موتور الکتریکی چیست؟ الکتروموتور چگونه کار میکند؟ کاربرد موتور الکتریکی چیست؟

الکترومورتور electromotor

موتور الکتریکی یا الکتروموتور توسط نیکولا تسلا پایه گذاری شد که در واقع نوعی ماشین است که انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. اغلب موتورهای الکتریکی دوار هستند. اما موتور خطی هم وجود دارند. موتورهای الکتریکی را می توان از طریق منابع جریان مستقیم (DC) یا از طریق منابع جریان متناوب (AC) تأمین کرد. در این مقاله قصد داریم توضیح جامعی در مورد موتور های الکتریکی بدهیم. پس با رها گیربکس همراه باشید. (رها گیربکس تولید کننده گیربکس صنعتی در اصفهان)

در ادامه توضیح خواهیم داد که موتور الکتریکی چیست؟ اجزای تشکیل دنده آن چیست؟ در موتور های الکتریکی تبدیل انرژی چگونه است؟  از موتور الکتریکی در کجا استفاده می شود؟ و همچنین الکتروموتور چگونه کار میکند؟

فهرست مقاله

موتور الکتریکی چیست؟

موتور الکتریکی یک ماشین الکتریکی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. بیشتر موتورهای الکتریکی از طریق برهم کنش بین میدان مغناطیسی موتور و جریان الکتریکی در سیم پیچ کار می کنند تا نیرو را به شکل گشتاور اعمال شده بر شافت موتور تولید کنند. انرژی موتورهای الکتریکی را می توان از طریق منابع جریان مستقیم (DC) ، مانند باتری ها ، وسایل نقلیه موتوری یا یکسوسازها ، یا از طریق منابع جریان متناوب (AC) مانند شبکه برق ، اینورترها یا ژنراتور های الکتریکی تأمین کرد. یک ژنراتور الکتریکی ا با موتور الکتریکی یکسان است ، اما با جریان معکوس قدرت کار می کند و انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

طبقه بندی موتور های الکتریکی

موتورهای الکتریکی را می توان با توجه به ملاحظاتی مانند نوع منبع تغذیه ، ساخت داخلی ، کاربرد و نوع حرکت خروجی طبقه بندی کرد. علاوه بر انواع متناوب در مقابل DC ، موتورها ممکن است با  برس یا بدون برس باشند ، ممکن است از فازهای مختلف باشند (یک فاز ، دو فاز یا سه فاز) و ممکن است هوا خنک یا مایع خنک باشد. موتورهای منظوره عمومی با ابعاد و مشخصات استاندارد ، قدرت مکانیکی مناسبی را برای استفاده های صنعتی فراهم می کنند. بزرگترین موتورهای الکتریکی برای پیشرانه کشتی ، فشرده سازی خطوط لوله و برنامه های ذخیره سازی پمپ با درجه بندی 100 مگاوات استفاده می شود. موتورهای الکتریکی در فن های صنعتی ، دمنده ها و پمپ ها ، ماشین آلات ، لوازم خانگی ، ابزارهای برقی و درایو های دیسک یافت می شوند. موتورهای کوچک را می توان در ساعت های الکتریکی یافت.

الکتروموتور ها چگونه کار میکنند؟

موتورهای الکتریکی نیروی خطی یا چرخشی (گشتاور) را ایجاد می کنند که برای حرکت برخی از مکانیسم های خارجی مانند فن یا آسانسور طراحی شده است. یک موتور الکتریکی به طور کلی برای چرخش مداوم ، یا برای حرکت خطی در یک فاصله قابل توجه نسبت به اندازه آن طراحی شده است. سلونوئیدهای مغناطیسی نیروی مکانیکی قابل توجهی تولید می کنند ، اما در یک فاصله عملیاتی قابل مقایسه با اندازه آنها. مبدل هایی مانند بلندگوها و میکروفون ها بین جریان الکتریکی و نیروی مکانیکی تبدیل می شوند تا سیگنال هایی مانند گفتار را تولید کنند.

