نیرو F را بر بار q0 تقسیم می‌کنیم.
ابتدا نگاهی به درون یک موتور الکتریکی ساده می‌اندازیم. یک موتور ساده از ۶ بخش تشکیل شده است:
1. آرمیچر
2. ذغال هادی
3. سوئیچ تغییر دهنده جهت برق
4. محور
5. آهن ربا
6. منبع برق DC
الکتروموتورها از نظر جریان مصرفی به دو دسته عمده تقسیم می‌شوند:
1. الکتروموتور یا موتور الکتریکی (Direct Current) یا جریان مستقیم DC
2. الکتروموتور یا موتور الکتریکی (Alternative Current) یا جریان متناوب AC
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 DCبه گشتاور ترمزی بستگی دارد به عبارت دیگر به ولتاژ ورودی و گشتاور جریان ورودی وابسته است.
موتورهای DCسری 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.
موتورهای DCشانت 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.
در موتورهای کمپوند خصوصیات موتور سری و شانت وجود دارد و شامل دو دسته هستند.
1. الکتروموتور DCکمپوند 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.
۲٫ الکتروموتور DCکمپوند نقصانی
در بارهای کمتر از بارهای نامی و مواردی که به سرعت تقریباً ثابت نیاز باشد، از موتورهای کمپوند نقصانی استفاده می‌شود. این موتورها معمولاً در آزمایشگاه‌ها برای تأمین دور ثابت استفاده می‌شود.
عمومی‌ترین دینام‌های مورد استفاده در صنعت و خانگی، نوع القایی ACهستند.
- 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. موتورهای الکتریکی مختلف برای کارهای مختلف مناسب‌اند. با اینکه طراحی موتور AC آسان‌تر از الکتروموتور DC است، اما کنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف الکتروموتور ACنیازمند درکی عمیق‌تر در طراحی و مشخصات در این نوع موتورها است.
استاتور از چندین قطعه باریک آلومینیوم یا آهن سبک ساخته شده است. این قطعات به شکل یک سیلندر تو خالی به هم منبنی و محکم شده‌اند. سیم‌پیچ‌هایی از سیم روکش دار در این شیارها جاسازی شده‌اند.
هر گروه پیچ‌ها با هسته‌ای که آن را فرا گرفته، یک آهنربای مغناطیسی (با دو پل) را برای کار با تغذیه ACشکل می‌دهد. تعداد قطب‌های یک موتور ACبه اتصال درونی پیچ‌های استاتور بستگی دارد. پیچ‌های استاتور مستقیماً به منبع انرژی متصل هستند. آنها به صورتی متصل‌اند که با برقراری تغذیه AC، یک میدان مغناطیسی چرخنده تولید می‌شود.
روتور از چندین قطعه مجزای باریک فولادی که میانشان میله‌هایی از مس یا آلومینیوم 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 ۹۰ درصد از الکتروموتورها دارای روتور قفس سنجابی هستند. این به دلیل مستحکم و ساده بودن ساختار این نوع روتور است. 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 آلومینیومی یا آلیاژی را شامل می‌شود. در این میله‌ها، به طور دائمی بوسیله حلقه‌های انتهایی آنها، مدار کوتاه برقرار است. این نوع مونتاژ، به شکل قفس سنجاب شبیه است، از این رو نام آن به قفس سنجابی شده است.
میله‌های روتور دقیقاً با محور موازی نیستند. به دو دلیل اصلی، قدری مایل نصب می‌شوند:
1. موتور با کاهش صوت مغناطیسی بدون صدا کارکرده و برای اینکه 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
الکتروموتور ACسنکرون
الکتروموتور ACآسنکرون
در دینام‌های سنکرون، روتور و استاتور سیم‌پیچی می‌شوند. هنگامی که استاتور به منبع برق متصل می‌شود، میدان گردان در موتور بوجود می‌آید که با سرعت سنکرون می‌چرخد. روتور نیز سیم‌پیچی شده است که توسط منبع DC تغذیه می‌شود.
