انواع موتورهای الکتریکی | موتور الکتریکی وسایل خانگی و مصرفی از چه نوعی است؟

ایجاد در 26 دی 1402
|
آخرین بروزرسانی در 04 اسفند 1402
|
زمان تقریبی مطالعه: 5 دقیقه

 

دسترسی سریع به مطالب:

موتور الکتریکی

 

 

انواع موتورهای الکتریکی؛ نیروی محرکه زندگی امروزی

موتورهای الکتریکی اجزای اساسی سیستم ها و دستگاه های الکتریکی مختلف هستند که نقش مهمی در تامین انرژی ماشین ها، لوازم خانگی و وسایل نقلیه بر عهده دارند. هیچ کس نمی تواند جهانی بدون ابزار و تجهیزات برقی که همگی آنها با موتورهای الکتریکی کار می کنند را تصور کند. در بسیاری از دستگاه های برقی، یک موتور الکتریکی وجود دارد که بی صدا فعالیت می کند و باعث می شود فعالیت مورد نظر انجام شود. اما موتورهای الکتریکی چه هستند؟ چه کار می‌کنند؟ چه ویژگی‌هایی دارند؟ در این مطلب قصد داریم به معرفی انواع موتورهای الکتریکی بپردازیم.

موتور الکتریکی

 

موتور الکتریکی چیست؟

موتورهای الکتریکی وسایلی هستند که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. ساختار موتور الکتریکی به طور کلی از دو بخش اصلی تشکیل شده است: یک روتور (قطعه چرخان) و یک استاتور (قطعه ثابت). روتور با چرخش در میدان مغناطیسی باعث ایجاد حرکت می شود و معمولا روی یک شفت قرار دارد. استاتور از سیم پیچ های مغناطیسی تشکیل شده است که روتور را احاطه کرده اند و میدان مغناطیسی ایجاد می کند. انرژی الکتریکی توسط یک جریان متناوب سه فاز که به سیم پیچ های استاتور اعمال می شود، تامین می گردد. این جریان با ایجاد میدان مغناطیسی، روتور را می چرخاند.

فعل و انفعال میدان های مغناطیسی و الکتریکی برای عملکرد یک موتور الکتریکی بسیار مهم است، به ویژه در دستگاه های بی سیم مانند مته های بی سیم. این وسایل در آرمیچر واقع در روتور یا استاتور - نیروی مکانیکی چرخشی ایجاد می کنند. این نیرو که حول شفت شکل می گیرد، با استفاده از جریان الکتریکی برای تولید میدان های مغناطیسی دوار ایجاد می شود.

موتورهای الکتریکی انواع مختلفی دارند و با توجه به کاربرد مورد نظر می توانند دارای ویژگی های متفاوتی باشند. این موتورها با توجه به عواملی مانند راندمان، قدرت و کنترل سرعت طراحی می شوند. همچنین اجزای دیگری مانند سیستم های بلبرینگ، مکانیسم های خنک کننده و پوشش های محافظ نیز در انواع موتورهای مورد استفاده قرار می گیرند. ساختار موتورهای الکتریکی بر اساس اصل تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است و به طور گسترده در بسیاری از زمینه ها مانند کاربردهای صنعتی، لوازم خانگی و وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می گیرند.

 

موتور الکتریکی

روش کار موتورهای الکتریکی چگونه است؟

کار یک موتور الکتریکی بر این واقعیت استوار است که یک هادی حامل جریان یک میدان مغناطیسی در اطراف خود ایجاد می کند. برای مثال، دو آهنربا میله ای بردارید و قطب ها را رو به روی هم نگه دارید و فضای کوچکی در بین آن ها قرار دهید. 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 انتهای حلقه را به پایانه های باتری وصل کنید.

هنگامی که الکتریسیته از مدار ساده شما عبور می کند، متوجه خواهید شد که حلقه شما حرکت می کند . چرا این اتفاق می افتد؟ میدان مغناطیسی آهنرباها با میدانی که به دلیل جریان الکتریکی در هادی ایجاد می شود تداخل ایجاد می کند. 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.

ساختار موتورهای الکتریکی

اگر چه موتورهای الکتریکی انواع و طرح های متفاوتی دارند، اما ساختار اصلی همه آنها شبیه به یکدیگر است. ساختار یک موتور الکتریکی معمولی از یک روتور، یک استاتور و یک کموتاتور تشکیل شده است. روتور به شکل یک محور مجهز به آهنربا یا آهنرباهای الکترومغناطیسی با میدان مغناطیسی است. استاتور حاوی میدان ;های مغناطیسی دایمی است که در اطراف روتور قرار گرفته و معمولا از سیم پیچ هایی تشکیل شده است.

موتور الکتریکی

هنگامی که جریان برق به سیم پیچ های استاتور اعمال می شود، میدان های مغناطیسی بر هم کنش می کنند و روتور شروع به چرخش می کند. کموتاتور نیز وسیله ای است که حرکت روتور را هدایت می کند و از چرخش آن در جهت صحیح مطمئن می شود. به این ترتیب موتورهای الکتریکی، انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند و می توانند در کاربردهای مختلف از لوازم خانگی گرفته تا ماشین آلات صنعتی مورد استفاده قرار گیرند. در ادامه مطلب به بررسی بیشتر ساختار انواع موتورهای الکتریکی می پردازیم.