الکتروموتور

موتورهای الکتریکی با موتورهای احتراق داخلی (ICE) مقایسه می شوند ، از نظر جسمی کوچکتر هستند ، قدرت بیشتری را ارائه می دهند ، از نظر مکانیکی ساده تر و ارزان تر هستند ، در حالی که گشتاور فوری و ثابت را در هر سرعت ارائه می دهند ، با پاسخگویی بیشتر ، بهره وری کلی بالاتر و تولید گرمای کمتر. با این وجود موتورهای الکتریکی به اندازه ICE در برنامه های تلفن همراه (به عنوان مثال اتومبیل و اتوبوس) راحت و معمول نیستند زیرا به یک باتری بزرگ و گران قیمت احتیاج دارند ، در حالی که ICE ها به مخزن سوخت نسبتاً کوچکی نیاز دارند.

 

انواع موتور الکتریکی چیست؟

  • موتور DC
  • موتوریونیورسال
  • موتور AC
  • موتور القایی
  • موتور قفس سنجابی
  • موتور با روتر پیچشی
  • موتور پله ای
  • موتور خطی

موتور های DC

موتور های DC همان موتور های جریان مستقیم هستند که زیر دسته موتور الکتریکی است. در این موتورها جریان مستقیم برق تبدیل به انرژی مکانیکی میشود. همه این الکتروموتور ها نیازمند یک مکانسیم هستند که جهت جریان را در آمریچر تغییر دهند. به این مکانیسم، کوموتاسیون می‌گویند. اکثر موتورهای DC حرکت چرخشی دارند، به جز موتورهای خطی که حرکت خطی دارند.

گشتاور موتور های  DC  بالاست و قابلیت تغییر بالایی دارند. همچنین در صنعت نیز بسیار مورد استفاده قرار میگیرند. برای تغییر سرعت میتوان از روش هایی مثل تغییر ولتاژ تغذیه‌ یا تغییر جریان سیم‌پیچ‌های موتور استفاده کرد. موتورهای DC با ابعاد کوچک در ابزارآلات برقی و لوازم برقی خانگی و با ابعاد بزرگ در آسانسورها، خودروهای الکتریکی، بالابرها و در کارخانه‌های نَوَرد لوله و فولاد استفاده می‌شوند. 

موتورهای یونیورسال

موتور یونیورسال، میتواند هم با  جریان متناوب (AC) و هم با جریان مستقیم (DC) کار می‌کند. یونیورسال در لغت به  معنای جهانی است و علت نام گذاری هم همین است که این موتور میتواند با هر دو نوع جریان برق کار کند. این موتور، در اصل یک موتور خود تحریک جریان مستقیم با سیم پیچ سری است که سیم پیچ استاتور به صورت سری به سیم پیچ روتور و به کموتاتور وصل شده‌است.
ساختار این الکتروموتور شبیه به موتور های جریان متناوت است ولی با تغییراتی که روی آن انجام شده میتواند با جریان متنواب نیز کار کند.  موتورهای یونیورسال گشتاور اولیه نسبتاً بالایی دارند که می‌تواند در سرعت بالا شروع به کار کند. وزن کمی دارند و نیز جمع‌وجور هستند. از این موتور در ابزار برق قابل حمل مثل دریل استفاده میشود.کنترل دور در این موتور نسبت به بقیه موتور ها ساده تر است.

موتورهای AC

موتور AC یک موتور الکتریکی است که توسط جریان متناوب (AC) به حرکت در می‌آید. موتور دارای یک استاتور بیرونی که به همراه سیم پیچ هایی با جریان متناوب برای تولید میدان مغناطیسی دوار است تشکیل شده است. همچنین برای ایجاد میدان مغناطیسی دوم از و یک روتور داخلی متصل به شفت خروجی استفاده شده است. میدان مغناطیسی روتور ممکن است توسط آهنرباهای دائمی، برجستگی رلوکتانس یا سیم پیچ های الکتریکی DC یا AC ایجاد شود.

موتورهای القایی

موتور های القایی از نوع آسنکرون یا همان غیر همزمان هستند. این موتور ها از نوع جریان  AC است که در آن جریان مورد نیاز از طریق القای الکترومغناطیسی به دست می‌آید. این الکتروموتور ها در سامانه های کنترل حرکت صنعتی به کار میروند. در تعریف دیگر میتوان گفتن همان ترانسفورماتورهای گردان هستند. زیرا هر دو بر اساس القا کار می کنند و با تفاوت که روتور در ان اتصال کوتاه شده و سبب چرخش روتور می شود.
ویژگی هایی که باعث شده موتور القایی زیاد مورد استفاده قرار گیرد عبارت اند از:
  • طراحی ساده و عملکرد پایدار
  • بهای ارزان
  • هزینه نگهداری کم
  • اتصال آسان و کامل به یک منبع برق AC
 
انواع گوناگونی از موتورهای القایی برای کاربردهای گوناگون در بازار هست. با اینکه طراحی موتورهای القایی آسانتر از موتورهای DC است، کنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف موتورهای القایی نیازمند درک  بیشتری از عملکرد و طراحی و ساخت این نوع موتورهاست.

