قلب تپنده اغلب وسایل الکتریکی مورد استفاده در زندگی مدرن امروزی، الکتروموتورها یا موتورهای الکتریکی می باشند. موتورهای الکتریکی به واسطه عملکرد متفاوت، در بسیاری از دستگاه ها و ماشین آلات خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. سیم پیچی درون موتورهای الکتریکی تحت تأثیر جریان الکتریکی، فعل و انفعالات خاصی انجام می‌دهد که در نهایت سبب تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی می‌گردد. این موتورهای کاربردی به تناسب منبع برق و میزان برق مصرفی در انواع AC، DC، تک فاز، دو فاز و سه فاز دسته بندی می‌شوند. موتور های الکتریکی از زمان تسلا تا به امروز دستخوش تغییرات بسیاری قرار گرفته اند اما پایه عملکرد آنها، تاثیرات میدان مغناطیسی و میدان الکتریکی درون سیم پیچ ها می باشد.
الکتروموتور چیست؟
الکتروموتور (Electric Motor) یا موتور الکتریکی، نوعی سازه الکتریکی است که کار آن تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است. عملکرد اغلب موتورهای الکتریکی به دلیل تقابل میدان مغناطیسی و میدان الکتریکی ایجاد شده در درون موتور است. در واقع ورود جریان الکتریکی به سیم پیچ های درون موتور سبب القای میدان مغناطیسی و تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی می‌گردد. این موتور ها به عنوان اجزای اصلی ماشین آلات صنعتی و بسیاری از لوازم و تجهیزات مورد استفاده در زندگی امروزی بسیار حائز اهمیت می باشند.
در واقع الکتروموتورها زمینه ی پیشرفت تکنولوژی را فراهم نموده اند. این موتور ها با اتصال به منابع برق متناوب مانند شبکه برق و ژنراتور برق و منابع برق مستقیم مانند باتری ها، به حرکت درمی آیند. قطعات اصلی تشکیل دهنده موتور الکتریکی شامل آهن ربا، منبع تغذیه موتور الکتریکی، سوئیچ، آرمیچر و زغال هادی می باشند. موتورهای الکتریکی بر اساس منبع تغذیه و میزان توان تقسیم بندی می‌شوند.
الکتروموتور چگونه کار می کند؟
نحوه کار الکتروموتورهای مختلف با یکدیگر متفاوت است، اما اساس کار همه ی آنها مشابه است. موتورهای الکتریکی از دو بخش اصلی به نام روتور و استاتور تشکیل شده اند. عملکرد موتور الکتریکی در واقع با عبور جریان الکتریکی از یک رسانا در وسط میدان مغناطیسی شکل می‌گیرد. میدان مغناطیسی موجود در موتور ها توسط آهنرباهای قوی یا سیم پیچی درون استاتور ایجاد می‌شود.
روتور در وسط قسمت استاتور قرار دارد، عبور جریان الکتریکی از میله های رسانای روتور سبب تولید میدان مغناطیسی جدید می‌شود و تقابل دو میدان مغناطیسی موجود، سبب چرخش روتور و ایجاد انرژی مکانیکی می‌گردد؛ بنابراین اساس کار موتور الکتریکی برآیند میدان های مغناطیسی و الکتریکی می باشد. تسلا به عنوان اولین نفری که با بهره گیری از میدان های مغناطیسی موتور الکتریکی تولید کرد، بسیار قابل احترام است.
ساختار الکتروموتور
الکتروموتورها این قطعات اعجاب انگیز از دو بخش اصلی استاتور و روتور تشکیل شده اند. استاتور در واقع یک سیلندر تو خالی فلزی از جنس آهن یا آلومینیوم است که سیم پیچ های روکش دار درون شیارهای آن نصب شده اند. با اتصال جریان برق و عبور الکتریسیته از سیم پیچ ها، میدان مغناطیسی قوی به وجود می آید.
روتور به عنوان بخش میانی موتورهای الکتریکی از میله های مسی یا آلومینیومی در میان قطعه های فلزی فولادی ساخته شده است. میله های روتور به دلایل فنی به صورت مایل نصب می‌شوند. روتورهای سنجابی به دلیل ساختار ساده و استحکام بالا، به عنوان کاربردی ترین روتور در موتور ها می باشند.
انواع الکتروموتور
دسته بندی الکتروموتورها با توجه به عوامل مختلفی چون ساختار اصلی، ساختار موتور، منبع تغذیه، کاربرد، حرکت خروجی و تعداد فاز صورت می‌پذیرد. در واقع موتورهای الکتریکی مختلفی متناسب با دستگاه ها و تجهیزات مختلف تهیه و طراحی شده اند که سبب کارایی بیشتر می‌گردد.