جعبه اتصال انتهایی در موتورهای الکتریکی

در موتورهای الکتریکی، جعبه اتصال انتهایی یا ترمینال، قطعه ای است که در آن اتصالات الکتریکی موتور قرار می گیرند و از آنها محافظت می شود. این جعبه اتصال که معمولا در قسمت جلویی و بالایی موتور قرار می گیرد، با درجه حفاظت IP 65 طراحی شده است و در برابر آب، گرد و غبار و تاثیرات خارجی به خوبی مقاومت می کند. جعبه اتصال انتهایی در انواع موتورهای الکتریکی دارای قابلیت چرخش 180 درجه برای اتصال آسان به کابل برق است. این قطعه از پلی آمید تقویت شده یا آلیاژ آلومینیوم دایکاست مقاوم در برابر خوردگی ساخته شده است و شامل پایانه های متصل به سیم پیچ و یک پیچ ارت است. به این ترتیب اتصالات موتور به صورت ایمن انجام می شوند و تعمیر و نگهداری آن نیز به راحتی قابل انجام است. جعبه اتصال ترمینال یکی از اجزای مهم انواع موتورهای الکتریکی است که عملکرد ایمن آنها و منظم بودن اتصالات آنها را تضمین می کند.

موتور الکتریکی

ورود کابل در موتورهای الکتریکی

در موتورهای الکتریکی، ورودی کابل معمولا روی جعبه اتصال ترمینال یا محفظه موتور قرار دارد. ورود کابل با استفاده از گلندهای تولید شده مطابق با استانداردهای EN 60423 و DIN EN 50 262 یا به صورت اختیاری با استفاده از گلندهای اتان با کلاس حفاظت IP 68 انجام می شود. این مساله اتصال صحیح و ایمن کابل اصلی را در داخل یا خارج موتور تضمین می کند. برای طرح ها و اندازه های مختلف موتور، گزینه های مختلفی به عنوان ورودی کابل موجود هستند.

بلبرینگ در موتورهای الکتریکی

در موتورهای الکتریکی، یاتاقان ها یا بلبرینگ ها اجزای مهمی هستند که برای ایجاد حرکت چرخشی بین روتور و استاتور و تحمل بارهای مکانیکی استفاده می شوند. این اجزا که معمولا در قالب یاتاقان های غلتشی مورد استفاده قرار می گیرند، از حلقه های بیرونی و داخلی تشکیل شده اند و حرکت چرخشی را از طریق توپ ها یا غلتک ها انجام می دهند. به این ترتیب موتور می تواند با سرعت بالا و با اصطکاک کم بچرخد، لرزش را کاهش دهد و همچنین از سایش جلوگیری کند. بسته به طراحی و کاربرد مورد نظر موتور الکتریکی، انواع مختلفی از یاتاقان ها مورد استفاده قرار می گیرند. انتخاب صحیح و نگهداری منظم یاتاقان ها، تضمین کننده عملکرد کارآمد و ایمن موتور الکتریکی است.

ویژگی های موتورهای الکتریکی

موتورهای الکتریکی ویژگی های متعددی دارند. اول از همه اینکه بازده آنها بالا است، یعنی سرعت تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی در آنها بسیار مطلوب است. همچنین این دستگاه ها قابلیت تنظیم سرعت را نیز فراهم می کنند؛ یعنی می توان آنها را در سرعت های مختلف تنظیم کرد. علاوه بر این، موتورهای الکتریکی نیاز به تعمیر و نگهداری کمی دارند و عمر مفید آنها نیز بالا است. این تجهیزات همچنین دارای قابلیت پاسخ سریع هستند و عملکردهای شروع و توقف سریعی ارائه می دهند.

موتور الکتریکی

از سوی دیگر، قدرت موتور را می توان با توجه به نیازهای مختلف تغییر داد و به طور کلی بی صدا کار می کند. انواع موتورهای الکتریکی دوستدار محیط زیست هستند؛ زیرا هیچ گونه گاز زاید یا گاز گلخانه ای تولید نمی کنند. این موتورها از نظر بهره وری انرژی، انعطاف پذیری و زمینه های مختلف کاربرد گزینه برتر به شمار می روند.

انواع موتورهای الکتریکی

موتورهای الکتریکی در حال حاضر متنوع تر و سازگارتر از هر زمان دیگری هستند. هنگام طراحی یک سیستم کنترل حرکتی، انتخاب موتور الکتریکی بسیار مهم است. موتور باید با هدف و اهداف عملکرد کلی سیستم هماهنگ باشد. خوشبختانه، طراحی موتور الکتریکی مناسب برای هر هدف قابل تصوری امکان پذیر است.

موتورهای DC اولین نسل از موتورهای الکتریکی بودند که مورد استفاده قرار گرفتند؛ زیرا می توانند از سیستم های توزیع انرژی روشنایی جریان مستقیم فعلی تغذیه شوند. سرعت موتور DC را می توان در محدوده وسیعی و با استفاده از منبع ولتاژ متغیر یا با تغییر قدرت جریان در سیم پیچ میدان کنترل کرد. موتورهای DC کوچک در لوازم خانگی، اسباب بازی ها و ابزارآلات کوچک استفاده می شوند.