با اتصال جریان DCبه روتور، روتور شروع به گردش با میدان دواراستاتور می‌کند. برای راه‌اندازی موتور الکتریکی سنکرون، ابتدا الکتروموتور پس از قطع محرک اولیه با سرعت سنکرون می‌چرخد.
از این محصول برای اصلاح ضریب توان (Cosφ) استفاده می‌شود. در این حالت، بر روی محور موتور سنکرون باری قرار نمی‌گیرد، یعنی موتور الکتریکی بدون بار کار می‌کند. در این حالت، موتور سنکرون را خازن سنکرون نیز می‌نامند که در کارخانه‌ها استفاده می‌شود.
از این موتورها هم بعنوان ژنراتور سنکرون و هم بعنوان الکتروموتور سنکرون می‌توان استفاده نمود.
بدلیل آنکه موتور الکتریکی سنکرون، دور ثابتی دارد، در تجهیزات مانند ساعت‌های الکتریکی که نیازمند این خصوصیت هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مزایای الکتروموتور سنکرون:
1. حساسیت کم به نوسانات ولتاژ.
2. بازده بسیار بالا.
3. قابلیت تنظیم ضریب قدرت با مقادیر مناسب.
4. قابلیت کار با ولتاژهای بالا به صورت مستقیم.
1. سرعت ثابت این الکتروموتور و عدم توانایی در تنظیم سرعت‌های بالاتر یا پایین‌تر.
2. عدم تحمل بار اضافه.
3. نیاز به جریان دائم برای قطب‌های موتور به علاوه جریان متناوب برای سیم‌پیچ استاتور، که باعث افزایش قیمت نسبت به موتورهای مشابه می‌شود.
4. نیاز به وسیله راه‌انداز اولیه که ممکن است یک موتور کمکی باشد.
روتور این نوع الکتروموتور با استفاده از قفسه‌های سنجابی و سیم‌پیچ‌هایی شکل داده می‌شود.
الکتروموتور ACآسنکرون با قفس سنجابی چیست؟
روتور موتورهای آسنکرون با قفس سنجابی به شکل استوانه‌ای طراحی شده است که میله‌های آلومینیومی یا مسی داخل شیارهای محیطی از جنس آهن یا فولاد قرار دارند. این میله‌ها به دو صورت می‌توانند گرد یا مستطیلی باشند، و همچنین می‌توانند به صورت متصل یا جدا از هم باشند. طراحی مورب میله‌های روتور به این دلیل است که میدان‌های استاتور و روتور با هم تداخل داشته باشند و از لرزش و یا قفل شدن در لحظه استارت جلوگیری کنند.
1. قیمت مناسب و سادگی در طراحی که در بسیاری از صنایع به جای موتورهای دیگر استفاده می‌شوند.
2. سرعت گردش در بارهای مختلف تقریباً ثابت است.
3. تغییر بار باعث ایستایی موتور نمی‌شود.
4. ضریب قدرت بهتری نسبت به موتورهای سیم پیچ شده دارند.
1. کاهش ضریب قدرت در کار با بارهای کم.
2. عدم توانایی در تغییر سرعت با کاهش ولتاژ و نیاز به دستگاه AC Driveبرای این کار.
3. حساسیت به تغییرات ولتاژ که در صورت کاهش ولتاژ، جریان آن نیز افزایش می‌یابد.
4. گشتاور پایین.
5. در لحظه استارت، جریان بالایی از شبکه می‌گیرد که حدود ۳ تا ۷ برابر جریان نامی است.
یکی از مسائل مهم در موتورهای قفس سنجابی، مقاومت بسیار پایین در روتور آن است. در این مدل، میله‌های روتور از طریق حلقه‌هایی که در ابتدا و انتهای آنها قرار دارد، به صورت اتصال کوتاه شده‌اند. این وضعیت در لحظه استارت، زمانی که روتور مغناطیسی نیست، باعث جذب شدن شار زیادی برای مغناطیس شدن می‌شود و به افزایش جریان موتور انجامید. در نتیجه، جریان بسیار زیادی از شبکه جذب می‌شود که باعث کاهش گشتاور استارت می‌شود. برای رفع این مشکل، الکتروموتورهای با روتور سیم‌پیچی طراحی و تولید شده‌اند که این معضل را به طور قابل توجهی برطرف می‌کنند.
