الکتروموتور یا موتور الکتریکی (Electric Motor)
با انواع الکتروموتور و کاربردهای گسترده آن آشنا شوید
الکتروموتور نوعی ماشین است که انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. در واقع آن دسته از ماشین های الکتریکی دوار که انرژی الکتریکی را دریافت کرده و تبدیل به انرژی مکانیکی می کنند، الکتروموتور نامیده می شوند. امروزه، محور اصلی تمام صنایع الکتروموتورها پمپ آب دو اسب هستند.
بصورت کلی، پمپ آب 3 اسب 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. همه‌ی الکتروموتورها از یک اصل برای تولید حرکت استفاده می‌کنند و آن اصل مغناطیس می‌باشد (قطبهای هم نام آهنربا یکدیگر را دفع می‌کنند و قطبهای غیر هم نام یکدیگر را می‌ربایند).
حداکثر پمپاژ آب ، قاعده کلی این است که وقتی یک ماده حامل جریان الکتریکی تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال م. میدان اعمال میگردد. بیشتر موتورهای الکتریکی دوار هستند. در یک Electric Motor بخش دوار که معمولا داخل الکتروموتور است، روتور و بخش ثابت، استاتور نام دارد.برخی از الکتروموتورها را می‌توان بعنوان ژنراتور مورد استفاده قرار داد. به الکتروموتور و ژنراتور ماشین الکتریکی گفته میشود.
Electric Motor ها در صنایع کاربرد فراوان دارند. از Electric Motor در صنایع دریایی، صنایع هیدرولیک، صنعت سیمان، صنعت فولاد، فن‌های صنعتی، دمنده، ابزار‌های برقی، وسایل خانگی، ابزار‌های قدرت و دیسک درایو‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. 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 می گویند . در یک موتور الکتریکی ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیروی است که توسط میدان مغناطیسی ایجاد ایجاد شده در استاتور است به حول محور خود می چرخد هر Electric Motor بر اساس ساختارش توسط برق جریان مستقیم DC و یا جریان متناوب AC تغذیه می گردد.
انواع الکتروموتور
این موتورها به دو دسته جریان مستقیم و جریان متناوب تقسیمم میشوند که هر کدام دارای انواع مختلف می باشند.
- انواع موتور های الکتریکی جریان مستقیم
الکتروموتور جریان مستقیم سری (Series)
Electric Motor های DC سری دارای گشتاور راه انداز بالا بوده و از این رو در صنایعی که به گشتاور راه اندازی بالا نیازاست مانند جرثقیل ها ، بالابرهیدرولیک ، پرس ها ی ضربه ای، آسانسور مورد استفاده قرار می گیرد.
همچنین از این نوع Electric Motor در لوکوموتیوهای شهری (مترو و تراموا) استفاده می شود که به آن اصطلاحا موتور کششی یا اصطکاکی (Traction Motor) گفته می شود.
الکتروموتور جریان مستقیم موازی یا شانت (Shunt)
الکتروموتور های 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.
الکتروموتور سری – موازی (کمپوند) جریان مستقیم
در الکتروموتورهای کمپوند خصوصیات موتور سری و شانت وجوددارد و شامل دو دسته هستند.
1. الکتروموتور DC کمپوند اضافی :
این نوع Electric Motor 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 بارقرارمی گیرد.
در صنایع مختلف معمولا به جای استفاده از Electric Motor کمپوند اضافی که طراحی آن شبیه الکتروموتور های سری است استفاده می شود.
- الکتروموتور DC کمپوند نقصانی :
دربارهای 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.
انواع الکتروموتور جریان متناوب
Electric Motorهای الکتریکی AC به انواع الکتروموتور سنکرون (Synchronous) و الکتروموتور آسنکرون (Asynchronous) تقسیم میشوند؛ که این‌ها نیز دارای انواع می‌باشند.
موتور آسنکرون یا القایی
موتور آسنکرون به موتوری می گویند که سرعت رتور با سرعت میدان استاتور متفاوت باشد، بیشتر یا کمتر و به دلایل زیر بیشترین کاربرد را در صنعت ( کارخانه ها ) و لوازم خانگی دارند.