موتور DC یونیورسال نیز می‌تواند با جریان مستقیم کار کند، اما برای وسایل قابل حمل و ابزارآلات برقی از یک موتور برس دار (براش) سبک استفاده می شود. موتورهای DC بزرگ در حال حاضر در پیشرانه آسانسورها و بالابرها، وسایل نقلیه الکتریکی و درایوهای کارخانه های نورد فولاد استفاده می شوند. با ورود الکترونیک قدرت، جایگزینی موتورهای DC با موتورهای AC در بسیاری از کاربردها قابل تصور شده است. در ادامه به معرفی برخی از رایج ترین انواع موتورهای الکتریکی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند می پردازیم. 

 

موتور الکتریکی DC

موتورهای الکتریکی جریان مستقیم یا DC

موتور جریان مستقیم یا DC یک نوع ماشین الکتریکی دوار است که انرژی الکتریکی را از جریان مستقیم (DC) به انرژی مکانیکی تبدیل می ;کند. انواع موتورهای الکتریکی دی سی از لحاظ نیروی ایجاد شده توسط میدان های مغناطیسی دسته بندی می شوند. تقریبا همه انواع موتورهای DC دارای عملکرد داخلی، اعم از الکترونیکی یا الکترومکانیکی، برای تغییر جهت جریان به صورت دوره ای در بخشی از موتور هستند. در ادامه به معرفی انواع موتورهای الکتریکی جریان مستقیم می پردازیم.

 

موتور DC آهنربای دایم ( موتور PMDC)

موتور DC آهنربای دایم مانند یک موتور معمولی از یک سیم پیچ آرمیچر تشکیل شده است، اما لزوما حاوی سیم پیچ های میدان نیست. ساختار این نوع موتورهای DC به گونه ای است که آهنرباهای دایمی مغناطیسی شعاعی در حاشیه داخلی هسته استاتور برای تولید شار میدان نصب می شوند. از طرف دیگر، روتور دارای یک آرمیچر DC معمولی با بخش های کموتاتور و جاروبک ها است.

 

موتور DC با برانگیختگی جداگانه

منبع تغذیه به طور جداگانه در اختیار سیم پیچ های میدان و آرمیچر قرار داده می شود. وجه تمایز اصلی در این نوع موتورهای DC این است که جریان آرمیچر از طریق سیم پیچ های میدان جریان نمی یابد؛ زیرا سیم پیچ میدان از یک منبع خارجی جداگانه جریان DC انرژی می گیرد

 

 

موتور DC خودانگیخته

موتور DC خودانگیخته

در مورد موتور DC خودانگیخته، سیم پیچ میدان به صورت سری یا موازی یا تا حدی به صورت سری، تا حدی به موازات سیم پیچ آرمیچر متصل می شود. بر این اساس، موتورهای DC خودانگیخته را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

موتور DC شنت: سیم پیچ های میدان در معرض کل ولتاژ ترمینال قرار می گیرند؛ زیرا به صورت موازی به سیم پیچ آرمیچر متصل می شوند.

موتور DC سری: کل جریان آرمیچر از طریق سیم پیچ میدان جریان می یابد و به صورت سری به سیم پیچ آرمیچر متصل می‌شود.

موتور DC مرکب: مشخصه موتور DC مرکب را می توان با ترکیب ویژگی عملیاتی موتور DC شنت و سری انگیخته بدست آورد. موتور DC خودانگیخته مرکب یا موتور DC مرکب اساسا شامل سیم پیچ میدانی است که به صورت سری و موازی به سیم پیچ آرمیچر متصل است. برانگیختگی موتور DC مرکب بسته به ماهیت ترکیب می تواند دو نوع باشد.

 

موتور DC شنت کوتاه و شنت بلند

اگر سیم پیچ میدان شنت فقط موازی سیم پیچ آرمیچر باشد و سیم پیچ میدان سری نباشد، به عنوان موتور DC شنت کوتاه یا به طور خاص موتور DC مرکب از نوع شنت کوتاه شناخته می شود. حال اگر سیم پیچ میدان شنت هم با سیم پیچ آرمیچر و هم با سیم پیچ میدان سری موازی باشد، به آن موتور DC مرکب از نوع شنت بلند یا موتور DC شنت بلند می گویند.

 

موتور DC ترکیبی دیفرانسیل

در موتور DC خودانگیخته با ترکیب دیفرانسیل، یعنی موتور DC ترکیبی دیفرانسیل، آرایش سیم پیچ شنت و سری به گونه ای است که شار میدان تولیدشده توسط سیم پیچ میدان شنت، اثر شار توسط سیم ;پیچ میدان سری اصلی را کاهش می دهد. شار خالص تولید شده در این مورد کمتر از شار اصلی است و از این رو کاربرد عملی زیادی پیدا نمی کند.

 

موتور الکتریکی 12 ولت

موتورهای 12 ولت

موتورهای الکتریکی 12 ولت DC ، موتورهایی ارزان و کوچک هستند، اما به اندازه کافی قدرتمند می باشند تا بتوان از آنها در کاربردهای مختلف استفاده کرد. یکی از ویژگی های موتور 12 ولت DC ولتاژ کاری آن است. هنگامی که یک باتری موتور DC را تغذیه می کند، به طور کلی ولتاژ کاری پایین ترجیح داده می شود؛ زیرا سلول های کمتری برای رسیدن به ولتاژ مشخص شده مورد نیاز هستند. با این حال، در ولتاژهای بالا و برای به حرکت درآوردن یک موتور، دستگاه های الکترونیکی به طور کلی کارآمدتر هستند. اگرچه عملکرد با ولتاژ کمتر از 1.5 ولت که تا 100 نیز افزایش پیدا می کند امکان پذیر است، اما معمول ترین آنها موتور 12 ولت DC ، موتور 6 ولت DC و موتور 24 ولت DC هستند. سایر مشخصات کلیدی یک موتور 12 ولت DC عبارتند از: گشتاور، سرعت، جریان و قدرت.