موتور قفس سنجابی

روتور قفس سنجابی  نوعی از روتور است که بیشتر در موتورهای القایی AC مورد استفاده قرار می‌گیرد. در شکل کلی این نوع روتور از یک استوانه که بر روی محور سوار شده تشکیل شده. استوانه روتور دارای شیارهایی طولی است که با فاصله و عمقی یکسان از هم قرار گرفته‌اند و با نوعی رسانا که ممکن است آلومینیوم یا مس باشد پر می‌شوند. این شیارها در ابتدا و انتهای روتور به هم متصل هستند. شکل کلی رسانا ها و طرز قرار گرفتن آنها طرح قفس‌هایی که برای شکار سنجاب مورد استفاده قرار می‌گیرد را القا می‌کند و نام این نوع روتورها را هم به همین ترتیب انتخاب کرده‌اند.  برای مشاهده قیمت گیربکس خورشیدی بر روی لینک کلیک کیند.

موتور با روتر پیچشی

این موتو رهای نوعی از موتور های القایی قفس سنجابی هستند. این الکتروموتور یک سری از پیچه‌ها را روی روتور خود دارد که در حالت مدار کوتاه نیستند ولی به یک سری از رینگ‌های لغزان ختم می‌شوند. این پیچه‌ها در اضافه کردن مقاومتها و خازن‌های خارجی سودمندند. اسلیپ لازم برای تولید گشتاور بیشینه نهایی مستقیماً با مقاومت روتور متناسب است. در موتور با حلقه لغزان مقاومت مؤثر روتور با اضافه کردن مقاومت خارجی میان حلقه‌های لغزان کاهش میابد؛ بنابراین امکان بدست آوردن لغزش بیشتر و همچنین گشتاور بیشینه نهایی در سرعت‌های کمتر وجود دارد.

موتور های پله ای

روتور در این الکتروموتور یک آهنربا دائمی است، و استاتور از چند سیم پیچ تشکیل شده است که جریان آن‌ها به صورت الکترونیکی و بر اساس الگویی معین قطع و و وصل می‌شود. تعیین سرعت حرکت این موتور قابل تنظیم است. این الکتروموتور را میتوان به وسیه کامپیوتر کنترل کرد.

موتور های خطی

موتورهای خطی حالت دوار ندارند و به جای ایجاد گشتاور گردشی ، نیروی خطی ایجاد میکنند.  موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله ای هستند. می‌توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع‌السیر مشاهده کنید که در آن قطار روی ریل، معلق است.

تاریخچه الکتروموتور ها

اولین موتورهای الکتریکی

دستگاههای الکترواستاتیک ساده ای بودند که در آزمایشات توسط راهب اسکاتلندی اندرو گوردون و آزمایشگر آمریکایی بنجامین فرانکلین در دهه 1740 ساخته شدند. قانون کولنب ، توسط هنری کاوندیش در سال 1771 کشف و منتشر نشده است. این قانون به طور مستقل توسط چارلز-آگوستین دو کولومب در سال 1785 کشف شد ، وی آن را منتشر کرد به طوری که اکنون با نام او شناخته می شود.  اختراع باتری الکتروشیمیایی توسط الساندرو ولتا در سال 1799تولید جریانهای الکتریکی پایدار را ممکن کرد. پس از کشف فعل و انفعال بین چنین جریانی و یک میدان مغناطیسی ، یعنی برهم کنش الکترومغناطیسی توسط هانس کریستین اورستد در سال 1820 خیلی زود پیشرفت زیادی حاصل شد.