انواع موتور های آسنکرون یا القایی
۱- موتور آسنکرون با روتور قفسه سنجابی
۲- موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی شده
اساس کار الکتروموتور های القایی
مانند بیشتر انواع Electric Motor، یک Electric Motor القایی AC، یک قسمت ثابت بیرونی به نام استاتور و یک قسمت متحرک که در میان آن میگردد به نام روتور دارد، که میان ایندو یک فاصله هوایی دقیق و کارشناسی شده وجود دارد. به طور مجازی همه موتورهای الکتریکی از میدان مغناطیسی دوار برای گرداندن روتورشان استفاده می‌کنند. یک الکتروموتور سه فاز القایی AC تنها نوعی است که در آن میدان مغناطیسی دوار به طور طبیعی بوسیله استاتور به علت خاصیت سه فاز بودن منبع تغذیه آن تولید میشود.
در حالی که Electric Motor های DC به وسیله‌ای الکتریکی یا مکانیکی برای تولید این میدان دوار نیاز دارند. یک الکتروموتور القایی AC تک فاز نیازمند یک وسیله الکتریکی خارجی برای تولید این میدان مغناطیسی دوار است. در درون هر موتور دو سری آهنربای مغناطیسی تعبیه شده‌است. در یک Electric Motor القایی AC یک سری از مغناطیس شونده‌ها به خاطراینکه تغذیه AC به سیم پیچهای استاتور متصل است در استاتور تعبیه شده‌اند.
بخاطر طبیعت متناوب تغذیه ولتاژ AC بر اساس قانون لنز نیرویی الکترومغناطیسی به روتور وارد میشود (درست شبیه ولتاژی که در ثانویه ترانسفورماتور القا میشود). بنابر این سری دیگر از مغناطیس شونده‌ها خاصیت مغناطیسی پیدا می‌کنند و تعامل میان این مگنت‌ها انرژی چرخیدن یا تورک (گشتاور) را فراهم می‌آورد. در نتیجه محور Electric Motor در جهت گشتاو بوجود آمده چرخش می‌کند.
استاتور
استاتور از چندین لایه ورق نازک ار آلیاژ آهن و سیلیسیم ساخته شده‌است. این قطعات بصورت یک سیلندر تو خالی به هم منگنه و محکم شده اند(هسته استاتور) با شیارهایی که موازی یکدیگر ایجاد شده اند. سیم پیچهایی از سیم روکش دار در این شیارها جاسازی شده‌اند. هر گروه از کلافها با هسته‌ای که آن را فرا گرفته یک آهنربای مغناطیسی (با دو پل) را برای کار کردن با تغذیه AC شکل می‌دهد. تعداد قطبهای یک Electric Motor القایی AC به اتصال درونی کلافهای استاتوربستگی دارد. کلافهای استاتور مستقیماً به منبع انرژی الکتریکی متصل اند. آنها به صورتی متصل اند که با برقراری تغذیه AC یک میدان مغناطیسی چرخنده تولید میشود.
روتور
روتور از چندین ورق مجزای باریک فولادی که میانشان میله‌هایی از مس یا آلومینیم تعبیه شده ساخته شده‌است. در رایجترین نوع روتور (روتور قفس سنجابی) این میله‌ها در انتهای خود به صورت الکتریکی و مکانیکی بوسیله حلقه‌هایی به هم متصل شده‌اند. تقریباً ۹۰ درصد از Electric Motor های القایی دارای روتور قفس سنجابی می‌باشند و این به خاطر آن است که این نوع روتور ساختاری مستحکم و ساده دارد. این روتور از هسته‌ای چند تکه استوانه‌ای با محوری که شکافهای موازی برای جای دادن میله های رسانا درون آن دارد تشکیل شده‌است.
هر شکاف یک میله مسی یا آلومنیومی یا آلیاژی را شامل میشود. در این میله‌ها به طور دائمی بوسیله حلقه‌های انتهایی آنها یک مدار اتصال کوتاه برقرار است. چون این نوع مونتاژ درست شبیه قفس سنجاب است، این نام برای آن انتخاب شده‌است. میله های روتور دقیقاً با محور موازی نیستند. در عوض به دو دلیل مهم قدری اریب نصب میشوند. دلیل اول آنکه الکتروموتور با کاهش صدای مغناطیسی (برای آنکه از هارمونیکها در شکافها کاسته میشود)، بدون صدا کارکرده و دلیل دوم آن است که گرایش روتور به قفل کردن کمتر شود.