به طور معمول، موتورهای 12 ولت DC بدون جاروبک یا اصطلاحا brushless هستند و می توانند بدون استفاده از جاروبک برای به حرکت در آوردن جریان الکتریکی کار کنند. از سوی دیگر، موتورهای جاروبک دار یا اصطلاحا brushed به دلیل طراحی پیچیده تر می توانند با مشکلات احتمالی مواجه شوند. طراحی موتور بدون جاروبک 12 ولت DC بیشتر این مشکلات را حل می کند. بخش های اصلی یک موتور 12 ولت بدون جاروبک DC عبارتند از یک آهنربای دایمی روتور خارجی، یک سیم پیچ یا سه سیم پیچ. لوازم جانبی چنین موتوری نیز می ;توانند الکترونیک درایو و نوعی سنسور باشند. موتورهای بدون جاروبک 12 ولت DC به جای استفاده از جاروبک برای حرکت جریان الکتریکی، جریان را از طریق یک سنسور که معمولا با نام سنسور اثر هال نیز شناخته می شود، منتقل می کنند.

 

موتور بدون جاروبک

 

موتور بدون جاروبک

موتور بدون جاروبک نوعی موتور DC ( موتور BL یا موتور BLDC) است که به عنوان موتور کموتاسیون الکترونیکی ( موتور EC یا ECM) نیز شناخته می شود و می توان آن را یک موتور DC سنکرون نیز نامید. این موتور با بهره گیری از نیروی الکتریکی جریان مستقیم، از یک کنترل کننده الکترونیکی برای روشن کردن جریان های DC به سیم پیچ ها استفاده می ;کند. سپس میدان مغناطیسی پدید می آید که با موفقیت در فضا می چرخد و روتور آهنربای دایمی نیز با دنبال کردن آن می چرخد. کنترل کننده دامنه و فاز پالس، جریان DCرا برای کنترل گشتاور و سرعت موتور تنظیم می‌کند. این مکانیسم کنترلی جایگزینی برای جاروبک ها یا کموتاتورهای مکانیکی است که در بسیاری از موتورهای الکتریکی معمولی استفاده می شود.

ساخت یک موتور DC بدون جاروبک معمولا شبیه به یک موتور DC آهنربای دایم است، اما می تواند یک موتور ناهمزمان/القایی یا موتور رلوکتانس سوئیچ نیز باشد. همچنین ممکن است در این موتور از آهنربای نئودیمیوم استفاده شود و از نوع بیرون دونده (روتور استاتور را احاطه کند)، درون دونده (استاتور استاتور را احاطه کند) یا محوری (دارای استاتور و روتور موازی و مسطح) باشد.

از میان مزایای موتورهای بدون جاروبک نسبت به موتورهای جاروبک دار می توان به سرعت بالا، نسبت توان به وزن بالا، کنترل گشتاور و سرعت آنی (rpm) ، عدم نیاز نگهداری مرتب و راندمان بالا اشاره کرد. موتورهای بدون جاروبک در لوازم جانبی کامپیوتر (چاپگرها، درایوهای دیسک)، دستگاه های برق قابل حمل و وسایل نقلیه مختلف استفاده می شوند. در ماشین های لباسشویی امروزی، موتورهای بدون جاروبک امکان تعویض گیربکس و تسمه های لاستیکی با استفاده از طراحی مستقیم درایو را فراهم کرده اند.

 

موتور پله ای

موتورهای پله ای

موتور پله ای که به آن استپر موتور نیز گفته می شود، یک موتور DC بدون جاروبک است که یک دور کامل را به تعدادی پله معادل تقسیم می کند. ممکن است به موتور دستور داده شود تا زمانی که موتور برای استفاده از نظر سرعت و گشتاور اندازه مناسبی پیدا کند، در یکی از پله های مساوی و بدون استفاده از حسگر موقعیتی برای بازخورد تغییر کند و ثابت بماند.

موتورهای DC جاروبک زمانی که ولتاژ مستقیم روی پایانه های آن ها وارد می شود، به طور پیوسته می چرخند. موتور پله‌ای به دلیل ویژگی آن در تبدیل زنجیره ای از پالس های ورودی امواج مربعی، مشهور است که امکان حرکت تدریجی دقیق در نقطه چرخش شفت را دارد و هر پالس شفت را در یک زاویه ثابت می چرخاند.

موتورهای پله ای دارای آهنرباهای الکترومغناطیس دندانه دار متعددی هستند که به عنوان استاتور در اطراف روتور مرکزی قرار می گیرند. روتور نیز به شکل یک قطعه آهنی چرخ دنده ;ای شکل است. برق آهنرباها نیز توسط یک میکروکنترلر یا یک مدار راننده خارجی تغذیه می شود.

در ابتدا برای اینکه شفت بچرخد، یک آهنربای الکتریکی نیرو می گیرد و دندانه های چرخ دنده را به صورت مغناطیسی جذب می‌کند. هنگامی که دندانه ها با آهنربای الکتریکی اولیه تراز شدند، نسبت به آهنربای الکتریکی بعدی به طور حاشیه ای آفست می شوند. بدین ترتیب وقتی که آهنربای الکریکی اولیه خاموش و آهنربای الکتریکی بعدی روشن می شود، چرخ دنده کمی می چرخد تا با آهنربای بعدی هماهنگ شود. سپس این فرایند تکرار می شود.