در این نوع محصولات، روتور به جای میله، با سیم‌پیچ پوشیده شده است و انتهای این سیم‌پیچ‌ها به حلقه‌های لغزنده متصل شده‌اند که توسط جاروبک‌ها به بیرون موتور هدایت می‌شوند. با استفاده از بانک مقاومتی (استارتر یا راه‌انداز) در مسیر این سیم‌پیچ‌ها، مقاومت روتور را کم یا زیاد کرده و جریان موتور را به دلخواه تغییر می‌دهیم.
استارتر سه‌پله دارای سه مرحله است تا موتور را به دور نامی برساند. در مرحله اول، با رسیدن موتور به ۳۰٪ دور نامی، بانک مقاومتی توسط کنتاکتور مربوطه از مدار خارج می‌شود و موتور به دور خود ادامه می‌دهد. مراحل بعدی در دورهای ۵۰٪ و ۷۵٪ دور نامی اجرا می‌شود. پس از این دور، استارتر به‌طور کلی از مدار خارج شده و موتور مستقیماً به شبکه متصل شده و به دور نامی می‌رسد.
از الکتروموتورهای روتور سیم‌پیچی شده در آسیاب‌ها، سنگ‌شکن‌ها، جرثقیل‌ها و در صنایع سیمان و فولاد استفاده می‌شود.
۱. گرمای تولید شده در خارج از استارتر اتفاق می‌افتد.
۲. این دینام قابلیت استارت‌های پشت‌سرهم و زیر بار را دارد.
۳. جریان استارت الکتروموتور قابل تنظیم است.
۴. الکتروموتورهای روتور سیم‌پیچی دارای گشتاور حداکثر در لحظه استارت است.
موتورهای ACهمانند 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 سه‌فاز ACتنها نوعی است که در آن میدان مغناطیسی دوار به طور طبیعی بوسیله استاتور به خاطر طبیعت تغذیه‌گر آن تولید می‌شود. در حالیکه در موتورهای DCبه وسیله‌ای الکتریکی یا مکانیکی برای تولید این میدان دوار نیاز دارند. برای راه‌اندازی یک الکتروموتور تکفاز ACاحتیاج به یک وسیله الکتریکی خارجی برای تولید این میدان مغناطیسی چرخشی است. در درون هر موتور AC دو سری آهنربای مغناطیسی تعبیه شده است.
الکتروموتور تکفاز
الکتروموتور سه‌فاز
معمولاً الکتروموتورها بر اساس تعداد کلاف‌های استاتور تقسیم‌بندی می‌شوند.
به دلیل قیمت مناسب و کم بودن هزینه نگهداری بیشترین مصرف را در صنعت دینام تکفاز دارند. در این مدل از الکتروموتورها از یک کلاف یا پیچه استفاده می‌شود و با یک منبع تغذیه متناوب تکفاز کار می‌کند. موتور تکفاز خود راه‌انداز نیست و در همه انواع الکتروموتور تکفاز، روتور از نوع قفس سنجابی است.
هنگامی که موتور به یک منبع تغذیه تکفاز متصل است، کلاف اصلی دارای جریانی متناوب می‌شود. این جریان متناوب میدان مغناطیسی ضربانی تولید می‌کند. به دلیل القا، روتور تحریک می‌شود. اما به دلیل اینکه میدان مغناطیسی اصلی ضربانی است، گشتاوری که برای چرخش موتور الکتریکی لازم است بوجود نمی‌آید و سبب ارتعاش روتور و نه چرخش آن می‌شود.
به همین دلیل الکتروموتور تکفاز به دستگاه آغازگر (استارتر) نیاز دارد که می‌تواند ضربات آغازی را برای چرخش موتور تولید کند. استارتر الکتروموتور تکفاز اساساً کلاف اضافی در استاتور است (پیچ راه‌انداز). کلاف استارت می‌تواند دارای خازن‌های سری و یا سوئیچ گریز از مرکز باشد.