دندانه‌های روتور به خاطر جذب مغناطیسی مستقیم تلاش می‌کنند که در مقابل دندانه‌های استاتور باقی بمانند. این اتفاق هنگامی می‌افتد که تعداد دندانه‌های روتور و استاتور برابر باشند. روتور بوسیله یاتاقان هایی در دو انتهای محور روتور نصب میشود که یک انتهای محور در حالت طبیعی برای انتقال نیرو بلندتر از طرف دیگر گرفته میشود. ممکن است بعضی Electric Motor ها محوری فرعی در طرف دیگر(غیر از طرف منتقل کننده نیرو) برای اتصال دستگاههای حسگر وضعیت محور و سرعت داشته باشند.
بین استاتور و روتور شکافی هوایی موجود است. بعلت القای مغناطیسی انرژی از استاتور به روتور منتقل میشود. گشتاور تولید شده به روتور نیرو داده و سپس برای چرخیدن به آن نیرو وارد می‌کند. صرف نظر از روتور استفاده شده قواعد کلی برای دوران یکی است.
مشخصات الکتروموتور Electric Motor
مشخصاتي كه روي پلاك Electric Motor ها مينويسند براي استفاده بهينه در طراحي و راه اندازي صحيح بكار ميرود و شامل نكاتي ميشود كه گاهي بي توجهي به آن باعث بهره بري كمتر و خسارت به تجهيزات الكتريكی ميگردد .
لذا پلاك خواني الكترو موتورها كمك زيادي به طراح و راه انداز براي طراحی مدار مربوطه و انتخاب صحيح كنتاكتور و بي متال و … مينمايد .
مشخصاتی که روی پلاک ها نوشته می شوند به طور معمول عبارتند از :
No: شماره ساخته شده توسط كارخانه
Type:شامل كليه مشخصات فني الكترو موتور كه در كاتالوگ كارخانه موجود بوده و يا در مكاتبه با كارخانه بايد به آن اشاره شود:
A=حداكثر جريان مجاز الكترو موتور را نشان ميدهد كه ميزان جريان نبايد بيشتر از مقدار فوق و بلكه
هميشه الكترو موتور طوري انتخاب شود كه زير مقدار فوق كار كند.
V = ولتاژ كاري الكترو موتور ميباشد كه نبايد ولتاژ بيشتر و يا كمتر به سيم پيچهاي الكترو موتور اعمال گردد
۵۰ HZالكترو موتور بايد در فركانس ۵۰ هرتز كار كند (برق ايران)
۶۰ HZ الكترو موتور بايد در فركانس ۶۰ هرتز كار كند (فركانس برق برخي كشورها)
نكته: دور الكترو موتور ها با فركانس ارتباط دارد لذا الكتروموتوری كه در فركانس ۵۰ هرتز مثلا ۱۵۰۰ دور ميباشد همين الكترو موتور در فركانس ۶۰ دورش ديگر ۱۵۰۰ نيست .
R.P. M= نشان دهنده دور الكترو موتور در يك دقيقه در روي شقت خروجي ميباشد.
KW=مقدار توان الكترو موتور را نشان ميدهد.
نكته : اگر روي پلاك الكترو موتوری نوشته شده بود ۳۸۰/۲۲۰ V= معني ان اين است كه اين الكترو موتور در شبكه برق ۱۱۰ ولت كه برخي از كشورها استفاده ميشود بايد بصورت مثلث و در كشورهاي كه ولتاژ ۲۲۰ولت ( ولتاژ بين يك فاز و نول) دارند مثل ايران بايد بصورت ستاره بسته شود .
IP= ميزان حفاظت الكترو موتور در مقابل گرد و غبار و .. و طبق جدول زير ميباشد.