قانون نیروی آمپر

فقط چند هفته طول کشید تا آندره ماری آمپر اولین فرمول فعل و انفعالات الکترومغناطیسی را ایجاد کرد و قانون نیروی آمپر را ارائه داد ، که تولید نیروی مکانیکی را با تعامل جریان الکتریکی و میدان مغناطیسی توصیف می کند. اولین نمایش اثر با یک حرکت چرخشی توسط مایکل فارادی در سال 1821 انجام شد. یک سیم آویز آزاد در استخر جیوه فرو رفت ، که آهنربای دائمی (PM) بر روی آن قرار گرفت. وقتی جریانی از سیم عبور می کرد ، سیم به دور آهنربا می چرخید و نشان می داد که جریان باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی دایره ای نزدیک به دور سیم می شود. این موتور اغلب در آزمایش های فیزیک نشان داده می شود و جایگزین نمک با جیوه می شود. که باعث شد قدم های زیادی در ساخت الکترومور برداشته شود.

دیگر اختراعات شکل گرفته در پیشرفت الکتروموتور

یک Electric motor توسط جیمز ژول در سال 1842 ، موزه شکارچیان ، گلاسگو به کلوین ارائه شد. در سال 1827 ، فیزیکدان مجارستانی Ányos Jedlik آزمایش کویل های الکترومغناطیسی را آغاز کرد. بعد از اینکه جدلیک با اختراع کموتاتور مشکلات فنی چرخش مداوم را حل کرد ، دستگاه های اولیه خود را “خود روتور الکترومغناطیسی” نامید. اگرچه از آنها فقط برای آموزش استفاده می شد ، در سال 1828 Jedlik اولین دستگاهی را نشان داد که شامل سه جز اصلی موتورهای عملی DC استاتور ، روتور و کموتاتور است. این دستگاه از آهن ربا دائمی استفاده نمی کند ، زیرا میدان های مغناطیسی هر دو اجزای ثابت و گردان فقط توسط جریاناتی که از طریق سیم پیچ های آنها جریان دارند تولید می شوند.

لازم به ذکر است که آهنربای الکتریکی نوعی آهنربا است که در آن میدان مغناطیسی توسط جریان الکتریکی تولید می شود. الکترومغناطیس ها معمولاً از سیم پیچیده شده در یک سیم پیچی تشکیل شده اند. جریانی که از سیم عبور می کند، میدان مغناطیسی ایجاد می کند که در سوراخ مرکز سیم پیچی متمرکز می شود.

موتور الکترواستاتیک 

الکتروموتور های DC

اولین الکتروموتور DC

اولین موتور الکتریکی کموتاتور DC که توانایی چرخش ماشین آلات را داشت، توسط ویلیام استورجن ، دانشمند انگلیسی در سال 1832 اختراع شد. به دنبال کار استورجون ، یک موتور الکتریکی با جریان مستقیم از نوع کموتاتور توسط مخترع آمریکایی توماس داونپورت ساخته شد که در سال 1837 آن را به ثبت رساند. این موتورها با سرعت 600 دور در دقیقه کار می کردند و از ابزارهای ماشین آلات و یک ماشین چاپ استفاده می کردند. به دلیل هزینه بالای باتری اولیه ، موتورها از نظر تجاری ناموفق بودند و Davenport را ورشکست کردند. چندین مخترع تولید موتورهای DC دنبال کردند ، اما همه با همان مشکلات هزینه باتری روبرو شدند. از آنجا که در آن زمان هیچ سیستم توزیع برق در دسترس نبود ، هیچ بازار تجاری عملی برای این موتورها پدید نیامد.

اولین موتور الکتریکی چرخشی

الکتروموتور dcپس از بسیاری از تلاش های کم و بیش موفقیت آمیز دیگر با دستگاه چرخشی و رفت و برگشتی نسبتاً ضعیف ، فون ژاکوبی اولین موتور الکتریکی چرخشی واقعی را در ماه مه 1834 ایجاد کرد. این موتور قدرت خروجی مکانیکی قابل توجهی ایجاد کرد. موتور وی یک رکورد جهانی ثبت کرد ، که ژاکوبی چهار سال بعد در سپتامبر 1838 آن را بهبود بخشید.موتور دوم او به قدری قدرت داشت که می توانست قایقی با 14 نفر را از آن طرف رودخانه ای وسیع عبور دهد. همچنین در سال 1839 الی 1840 بود که سایر توسعه دهندگان موفق به ساخت موتورهایی با عملکرد مشابه و سپس عملکرد بالاتر شدند. در سال 1855 ، جدلیگ دستگاهی را با استفاده از اصول مشابه آنچه در خود روتورهای الکترومغناطیسی استفاده می شود ، ساخت که توانایی کار مفیدی داشت. وی در همان سال یک وسیله نقلیه الکتریکی ساخت.