هنگامی که ولتاژ تغذیه برقرار است، جریان در کلاف اصلی به دلیل مقاومت آن، ولتاژ تغذیه را کاهش می‌دهد (ولتاژ به جریان تبدیل می‌شود). 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 از مدار خارج می‌شود. از این لحظه به بعد الکتروموتور تکفاز می‌تواند گشتاور کافی را برای ادامه کارکرد خود نگه دارد. بجز انواع خاص، معمولاً همه موتورهای تکفاز فقط برای کاربری‌های کمتر از ۳ اسب بخار استفاده می‌شوند. با توجه به انواع تکنیک‌های استارت، الکتروموتور تکفاز ACبه صورت زیر طبقه‌بندی می‌شود.
- الکتروموتور تکفاز ACبا فاز شکسته
- الکتروموتور تکفاز ACبا استارت خازنی
- الکتروموتور تکفاز ACبا خازن دائمی اسپیلت
الکتروموتور تکفاز ACبا فاز شکسته
این نوع موتورها دارای دو پیچه هستند. در پیچه استارت این دینام، سیم نازک‌تر و تعداد دور کمتر نسبت به پیچه اصلی برای ایجاد مقاومت بیشتر ساخته می‌شود. این الکتروموتور به عنوان الکتروموتور استارت القایی یا کارکرد القایی شناخته می‌شود. در میدان پیچه استارت، زاویه‌ای غیر از زاویه پیچه اصلی انتخاب می‌شود که باعث آغاز چرخش محور الکتروموتور می‌شود.
پیچه اصلی که از سیم ضخیم‌تری ساخت شده‌است، همواره موتور الکتریکی را در حالت چرخش باقی نگه می‌‌دارد.
کاربردهای مناسب برای الکتروموتورهای فاز شکسته شامل سنگ‌سمباده‌های کوچک، دمنده‌ها، و فن‌های کوچک و دیگر دستگاه‌هایی با نیاز به گشتاور آغازین کم و با نیاز به الکتروموتورهایی با توان ۱/۲۰ تا ۱/۳ اسب بخار می‌باشد. این الکتروموتورها در کاربردهایی که نیاز به پیوسته روشن و خاموش کردن و یا نیاز به گشتاور زیاد دارند، مناسب نیستند.
این نوع موتور، تغییری در موتور تک فاز با فاز شکسته دارد که با اضافه کردن یک خازن به مدار، بهبودی در استارت موتور ایجاد می‌کند. مانند موتورهای معمولی با فاز شکسته، این نوع موتور دارای یک سوئیچ گریز از مرکز است که هنگامی که محور الکتروموتور به ۷۵ درصد سرعت نامی می‌رسد، پیچه استارت را از مدار خارج می‌کند.
حضور خازن در مدار استارت باعث افزایش گشتاور استارت می‌شود که معمولاً بین ۲۰۰ تا ۴۰۰ درصد گشتاور نامی است. جریان استارت نیز معمولاً بین ۴۵۰ تا ۵۷۵ درصد جریان نامی قرار دارد که بسیار کمتر از موتور با فاز شکسته است، به دلیل استفاده از سیم با قطر بزرگتر در مدار استارت. نسخه‌ی اصلاح شده این نوع الکتروموتور با استارت خازنی، الکتروموتور با استارت مقاومتی نامیده می‌شود.
در این نوع الکتروموتور، خازن استارت با یک مقاومت جایگزین شده است. الکتروموتور با استارت مقاومتی در کاربردهایی که نیاز به گشتاور استارت کمتری دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد نسبت به الکتروموتور با استارت خازنی.
به جز هزینه، این نوع الکتروموتور مزایای اساسی نسبت به موتور الکتریکی با استارت خازنی ندارد. این موتورها در کاربردهای مختلف پولی و تسمه‌ای مانند تسمه نقاله‌های کوچک، پمپ‌ها، دمنده‌های بزرگ و دستگاه‌های چرخ‌دنده‌ای به خوبی عمل می‌کنند.
در این نوع الکتروموتور، یک خازن به صورت دائمی به صورت سری به پیچه استارت متصل است. این ارتباط باعث می‌شود که پیچه استارت تا زمانی که محور الکتروموتور به سرعت چرخش نامی خود می‌رسد، به عنوان یک پیچه کمکی عمل کند.