انواع حفاظتها طبق استاندارد دين ۴۰۰۵۰
P00= باز بدون حفاظت در مقابل تماس با اجسام خارجي و أب
P10= محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجي
P11= محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجي – محفوظ در مقابل اب
P20= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط بدون حفاظ در مقابل اب
P21= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط – ضد اب
Electric Motor چیست؟
الکتروموتور 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 دوارازدو 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 الکتروموتور ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیروی است که توسط میدان مغناطیسی ایجاد ایجاد شده در استاتور است به حول محور خود می چرخد هر الکتروموتور بر اساس ساختارش توسط برق جریان مستقیم DC و یا جریان متناوب AC تغذیه می گردد.
تعاریف و اصطلاحات موتور الکتریکی
جریان الکتریکی چیست :
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 الکتریکی :
اختلاف پتانسیل یا ولتاژ کمیتی است که باعث جاری شدن جریان در یک مدار بسته می شود و واحد آن ولت ( V ) و توسط ولتمتر که بصورت موازی در مدار بسته می شود اندازه گیری می شود.
آمپر چیست :
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.
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.
ولت چیست :
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)برحسب ولت (V) بیان می کنند.
جریان نامی چیست :
جریانی که یک دستگاه برقی 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 چیست :
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 .
وات چیست :
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.
میدان مغناطیسی چیست :
میدان الکتریکی در هر نقطه برابر نیروی وارد بر بارآزمون واحد q0 تعریف می شود . به بیان دیگر ، برای تعیین میدان الکتریکی (E) ما مقدار نیرو) (F را بر بار) q0 (تقسیم می کنیم .
اجزاء موتور الکتریکی یا الکتروموتور چیست ؟
۱٫ محور
۲٫ آهن ربا
۳٫ منبع برق DC
۴٫ آرمیچر
۵٫ ذغال هادی
۶٫ سوئیچ تغییر دهنده جهت برق
استاتور موتور چیست ؟
استاتور از چندین قطعه باریک آلومنیوم یا آهن سبک ساخته شده است.این قطعات بصورت یک سیلندر تو خالی به هم منگنه و محکم شده اند .
سیم پیچهایی از سیم روکش دار در این شیارها جاسازی شده اند.
هر گروه پیچه با هسته ای که آن را فرا گرفته یک آهنربای مغناطیسی (با دو پل) را برای کار کردن با تغذیه AC شکل می دهد.
تعداد قطب های یک موتور القایی AC به اتصال درونی پیچه های استاتوربستگی دارد.
پیچه های استاتور مستقیما به منبع انرژی متصل اند.
آنها به صورتی متصل اند که با برقراری تغذیه AC یک میدان مغناطیسی چرخنده تولید می شود.
روتور چیست ؟
روتور از چندین قطعه مجزای باریک فولادی که میانشان میله هایی از مس یا آلومنیوم تعبیه شده ساخته شده است.
در رایج ترین نوع روتور (روتور قفس سنجابی) این میله ها درانتهای خود به صورت الکتریکی و مکانیکی بوسیله حلقه هایی به هم متصل شده اند.
تقریبا ۹۰ درصد از موتورهای القایی دارای روتور قفس سنجابی می باشند و این به خاطر آن است که این نوع روتور ساختی مستحکم و ساده دارد.
این روتور از هسته ای چند تکه استوانه ای با محوری که شکافهای موازی برای جادادن رساناها درون آن دارد تشکیل شده است.
هر شکاف یک میله مسی یا آلومنیومی یا آلیاژی را شامل می شود.
در این میله ها به طور دائمی بوسیله حلقه های انتهایی آنها همچنان که در شکل دو مشاهده می شود مدار کوتاه برقرار است.
چون این نوع مونتاژ درست شبیه قفس سنجاب است , این نام برای آن انتخاب شده است.
میله ای روتور دقیقا با محور موازی نیستند در عوض به دو دلیل مهم قدری مایل نصب می شوند.
۱٫ موتور با کاهش صوت مغناطیسی بدون صدا کارکرده و برای آنکه از هارمونیک ها در شکاف ها کاسته شود.
۲٫ گرایش روتور به هنگ کردن کمتر شود.
دندانه های روتور به خاطر جذب مغناطیسی مستقیم (محض) تلاش می کنند که در مقابل دندانه های استاتور باقی بمانند.
این اتفاق هنگامی می افتد که تعداد دندانه های روتور و استاتور برابر باشند.