 

 

آرماتور حلقه

یک نقطه عطف مهم در سال 1864 رخ داد ، زمانی که آنتونیو پاچینوتی برای اولین بار آرماتور حلقه را توصیف کرد (اگرچه در ابتدا یک ژنراتور DC ، یعنی یک دینام تصور می شد). این سیم پیچ های متقارن گروه بندی شده بر روی خود بسته شده و به میله های یک کموتاتور متصل می شوند ، برس هایی که جریان تقریباً نوسانی را تحویل نمی دهند. [ اولین موتورهای تجاری تجاری موفق تحولات را توسط Zénobe Gramme دنبال كرد كه در سال 1871 ، طرح Pacinotti را مجدداً ابداع كرد و برخی از راه حلها را توسط ورنر زیمنس اتخاذ كرد.

برگشت پذیری ماشین الکتریکی

یک مزیت برای ماشین های DC از طریق برگشت پذیری ماشین الکتریکی حاصل شد ، که توسط زیمنس در سال 1867 اعلام شد و توسط Pacinotti در 1869 مشاهده شد. گرام به طور تصادفی آن را به مناسبت نمایشگاه جهانی وین در سال 1873 نشان داد ، هنگامی که او دو دستگاه DC را تا فاصله 2 کیلومتری از یکدیگر وصل کرد و از یکی به عنوان مولد و دیگری به عنوان موتور استفاده کرد. روتور درام توسط فردریش فون هفنر-آلتنك از زیمنس و هالسكه برای جایگزینی آرماتور حلقه ای پاچینوتی در سال 1872 معرفی شد و بدین ترتیب بازده دستگاه بهبود یافت. روتور لمینت در سال بعد توسط زیمنس و هالسکه معرفی شد و باعث کاهش تلفات آهن و افزایش ولتاژهای القایی شد. در سال 1880 ، Jonas Wenström شکافهایی را برای قرار دادن سیم پیچ در اختیار روتور قرار داد که باعث افزایش بیشتر کارایی شد.

اولین سیستم چرخ دستی الکتریکی

در سال 1886 ، فرانک جولیان اسپراگ اولین موتور عملی DC را اختراع کرد ، دستگاهی بدون جرقه که سرعت نسبتاً ثابت را تحت بارهای متغیر حفظ می کند. سایر اختراعات الکتریکی Sprague در این زمان توزیع برق شبکه را بسیار بهبود بخشیده است (کار قبلی که توسط توماس ادیسون انجام شده بود) ، اجازه داد که برق از موتورهای الکتریکی به شبکه الکتریکی برگردانده شود ، توزیع برق به چرخ دستی ها از طریق سیم های بالادست و قطب واگن برقی ، و سیستم های کنترلی را برای عملیات الکتریکی فراهم کرده است. این امر به Sprague اجازه داد تا از موتورهای الکتریکی برای اختراع اولین سیستم چرخ دستی الکتریکی در سالهای 1887-1888 در ریچموند ، ویرجینیا ، آسانسور برقی و سیستم کنترل در سال 1892 و مترو برقی با اتومبیل های کنترل مرکزی با قدرت مستقل استفاده کند.

ایجاد آسودگی در زندگی

موتورهای الکتریکی انقلابی در صنعت ایجاد کردند. فرآیندهای صنعتی دیگر با انتقال قدرت با استفاده از شفت های خط ، تسمه ها ، هوای فشرده یا فشار هیدرولیکی محدود نمی شدند. در عوض ، هر دستگاه می تواند به منبع تغذیه خود مجهز باشد ، کنترل آسان را در هنگام استفاده فراهم کند و بازده انتقال قدرت را بهبود بخشد. موتورهای الكتریكی كه در کشاورزی بکار می روند قدرت عضلات انسان و حیوان را از عهده کارهایی مانند دست زدن به غلات یا پمپاژ آب خارج می كنند. استفاده های خانگی (مانند ماشین لباسشویی ، ماشین ظرفشویی ، پنکه ، تهویه هوا و یخچال (جایگزین جعبه های یخ)) از موتورهای الکتریکی باعث کاهش نیروی کار زیاد در خانه شده و استانداردهای بالاتر راحتی ، آسایش و ایمنی را امکان پذیر می کند. امروزه موتورهای الکتریکی مصرف بیشتری دارند.