با توجه به اینکه خازن باید برای استفاده مداوم طراحی شود، نمی‌تواند توان استارتی معادل یک الکتروموتور با استارت خازنی را ایجاد کند. گشتاور استارت یک الکتروموتور تکفاز با خازن دائمی معمولاً کمتر و در حدود ۳۰ تا ۱۵۰ درصد گشتاور نامی است. الکتروموتور تک فاز با خازن دائمی، دارای جریان راه‌اندازی پایینی است که معمولاً کمتر از ۲۰۰ درصد جریان نامی است، که آنها را برای کاربردهایی با سرعت بالا و پریودهای خاموش-روشن بسیار مناسب می‌سازد.
الکتروموتور تک فاز مزایای بسیاری دارد. طراحی آن را می‌توان به راحتی برای استفاده با کنترل‌های سرعت دوران اصلاح کرد. همچنین می‌توانند برای بهره‌وری بهتر و ضریب توان بالا در بار نامی طراحی شوند.
این موتورها به عنوان قابل اطمینان‌ترین الکتروموتورهای تک فاز شناخته می‌شوند، به خاطر عدم نیاز به سوئیچ گریز از مرکز. بسته به طراحی آنها، می‌توانند در کاربردهای مختلفی از جمله استفاده به عنوان فن، دمنده با نیاز کم به گشتاور استارت، و بازکن‌های درب گاراژها به خوبی عمل کنند.
برای کاربردهایی که به توان بالاتری نیاز دارند، از الکتروموتور سه فاز AC(یا چند فاز) بهره می‌گیرند. این نوع دینام‌ها برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درون خود، از اختلاف فاز موجود بین فازهای منبع تغذیه الکتریکی چند فاز استفاده می‌کنند.
به طور معمول، روتور این الکتروموتورها شامل تعدادی هادی مسی است که در فولاد جای داده شده‌اند. این هادی‌‌ها از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار را ایجاد می‌کنند، که به نوبه خود منجر به القای جریان در آنها می‌شود. این عمل باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل می‌شود که موجب چرخش محور الکتروموتور در جهت میدان می‌شود.
برای ایجاد حرکت در محور الکتروموتور سه فاز، محور باید با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه آن بچرخد. در غیر این صورت، میدان متعادل در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع الکتروموتورها در کاربردهایی مانند لوکوموتیوها که به موتور ترکشن آسنکرون معروفند، به‌طور روزافزون در حال افزایش است.
به سیم‌پیچ‌های روتور جریان میدان جدا اعمال می‌شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود که با میدان مغناطیسی دوار ناشی از جریان AC سه فاز الکتروموتور هماهنگ است. الکتروموتورهای هماهنگ (سنکرون) همچنین می‌توانند به عنوان مولد جریان نیز استفاده شوند.
سرعت یک موتور ACدر ابتدا به فرکانس تغذیه وابسته است و مقدار لغزش، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان مغناطیسی استاتور، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌نماید.
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 می‌یابد، ممکن ساخت. همچنین با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه، می‌توان کنترل یکنواخت‌تری بر روی سرعت این نوع از موتور الکتریکی داشت.
تقریباً اکثر انواع الکتروموتور سه فاز AC از نوع قفس سنجابی هستند که روتور آنها از این نوع تشکیل شده است. محدوده‌های قدرت آنها از یک سوم تا چند صد اسب بخار می‌باشد. الکتروموتور سه فاز از این نوع، که در محدوده یک اسب بخار به بالا قرار دارد، در مقایسه با الکتروموتورهای مشابه تک فاز، هزینه‌ای کمتر دارد و می‌تواند با بارهای سنگین‌تر در زمان استارت کار نماید.
الکتروموتور سه فاز قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده (اسلیپ رینگ)
این نوع از موتورهای قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده، یا همان اسلیپ رینگ، یک موتور پیشرفته است. در این الکتروموتور، استاتور مشابه الکتروموتور قفس سنجابی است با این تفاوت که برخی از پیچه‌ها به جای در روتور، بر روی حلقه‌های لغزان ختم می‌شوند. این پیچ‌ها با اضافه کردن مقاومت‌ها و خازن‌های خارجی، به بهبود عملکرد الکتروموتور کمک می‌کنند.