موتورهای الکتریکی با توجه به منبع تغذیه به دو نوع AC و DC تقسیم می‌شوند و امروزه اغلب موتورهای مورد استفاده از نوع AC هستند و به جریان متناوب متصل می‌شوند. این قطعات کاربردی در انواع تک فاز، دو فاز و سه فاز تولید می‌شوند که دارای جاروبک یا فاقد جاروبک نیز هستند. انواع موتورهای الکتریکی شامل موارد ذیل هستند.
- موتور موازی
- موتور القایی
- موتور کمپوند
- موتور سرخود (خود تحریک)
- موتور PMDC یا دائم مغناطیس
- موتور سنکرون
- موتور پله ای
- موتور دی سی فاقد جاروبک
- موتور القایی تک فاز
- موتور القایی دوفاز
- موتور یونیورسال
- موتور رلوکتانسی
الکتروموتور AC
الکتروموتورهای AC که به وسیله ی جریان الکتریکی متناوب کار می‌کنند، به انواع مختلف سنکرون، موتور القایی و موتور خطی تقسیم می‌شوند. این موتور ها اغلب در دینام لوازم خانگی و تجهیزات کوچک تعبیه می‌شوند. تفاوت عمده این موتورها با موتورهای DC، نوع جریان الکتریکی مورد استفاده است. برخی از ویژگی های موتورهای الکتریکی ای سی شامل؛ ساختار و طراحی ساده، قیمت مناسب، عدم نیاز به تعمیر و سرویس مداوم، کاهش هزینه های تعمیرات، کارایی آسان و به صرفه، دارای قابلیت تنظیم سرعت و گشتاور و اتصال به منبع تغذیه دائم می باشند.
موتورهای القایی از رایج ترین و پرمصرف ترین موتورهای AC مورد استفاده در کارگاه های تولیدی و صنعتی و صنایع می باشند. این موتور ها در تولید پمپ های مختلف، بالابرها، کمپرسور ها و دستگاه های صنعتی مختلف کاربرد دارند. این موتور ها با بهره گیری از موتورهای آسنکرون به تناسب موقعیت، تغییر سرعت می‌دهند و در دو طرح استاتور و روتور طراحی شده اند.
الکتروموتور DC
الکتروموتورهای DC که به جریان الکتریکی مستقیم متصل می‌شوند، اولین موتورهای الکتریکی بودند که در لوازم و تجهیزات برقی مورد استفاده قرار گرفتند. آرمیچر آهنربایی این موتور ها، جریان الکتریکی را مستقیما جذب می‌کند. قدرت بالا یکی از ویژگی های چشمگیر این موتور ها در صنایع می باشد.
مزایای این قطعات صنعتی شامل؛ نصب آسان، راه اندازی و کارایی آسان، قدرت بالا، بدون صدای بلند، بازدهی بالا، طول عمر مناسب، قابلیت کنترل گشتاور و سرعت و قابلیت اتصال به منبع تغذیه مختلف می باشد. یکی از عیوب بزرگ این موتور ها، هزینه ی بالای نگهداری و تعمیرات می باشد که سبب تحمیل هزینه های اضافی به کاربران می‌گردد. این موتور ها قطعه ی مناسبی برای جرثقیل، آسانسورها و انواع بالابرها می باشند. همچنین از این قطعه در تولید جارو برقی نیز بهره می‌گیرند.
انواع الکتروموتور تک فاز و سه فاز
الکتروموتورها یا دینام ها با توجه به کلاف سیمی موجود در استاتور ها به انواع تک و سه فاز تقسیم می شوند. بنا به اخبار مهندسی، موتورهای تک فاز در تجهیزات و لوازم برقی کوچک و خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حالیکه موتورهای سه فاز به دلیل بهره گیری از نوآوری های موجود، دارای توان و قدرت مناسبی برای تجهیزات صنعتی می باشند.
موتورهای تک فاز که به طور کلی AC هستند و به برق متناوب متصل می شوند شامل انواع تک فاز شکسته، تک فاز با استارت خازنی و تک فاز با خازن دائمی اسپلیت می باشند. موتورهای سه فاز پرقدرت شامل قفس سنجابی و قفس سنجابی اسپیلت رینگ می باشند. این موتور ها در لوکوموتیو ها بسیار کاربردی می باشند.
الکتروموتورهای صنعتی
الکتروموتورهای صنعتی و بزرگ با بهره گیری از تکنولوژی های روز دنیا نقش بسزایی در انجام امور صنعتی ایفا می‌کنند. این موتور ها در انواع تک فاز، سه فاز، ترمزدار و ضد انفجار طراحی و تولید شده اند. موتورهای تک فاز به دلیل قدرت و توان پایین اغلب در تجهیزات خانگی و اداری و مورد استفاده قرار می‌گیرند. موتورهای سه فاز نیز به علت توان بسیار بالا در تجهیزات صنعتی چون ماشین آلات کشاورزی و پمپ های مورد استفاده در صنایع کاربرد دارند. موتورهای ضد انفجار به دلیل ساختار مستحکم و عایق کاری حرفه ای، مناسب فضاهای خطرناک و در معرض حریق می باشند.