الکتروموتور های AC

اولین موتور القایی بدوی

در سال 1824 ، فرانسوا آراگو ، فیزیکدان فرانسوی وجود میدانهای مغناطیسی چرخان را فرموله کرد و چرخشهای آراگو را اصطلاح کرد که والتر بیلی با روشن و خاموش کردن دستی کلیدها ، در سال 1879 اولین موتور القايي بدوی را نشان داد. در دهه 1880 بسیاری از مخترعین در تلاش بودند موتورهای متناوب AC را تولید کنند. زیرا مزایای AC در انتقال ولتاژ بالا از راه دور با عدم توانایی کارکرد موتور در AC جبران می شد.

اولین موتور القایی بدون جابجایی جریان متناوب توسط Galileo Ferraris در سال 1885 اختراع شد. Ferraris توانست اولین طراحی خود را با تولید تنظیمات پیشرفته تر در سال 1886 بهبود بخشد. در سال 1888 ، آکادمی سلطنتی علوم تورین تحقیقات فراری را با جزئیات مبانی عملکرد موتور منتشر کرد ، در حالی که در آن زمان نتیجه گرفت که “دستگاه مبتنی بر آن اصل نمی تواند از نظر تجاری از اهمیت تجاری برخوردار باشد”.

موتور القایی نیکولا تسلا

نیكولا تسلا ، كه به طور مستقل الکتروموتور القایی خود را در سال 1887 اختراع كرد و در مه 1888 ثبت اختراع كرد ، توسعه صنعتی احتمالی را تصور كرد. در همان سال ، تسلا مقاله خود را با عنوان “یك سیستم جدید برای موتورهای متناوب و ترانسفورماتورهای فعلی” به AIEE ارائه داد كه سه مورد ثبت شده دو موتور چهار فاز چهار استاتور، یکی با یک روتور چهار قطبی که یک موتور اهرمی غیر خود راه انداز تشکیل می دهد ، دیگری با یک روتور زخمی که یک موتور القايي خود راه اندازی می کند و سوم یک موتور همزمان با منبع جداگانه تغذیه DC به سیم پیچ روتور. با این حال ، یکی از حق ثبت اختراعات تسلا که در سال 1887 ثبت شد ، همچنین یک موتور القایی روتور با سیم پیچی کوتاه را توصیف می کند.

موتور القایی تسلا

 

موتورهای اولیه وستینگهاوس

مشخص شد موتور القایی AC با سرعت ثابت برای اتومبیل های خیابانی مناسب نیست ،اما مهندسان وستینگهاوس با موفقیت آن را برای تامین نیرو در یک عملیات استخراج در تلوراید ، کلرادو در سال 1891. سازگار کردند. وستینگهاوس اولین موتور القایی عملی خود را در سال 1892 به دست آورد و در سال 1893 خطی از موتورهای القایی 60 هرتز پلی فاز را توسعه داد .

موتور های القایی جنرال الکتریک

شرکت جنرال الکتریک در سال 1891 شروع به تولید موتورهای القایی سه فاز کرد. تا سال 1896 ، جنرال الکتریک و وستینگهاوس توافقنامه مجوز متقابل را برای طراحی روتور میله پیچ امضا کردند که بعداً روتور قفس سنجابی نامیده شد. بهبود موتور القایی ناشی از این اختراعات و نوآوری ها به حدی بود که یک موتور القایی 100 اسب بخار در حال حاضر دارای ابعاد نصب یکسان با موتور 7.5 اسب بخاری در سال 1897 است

اجزاء تشکیل دهنده الکتروموتور ها چیست؟

  • روتور
  • بلبرینگ
  • استاتور
  • شکاف هوا
  • سیم پیچ
  • کموتاور
  • پوسته
  • فن
  • منبع تغذیه

روتور

روتردر یک موتور الکتریکی ، قسمت متحرک روتور است که برای تحویل نیروی مکانیکی شافت را می چرخاند. روتور معمولاً هدايت هايي در آن تعبيه شده كه جريان هايي را حمل مي كنند كه با ميدان مغناطيسي استاتور در تعامل هستند و نيروهاي چرخان شافت را توليد مي كنند. متناوباً ، بعضی از روتورها آهن ربا دائمی دارند و استاتور هادی ها را نگه می دارد. 