میزان لغزش لازم برای تولید گشتاور حداکثر، به طور مستقیم با مقاومت روتور مرتبط است. در این الکتروموتور، با اضافه کردن مقاومت خارجی بین حلقه‌های لغزان، مقاومت موثر روتور کاهش می‌یابد و لغزش بیشتری ایجاد می‌شود که باعث افزایش گشتاور حداکثر و بهبود عملکرد در سرعت‌های پایین‌تر می‌شود.
این نوع الکتروموتور برای کاربردهایی با فشارهای استاتیکی ثابت، که در آنها گشتاور نهایی در سرعت‌های نزدیک به صفر مورد نیاز است و موتور باید به سرعت نامی خود با کمترین مصرف جریان و زمان کمتری برسد، بسیار مناسب است. اضافه بار می‌تواند سرعت را تا ۵۰ درصد سرعت سنکرون کاهش دهد.
همچنین، کاهش سرعت تا زیر ۵۰ درصد، به دلیل اتلاف انرژی در مقاومت‌ها، بازده را به شدت کاهش می‌دهد. این نوع الکتروموتور در کاربردهایی با نیاز به چرخش با گشتاور و سرعت‌های مختلف مانند پرس‌های چاپ، کمپرسورها، تسمه نقاله‌ها، بالابرها و آسانسورها استفاده می‌شود.
یک الکتروموتور خطی اصولاً یک الکتروموتور است که از حالت چرخشی معمولی خارج شده و به جای تولید گشتاور گردان، یک نیروی خطی را ایجاد می‌کند. این نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طول آن، به وجود می‌آید. الکتروموتورهای خطی اغلب از نوع الکتروموتورهای القایی یا پله‌ای هستند.
یک نوع دیگر از موتورهای الکتریکی، الکتروموتور پله‌ای یا سروموتور است. در این نوع، یک روتور داخلی که شامل آهن‌رباهای دائمی است، توسط یک دسته از آهن‌رباهایی با کنترل الکترونیکی روشن و خاموش شدن بیرونی کنترل می‌شود. الکتروموتور پله‌ای یک ترکیب از الکتروموتور DCو سلونوئید است. الکتروموتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در موقعیت‌های خاصی قرار می‌گیرند، اما الکتروموتورهای پله‌ای کنترل شده، می‌توانند به طور بسیار آرام حرکت کنند. الکتروموتورهای پله‌ای کنترل شده توسط رایانه یکی از انواع سیستم‌های تنظیم موقعیت هستند، به ویژه زمانی که جزء یک سیستم دیجیتالی با کنترل فرمان بار هستند.
بر روی موتورهای الکتریکی، یک پلاک نصب می‌شود که توسط کارخانه ارائه شده و کلیه اطلاعات مربوط به موتور بر روی آن درج می‌شود. در صورتی که موارد مشخص شده به درستی رعایت نشود، موتور ممکن است دچار خرابی شود یا عمر مفید آن کاهش یابد.
شماره: مدل موتور که معمولاً توسط کارخانه مشخص می‌شود.
نوع: نام موتور، با داشتن نام موتور و مراجعه به شرکت سازنده می‌توانید اطلاعات بیشتری در مورد موتور بدست آورید.
آمپر: حداکثر جریان مجازی است که موتور برای کار کردن به آن نیاز دارد.
ولت: ولتاژ کاری الکتروموتور است که نباید ولتاژ بیشتر و یا کمتر به سیم پیچ‌های الکتروموتور اعمال شود. در صورت وجود علامت ستاره (Y) یا مثلث (Δ)، ولتاژ در همان اتصال استفاده می‌شود (مثلاً ولتاژ کاری موتور بالا ۴۱۵ ولت در حالت ستاره است).
هرتز: مشخص کننده فرکانس کاری موتور است، معمولاً فرکانس کاری موتورها ۵۰ یا ۶۰ هرتز است.