 

هر یک از این چرخش ها یک گام یا استپ نامیده می شود که یک عدد صحیح است و تعداد مراحل یک چرخش کامل را تکمیل می کند. بنابراین، چنین موتوری می تواند به اندازه یک زاویه دقیق بچرخد. از موتورهای پله ای در کاربردهای زیر استفاده می شود:

  • ماشین‌آلات تولیدی
  • درایوهای دیسک نوری (درایوهای Blu-ray و DVD و غیره)
  • تجهیزات پزشکی
  • چاپگرهای لیزری
  • ابزارهای تحلیلی آزمایشگاهی
  • دوربین‌های دیجیتال
  • دستگاه‌های خودپرداز
  • دستگاه فروش خودکار
  • دستگاه‌های بازی
  • دستگاه‌های فروش بلیط
  • دستگاه‌های کپی
  • روبات‌ها

موتورهای جریان متناوب یا AC

موتور AC یک موتور الکتریکی است که با جریان متناوب (AC) کار می کند. این موتورها به طور کلی از دو بخش اصلی تشکیل می شوند که عبارتند از: یک استاتور بیرونی با سیم پیچ هایی که توسط یک جریان متناوب برای ایجاد یک میدان مغناطیسی چرخان فعال می شود و یک روتور داخلی متصل به شفت که دومین میدان مغناطیسی چرخشی را ایجاد می کند. میدان مغناطیسی روتور را می توان با آهنرباهای دایمی یا سیم پیچ های الکتریکی AC یا DC ایجاد کرد. موتورهای خطی AC محبوب کمتری دارند نیز بر اساس قوانینی مشابه با موتورهای دوار عمل می کنند. تفاوت آنها این است که اجزای متحرک و ثابت خود را در یک خط مستقیم قرار می دهند و به جای چرخش، حرکت خطی ایجاد می کنند.

دو نوع اصلی موتورهای AC موتورهای سنکرون و موتورهای القایی هستند. موتور القایی یا ناهمزمان همیشه به یک واریانس کوچک در سرعت بستگی دارد. این واریانس میان سرعت محور روتور و میدان مغناطیسی در حال چرخش استاتور به نام اسلیپ تعریف می شود که جریان روتور را در سیم پیچ AC روتور القا می ;کند. بنابراین، موتور القایی نمی تواند گشتاوری نزدیک به سرعت سنکرون ایجاد کند؛ یعنی در وضعیتی که اسلیپ (القایی) متوقف یا نامرتبط می شود. در مقام مقایسه می‌توان گفت موتور سنکرون برای عملکرد به القای اسلیپ وابسته نیست و در عوض از قطب های مغناطیسی، آهنرباهای دایمی یا یک سیم پیچ روتور برانگیخته جداگانه استفاده می کند.

 

موتور الکتریکی جریان متناوب یا AC

موتور سنکرون گشتاور رتبه بندی شده خود را با سرعت دقیق سنکرون ایجاد می کند. مکانیزم موتور سنکرون مجهز به روتور دوبل و بدون‌جاروبک، دارای یک سیم پیچ روتور برانگیخته جداگانه است که به قوانین جریان القای اسلیپ بستگی ندارد. موتور دوبل بدون جاروبک، یک موتور سنکرون است که می تواند دقیقا در فرکانس منبع تغذیه کار کند. انواع دیگر موتورها شامل موتورهای جریان گردابی و ماشین آلات جابجایی مکانیکی DC و AC هستند که سرعت آنها به اتصال سیم پیچ و ولتاژ بستگی دارد.

موتورهای الکتریکی یک اسب بخار

اسب بخار یا HP یک واحد استانداردی است که برای بیان میزان مصرف انرژی مکانیکی استفاده می شود. سطح توان یک اسب بخار تقریبا برابر با 746 وات یا 0.746 کیلو وات است. با اینکه اسب بخار و کیلووات را می توان به واحدهای مشابه تبدیل کرد، اما اسب بخار در بیشتر مواقع برای بیان قدرت مکانیکی استفاده می شود.

یکی از نکات مهم این است که پلاک های تعبیه شده روی انواع موتورهای الکتریکی، قدرت خروجی آنها را نشان می دهند نه توان ورودی آنها را. در واقع این توان خروجی در شفت است؛ نه نیرویی که برای به حرکت درآوردن موتور تامین می شود. این توان خروجی به طور کلی بر حسب وات یا کیلووات نشان داده می شود. موتورهای الکتریکی یک اسب بخار می توانند از نوع موتورهای AC یا موتورهای DC باشند. این نوع موتورها معمولا در وسایل نقلیه یا قایق های برقی یافت می شوند.

 

موتور الکتریکی دو اسب بخار

موتورهای الکتریکی دو اسب بخار

موتورهای الکتریکی دو اسب بخار نیز درست مانند موتورهای الکتریکی یک اسب بخار، به همان روش با در شفت خود توان ایجاد می کند. اگر بخواهیم بر حسب کیلووات بگوییم، این توان حدود 1.49 کیلووات است که می تواند از نوع DC یا AC (تک فاز یا سه فاز) باشد. از موتور الکتریکی دو اسب بخار برای تغذیه پروانه های قایق و فن های خنک کننده صنعتی یا به عنوان موتور القایی استفاده می شود.