 

 

بلبرینگ

بلبرینگبلبرینگ وظیفه پشتیبانی روتر را دارد که باعث می شود روتور محور خود را روشن کند. یاتاقان ها به نوبه خود توسط محفظه موتور پشتیبانی می شوند. شافت موتور از طریق یاتاقان ها به قسمت خارج موتور ، جایی که بار وارد می شود ، امتداد می یابد. از آنجا که نیروهای بار فراتر از بیرونی ترین تحمل اعمال می شوند ، گفته می شود بار بیش از حد است. برای آشنایی و خرید گیربکس هلیکال به صفحه آن مراجعه کنید.

 

 

استاتور

استاتوراستاتور بخشی ثابت از مدار الکترومغناطیسی موتور است و معمولاً از سیم پیچ یا آهنرباهای دائمی تشکیل می شود. هسته استاتور از بسیاری از ورقهای نازک فلزی تشکیل شده است که به آنها لمینت گفته می شود. از لمینیت ها برای کاهش اتلاف انرژی استفاده می شود که در صورت استفاده از یک هسته جامد به وجود می آید. موتورهای بسته بندی شده با رزین ، که در ماشین لباسشویی و تهویه هوا استفاده می شوند ، از ویژگی های میرایی رزین (پلاستیک) برای کاهش سر و صدا و لرزش استفاده می کنند. این موتورها استاتور را کاملاً در پلاستیک محصور می کنند.

 

 

شکاف هوا

شکاف هوافاصله بین روتور و استاتور را در الکتروموتور، شکاف هوا می نامند. شکاف هوا تاثیرات مهمی دارد و به طور کلی تا حد ممکن کم است ، زیرا یک شکاف بزرگ تأثیر منفی شدیدی روی عملکرد دارد. این منبع اصلی فاکتور قدرت کم در موتورها است. جریان مغناطیسی با فاصله هوا افزایش می یابد. به همین دلیل ، فاصله هوا باید حداقل باشد. شکاف های بسیار کوچک علاوه بر سر و صدا و تلفات ، ممکن است مشکلات مکانیکی نیز ایجاد کند.

 

 

سیم پیچ

سیم پیچسیم پیچ ها سیم هایی هستند که در سیم پیچ قرار می گیرند ، معمولاً به دور یک هسته مغناطیسی آهن نرم ورقه می شوند تا هنگام تأمین انرژی با جریان ، قطب های مغناطیسی را تشکیل دهند.

پیکربندی های قطب برجسته و ناهمسان قطب ها

ماشین های الکتریکی در دو پیکربندی اصلی میدان آهنربا قرار دارند. در دستگاه قطب برجسته ، میدان مغناطیسی قطب توسط یک زخم سیم پیچ در اطراف قطب زیر سطح قطب تولید می شود. در ماشین بدون قطب یا میدان توزیع شده یا روتور گرد ، سیم پیچ در شکاف های صورت قطب توزیع می شود. یک موتور قطب سایه دار دور قسمتی از قطب پیچیده است که فاز میدان مغناطیسی آن قطب را به تاخیر می اندازد.

بعضی از موتورها رساناهایی دارند که از فلز ضخیم تری تشکیل شده است ، مانند میله ها یا ورق های فلز ، معمولاً مس ، و آلومینیوم. اینها معمولاً توسط القای الکترومغناطیسی تأمین می شوند.

 

کموتاتور

کموتاتورکموتاتور مکانیزمی است که برای تغییر ورودی اکثر ماشین های DC و برخی ماشین های AC خاص استفاده می شود. این شامل بخشهای حلقه لغزش است که از یکدیگر و از شافت عایق بندی شده اند. جریان آرماتور موتور از طریق برسهای ساکن در تماس با کموتاتور گردان تأمین می شود ، که باعث برگشت جریان مورد نیاز می شود و با چرخش روتور از قطب به قطب ، برق را به روش بهینه به دستگاه وارد می کند. در صورت عدم وجود چنین برگشت جریان ، موتور ترمز می کند و متوقف می شود. با توجه به فن آوری های بهبود یافته در کنترل کننده های الکترونیکی ، کنترل بدون سنسور ، موتور القایی ، و موتور مگنت دائمی ، موتورهای القایی و مغناطیس دائمی با جابجایی خارجی ، موتورهای الکترومکانیکی را از بین می برند.