نکته: دور موتور یک الکتروموتور با فرکانس آن ارتباط دارد. بنابراین الکتروموتوری که فرضاً در فرکانس ۵۰ هرتز ۱۵۰۰ دور است، در فرکانس ۶۰ هرتز دیگر دور ۱۵۰۰ ندارد.
تاریخ: مشخص کننده تاریخ ساخت موتور است.
دور در دقیقه: نشان دهنده دور الکتروموتور در یک دقیقه در روی شفت خروجی است.
کیلووات: مقدار توان الکتروموتور را نشان می‌دهد.
نکته: اگر روی الکتروموتوری نوشته شده بود ۳۸۰/۲۲۰ = ولت، بدین معنی است که این الکتروموتور در شبکه برق ۱۱۰ ولت (که برخی از کشورها استفاده می‌کنند) باید بصورت مثلث و در کشورهایی که ولتاژ ۲۲۰ ولت (ولتاژ بین یک فاز و نول) دارند، مانند ایران، باید بصورت ستاره بسته شود.
IP= میزان حفاظت الکتروموتور در برابر گرد و غبار طبق جدول زیر است.
P.H= انواع حفاظت‌ها طبق استاندارد دین ۴۰۰۵۰
P00= باز بدون حفاظت در برابر تماس با اجسام خارجی و آب. در این حالت، موتور باید در یک فضای سرپوشیده نگهداری شود.
P10= محفوظ در برابر تماس دست و اجسام بزرگ خارجی. همچنین، محفوظ در برابر آب. موتور می‌تواند در فضای باز و زیر باران کار کند.
P11= محفوظ در برابر تماس دست و اجسام بزرگ خارجی. همچنین، محفوظ در برابر آب.
P20= محفوظ در برابر تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط بدون حفاظت در برابر آب. برای موتور، سرپوش مناسب باید تهیه شود.
P21= محفوظ در برابر تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط. همچنین، ضد آب.
P22= محفوظ در برابر تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط. همچنین، محفوظ در برابر ترشح آب به طور عمودی یا مایل با زاویه بیشتر از ۳۰ درجه نسبت به افق.
P30= محفوظ در برابر تماس با ابزارها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن بدون محافظت در برابر آب.
P31= محفوظ در برابر تماس با ابزارها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن. همچنین، ضد آب.
P32= محفوظ در برابر تماس با ابزارها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن. همچنین، محفوظ در برابر ترشح آب به طور عمودی یا مایل با زاویه بیشتر از ۳۰ درجه نسبت به افق.
P40 و بالاتر: حفاظت شده در برابر کلیه عوامل خارجی.
بر روی موتورها ممکن است اطلاعاتی دیگر نیز وجود داشته باشد. کاربر می‌تواند با مراجعه به کاتالوگ موتور از آنها مطلع شود.
از حرف Wپس از دو رقم اعلام شده در مواردی استفاده می‌شود، که ماشین الکتریکی طراحی شده دارای مدار باز با سیستم خنک‌کننده هوا و در شرایط جوی کار می‌کند. به گونه‌ای که نفوذ باران و ذرات همراه با باد را تحت شرایط معین به داخل ماشین الکتریکی کاهش و کنترل می‌کند، و میزان جزئی وارد شده به داخل در عملکرد آن تأثیری ندارد مانند IP13W.
هرگاه تنها یک مشخصه از شاخص‌های IP برای مصرف‌کننده مهم باشد، شاخص بی‌اهمیت با حرف X مشخص می‌شود، مانند IP2X که فقط درجه حفاظت جانی مطرح شده، یا IPX4 که درجه حفاظت در برابر رطوبت مشخص شده است.
با توجه به استانداردهای تعیین شده توسط انجمن بین‌المللی تولیدکنندگان تجهیزات الکتریکی (NEMA)، عایق‌بندی موتورها با توجه به درجه حرارت موتور در محیط‌های مختلف کاری در چهار کلاس (A، B، F، H) تعریف شده است، و براساس این استاندارد درجه حرارت محیط ۴۰ درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته می‌شود. و درجه حرارت تعیین شده با یک بازده حداکثر ۱۰ 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.