موتورهای سه فاز

موتورهای سه فاز از نوع موتورهای AC هستند و نمونه دقیقی از موتورهای القایی می باشند که به آنها موتور ناهمزمان یا آسنکرون نیز می گویند. این موتورها از سه بخش اصلی تشکیل شده اند: روتور، استاتور و محفظه. استاتور متشکل از دنباله ای از لایه های آلیاژ فولادی است که با سیم به یکدیگر متصل می شوند تا سیم پیچ های القایی را تشکیل دهند، به این ترتیب که برای هر فاز منبع انرژی یک سیم پیچ در نظر گرفته می شود. هر سیم پیچ استاتور توسط یک منبع برق سه فاز تغذیه می شود.

روتور نیز شامل میله های فلزی و سیم پیچ های القایی است که برای ایجاد یک مدار به یکدیگر متصل شده اند. روتور شفت موتور را احاطه کرده و این موتور است که برای تولید انرژی مکانیکی خروجی موتور می چرخد. بدنه موتور یک روتور را با شفت خود روی مجموعه ای از یاتاقان ها نگه می دارد تا اصطکاک شفت گردان را کاهش دهد. پوشش دارای کلاهک های انتهایی است که پایه های بلبرینگ را نگه می دارد و حاوی یک فن است که به شفت متصل است و با چرخش شفت می چرخد.

 

موتور سه فاز

فن چرخان هوای محیط را از بیرون محفظه می کشد و از طریق روتور و استاتور آن را مجبور می کند تا قطعات موتور را خنک کند و گرمایی را که در بسیاری از کویل ها از مقاومت سیم پیچ ایجاد می شود، دفع کند. پوشش معمولا دارای پره های مکانیکی بلندی در خارج است که گرما را بیشتر به هوای بیرونی پخش می کند. درپوش انتهایی نیز مکانی برای قرار دادن شبکه های الکتریکی برای منبع سه فاز به موتور ارائه می دهد.

موتورهای تک فاز

موتور تک فاز یک ماشین دوار با نیروی الکتریکی است که می تواند انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند. این موتور الکتریکی با استفاده از یک منبع تغذیه تک فاز کار می کند و دو نوع سیم در آنها وجود دارد: فاز و نول. توان این نوع موتور الکتریکی می تواند به 3 کیلو وات برسد و ولتاژ ورودی می تواند متفاوت باشد. این موتور الکتریکی فقط یک ولتاژ متناوب دارد و مدار آن با دو سیم کار می کند و جریان AC که از آنها عبور می کند همیشه ثابت است. در بسیاری از موارد این موتورها، دستگاه هایی کوچک با گشتاور پایین هستند.

با این حال، برخی از موتورهای تک فاز می‌توانند تا 10 اسب بخار نیز توان داشته باشند و قادر هستند با اتصالات تا 440 ولت نیز کار کنند. البته این نوع موتور الکتریکی میدان‌های مغناطیسی چرخشی تولید نمی‌کند، بلکه فقط می‌تواند یک میدان متناوب تولید کند، به این معنی که برای راه‌اندازی به یک خازن نیاز دارند. نگهداری و تعمیر موتورهای تک فاز ساده و مقرون به صرفه است. این نوع موتور بیشتر در ادارات، فروشگاه‌ها، منازل و شرکت‌های کوچک غیر صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. محبوب‌ترین کاربردهای موتور تک فاز عبارتند از تهویه مطبوع خانگی و تجاری، لوازم خانگی و سایر لوازم مانند دریل، سیستم‌های تهویه مطبوع و سیستم‌های بسته و باز کردن درب گاراژ.

 

موتور الکتریکی صنعتی

موتورهای الکتریکی صنعتی

موتورهای الکتریکی صنعتی، توان الکتریکی را به نیروی مکانیکی تبدیل می کنند. موتورهای صنعتی نیروی چرخشی یا خطی تولید می‌کنند. اگرچه انواعی از موتورهای صنعتی وجود دارند که با منابع جریان DC تغذیه می شوند، اما در بیشتر موارد انرژی خود را از منابع جریان متناوب (AC) مانند شبکه برق یا ژنراتورها می گیرند. اجزای اصلی موتورهای الکتریکی صنعتی عبارتند از روتور (آرمیچر)، استاتور، شکاف هوا، سیم پیچ (کویل) و کموتاتور. انواع موتورهای مورد استفاده در موتورهای صنعتی عبارتند از: سنکرون DC ، سنکرون AC و القایی AC ( آسنکرون).

سروو موتورها

سروو موتور یک محرک خطی یا محرک چرخشی است که کنترل دقیق موقعیت خطی یا زاویه ای، شتاب و سرعت را امکان پذیر می کند. این مجموعه شامل یک موتور مناسب همراه با یک سنسور برای بازخورد موقعیت است. سروو موتور به یک کنترلر نسبتا پیچیده نیز نیاز دارد که معمولا یک دستگاه اختصاصی است که به ویژه برای استفاده در سروو موتورها طراحی شده است.

البته باید به این نکته نیز اشاره کرد که هر چند نام سروو موتور بیشتر برای بیان یک موتور مناسب برای استفاده در یک سیستم کنترل حلقه بسته استفاده می شود، اما سروو موتورها دسته دقیقی از موتورهای الکتریکی نیستند. از سرو موتورها بیشتر در کاربردهایی مانند ماشین آلات CNC ، روباتیک و اتوماسیون در فرایند ساخت استفاده می شود.

نوع موتور مورد استفاده برای سروو موتور مهم نیست و می توان از انواع مختلفی برای آن استفاده کرد. در ابتدایی ترین حالت، در سروو موتورها از موتورهای DC جاروبک (آهنربای دایمی) به دلیل هزینه کم و سادگی آنها استفاده می شود. سروو موتورهای صنعتی کوچک معمولا موتورهای بدون جاروبکی هستند که به صورت الکترونیکی جابجا می شوند.

 

سروو موتور

برای سروو موتورهای صنعتی بزرگ، معمولا از موتورهای القایی AC استفاده می شود که در مواقعی با درایوهای فرکانس متغیر(VFD) امکان کنترل سرعت را فراهم می کنند. برای رسیدن به حداکثر میزان عملکرد در بسته های فشرده، از موتورهای AC بدون جاروبک مجهز به آهنرباهای دایمی استفاده می شود که در واقع نسخه های بزرگتر موتورهای DC بدون جاروبک هستند.

موتورهای خطی

موتورهای الکتریکی خطی دارای یک استاتور و موتور هستند که نیروی خطی در طول دستگاه تولید می کنند. بر خلاف مدل های استوانه ای، این موتورها یک بخش فعال صاف دارند که دارای دو سر است. لازم به ذکر است که موتورهای الکتریکی خطی معمولا سریع تر و دقیق تر از موتورهای چرخشی عمل می کنند.

تفاوت موتورهای الکتریکی و ژنراتورها

با اینکه 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 برعهده دارند. 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 می تواند نشان دهد یک موتور الکتریکی می تواند به عنوان یک ژنراتور نیز عمل کند. به طور طبیعی، با توجه به روش های مختلف استفاده از این دو نوع ماشین، آنها همیشه به طور جداگانه توسعه یافته اند.

 

موتورهای الکتریکی

خلاصه ای از انواع موتورهای الکتریکی

همانطور که اشاره شد، موتورهای الکتریکی بسته به نوع جریانی که استفاده می کنند، طراحی سیم پیچ ها و همچنین روش تولید میدان مغناطیسی به اشکال مختلفی تولید می شوند. بر این اساس، می توان این موتورها را به روش های مختلف دسته بندی کرد. جدول زیر ویژگی های سه نوع اصلی موتور الکتریکی را نمایش می دهد:

 

دسته

زیردسته

ساختار

مکانیزم درایو

روتور

استاتور

موتور DC

موتور دی سی با جاروبک

کموتاتور سیم پیچ

جاروبک‌های آهنربای دایمی

مستقیما توسط منبع تغذیه و DC هدایت می شود

موتور دی‌سی بدون جاروبک

آهنربای دایم

سنسور موقعیت سیم پیچ

منبع تغذیه DC و مدار درایو

موتور AC

موتور القایی قفس سنجابی خازن تک فاز

نوار هسته

سیم پیچ

توسط منبع تغذیه AC تک فاز هدایت می شود. به خازن نیاز دارد

موتور القایی قفس سنجابی سایه‌دار تک فاز

نوار هسته

سیم پیچ از نوع سایه دار یا shading

توسط منبع تغذیه AC تک فاز هدایت می شود. به خازن نیاز دارد

موتور القایی قفس سنجابی سه فاز

    نوار هسته

سیم‌پیچ سه فاز

توسط منبع تغذیه AC تک فاز هدایت می شود

موتور پله‌ای

موتور پله‌ای آهنربای دایم (PM)

آهنربای دایمی

سیم‌پیچ

منبع تغذیه DC و مدار درایو

استپ موتور با رلوکتانس متغیر (VR)

هسته

سیم‌پیچ

منبع تغذیه DC و مدار درایو

استپر موتور هیبریدی

آهنربای دایمی

هسته

سیم پیچ

منبع تغذیه DC و مدار درایو

 

نکات مهم در هنگام انتخاب موتورهای الکتریکی

بسته به کاربردی که قرار است موتور الکتریکی در آن به ایفای نقش بپردازد، ملاحظاتی در انتخاب موتور الکتریکی وجود دارند که باید آنها را مد نظر قرار داد. برخی از مهم‌ترین نکات در هنگام انتخاب انواع موتورهای الکتریکی عبارتند از:

ولتاژ: باید ببینید که آیا دسترسی به پریز دیواری وجود دارد یا این که عملکرد محصولی با باتری نیز کفایت می کند. اگر یک پریز دیواری در دسترس باشد، استاندارد ولتاژ برای مصارف صنعتی می تواند 230VAC یا بیشتر باشد

فرکانس: موتورها برای محصولات داخل ایران با فرکانس 50 هرتز کار می کنند.

سرعت: آیا لازم است موتور الکتریکی در یک محدوده سرعتی خاص کار کند؟ اگر سرعت های قابل تنظیم یا دقیقی در نظر دارید، شاید لازم باشد در کنترل موتور تغییراتی انجام شوند.

گشتاور: باید ببینید که برای کاربرد شما چه مقدار گشتاور اولیه مورد نیاز است. آیا گشتاور مورد نیاز موتور در طول دوره کارکرد موتور تغییر می‌کند؟ در چنین شرایطی بهتر است بدترین حالت مقدار گشتاور در نظر گرفته شود

توان: هنگام ارائه مشخصات، باید مشخص شود که آیا موتور با حداکثر توان کار می کند یا خیر

چرخه کارکرد: دانستن چرخه کارکرد موتور می تواند بسیار مفید باشد. باید مشخص کنید که آیا قرار است موتور الکتریکی به طور مداوم کار کند به طوری که موتور به دمای کامل کاری برسد یا اینکه برای خنک شدن کامل موتور بین چرخه ها، بازه های کوتاهی نیز در نظر دارید. موتورهایی که به صورت ناپیوسته کار می کنند، گاهی اوقات مجهز به موتورهای کوچک با گشتاور و سرعت یکسانی هستند که به طور مداوم کار می کنند

 

موتور الکتریکی

نکات مهم برای نگهداری از موتورهای الکتریکی

تعمیر و نگهداری و هزینه های آتی را می توان بهتر پیش بینی و برنامه ریزی کرد. یک برنامه تعمیر و نگهداری پیشگیرانه برای موتور الکتریکی، می‌تواند تضمین کننده عملکرد قابل اعتماد و طولانی مدت این تجهیزات باشد. تقریبا تمام دستگاه های برقی از جمله انواع موتورهای الکتریکی نیاز به بازرسی و نگهداری برنامه ریزی شده دارند. بدین ترتیب می‌توان مطمئن شد که تجهیزات الکتریکی همیشه در شرایط کاری مناسبی قرار دارند. نکات مهم در ارتباط با نگهداری از موتورهای الکتریکی عبارتند از:

روغن‌کاری: یک موتور برای کار در حداکثر سطح عملکرد به روغن کاری نیاز دارد. با این حال، روغن‌کاری بیش از حد ممکن است منجر بروز به مشکلات داخلی شود. البته حجم مورد نیاز روغن برای هر موتور الکتریکی متفاوت است. انجام روغن کاری خیلی زود یا خیلی دیر نیز ممکن است منجر به پارگی و سایش زودرس شود.

بازرسی بلبرینگ: پارگی و فرسودگی از مشکلات رایج در یاتاقان های موتور الکتریکی است. بنابراین طبیعی است که هر از چند گاهی شاهد ایجاد مشکل در آنها باشیم. برای جلوگیری از فرسودگی پیش از موعد یاتاقان ها، ابتدا باید اطمینان حاصل کرد که موتور به درستی تراز شده است. ناترازی ممکن است فشار قابل توجهی بر یاتاقان ها وارد کند. همچنین روان کننده های نامناسب نیز می توانند باعث فرسودگی یاتاقان ها زودتر از زمان لازم شوند. یکی از نشانه های رایج خرابی بلبرینگ، گرم شدن بیش از حد موتور است.

کاهش یا حذف ارتعاشات: هر موتور تا حدی لرزش دارد، اما ارتعاش بیش از حد ممکن است باعث آسیب شود. در لحظه ای که موتور بیش از حد معمول ارتعاش می کند، باید خاموش شود. دلیل این مساله معمولا ناهماهنگی مکانیکی، یاتاقان آسیب دیده یا کشش بیش از حد تسمه است.

بازرسی روتور و استاتور: استاتور و روتور قطعات مهم موتور هستند. هرگونه شکاف در اطراف این قسمت ها باید اندازه گیری شود. البته کلیرانس قطر ممکن است بسته به موتور الکتریکی و یاتاقان ها متفاوت باشد.

 

موتورهای الکتریکی

انتخاب انواع موتورهای الکتریکی به کاربرد مورد نظر بستگی دارد

موتورهای الکتریکی وسایلی هستند که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. کارکرد بیشتر این موتورها از طریق برهمکنش میدان مغناطیسی موتور و جریان الکتریکی در یک سیم پیچ کار است تا نیرویی را به شیوه گشتاور وارد شده به شفت موتور تولید کنند. مهم‌ترین قسمت های یک موتور الکتریکی را روتور و استاتور تشکیل می دهند. همچنین موتورهای الکتریکی می توانند با جریان متناوب یا مستقیم انرژی بگیرند. علاوه بر این، انواع مختلفی از موتورهای الکتریکی از جمله موتورهای القایی، سروو، سه فاز و صنعتی وجود دارند. این موتورها در وسایل نقلیه الکتریکی، تهویه مطبوع، کشتی ها و ماشین های هیدرولیک مورد استفاده قرار می گیرند.

شرکت دانش بنیان همیار مکانیک کوشا سازنده پله رو نفربر ، پله رو ویلچربر، جرثقیل بیمار و سایر تجهیزات توانبخشی در ایران است. ما در همیار مکانیک کوشا با بهره گیری از متخصصین ایرانی و الگوبرداری از تازه ترین فناوری های جهان به شما کمک می کنیم تا نیازهای توانبخشی برای مجموعه مورد نظر خود را با بهترین کیفیت و مناسب ترین قیمت برطرف کنید.

 

سوالات متداول

موتور الکتریکی دستگاهی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند.

هسته آرمیچر به نگه داشتن سیم پیچ آرمیچر در جای خود کمک می‌کند و یک نوع پشتیبانی مکانیکی نیز به همراه دارد.

سه دسته اصلی موتورهای الکتریکی عبارتند از: موتورهای جریان مستقیم یا DC ، موتورهای جریان متناوب یا AC و موتورهای پله ای

ژنراتور وسیله‌ای است که کار مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند.

از میان کاربرد انواع موتورهای الکتریکی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: پمپ‌های آب، درایوهای دیسک سخت، ماشین‌های لباسشویی و تجهیزات صنعتی.
مطالب مشابه