پوسته

همه اجزاء تشکیل دهنده موتور الکتریکی چه ثابت باشند چه متحرک درون پوسته ای قرار میگیرند که معمولا آلمینیومی است.

فن

وظیفه انتقال هوا از بیرون به داخل پوسه را دارد. با این کار موتور الکتریکی خنک میشود. این فن بر قسمت انتهایی الکتروموتور و شافت قراردا.

منبع تغذیه

همانطور که اشاره شد، الکتروموتورها با انرژی الکتریکی شروع به کار می کنند. این نوع منبع تغذیه ممکن است حاوی برق جریان مستقیم DC و یا برق جریان متناوب AC باشند. موتورهای الکتریکی کاربردهای گسترده ای در صنایع دارند و در زندگی روزمره در بسیاری از تجهیزات و وسایل از لوازم خانگی تا ماشین آلات سنگین از موتورهای الکتریکی بهره می برند.

تامین و کنترل موتور الکتریکی

تامین انرژی

همانطور که در بالا توضیح داده شد ، یک الکتروموتور DC معمولاً از طریق یک سوئیچ حلقه لغزش تامین می شود. جابجایی موتورهای AC را می توان با استفاده از یک کموتاتور حلقه لغزش و یا یک تخلیه خارجی به دست آورد ، می تواند از نوع کنترل با سرعت ثابت یا سرعت متغیر باشد و از نوع همزمان و ناهمزمان باشد. موتورهای جهانی می توانند از طریق AC یا DC کار کنند.

کنترل موتور الکتریکی چگونه انجام میگیرد؟

با تنظیم ولتاژ DC اعمال شده بر روی ترمینال ها یا با استفاده از مدولاسیون عرض پالس (PWM) می توان موتورهای DC را با سرعت متغیر کار کرد. موتورهای AC که با سرعت ثابت کار می کنند عموماً مستقیماً از شبکه یا از طریق استارت های نرم موتور کار می کنند.

موتورهای متناوب که با سرعت متغیر کار می کنند با فناوری های مختلف اینورتر قدرت ، درایو فرکانس متغیر یا کموتاتور الکترونیکی تغذیه می شوند.

تفاوت الکتروموتور با موتور الکتریکی چیست؟

تفاوتی بین الکتروموتور ، موتور الکتریکی و یا ELECTRIC MOTOR نیست. در واقع نام گذاری آن به زبان فارسی و انگلیسی است که در بازار از هر دوی این نام ها استفاده میشود. در بازار نیز محصولات را با هر دو این نام ها میتوانید جستجو و خریداری کنید. 

در موتور های الکتریکی تبدیل انرژی چگونه است؟

در موتور های الکتریکی تبدیل انرژی از طریق اثر متقابل بین میدان مغناطیسی و جریان الکتریکی در داخل یک سيم پيچي برای تولید نیرو به شکل گشتاور و اعمال آن به شفت موتور عمل می‌کنند.  ژنراتور الکتریکی از نظر مکانیکی با موتور الکتریکی یکسان است، اما جریان قدرت در آن معکوس است، یعنی انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند.

از موتور الکتریکی در کجا استفاده می شود؟

در دستگاه های مختلف خانگی و صنعتی کاربرد دارد و مورد استفاده قرار میگیرد. از جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

  • جاروبرقی
  • ماشین ظرفشویی
  • چاپگرهای کامپیوتری
  • دستگاه های فکس
  • دستگاه های ضبط ویدئو کاست
  • ماشین ابزار
  • ماشین های چاپ
  • خودرو
  • سیستم های مترو
  • تصفیه خانه های فاضلاب
  • ایستگاه های پمپاژ آب

الکتروموتور چگونه کار میکند؟

الکتروموتور انرژی الکتریکی را به انرژی مغناطیسی توسط میدان مغناطیسی موجود در خود تبدیل میکند. سپس این انرژی مغناطیسی را تبدیل به انرژی مکانیکی میکند که باعث ایجاد حرکت در دستگاه میشود. موتور های الکتریکی دوار هستند ولی موتور های الکتریکی هم وجود دارند که به صورت خطی کار میکنند. وقتی جسمی که حامل جریان الکتریکی است تحت میدان مغناطیسی قرار میگیرد، بر روی آن جسم نیرو اعمال میشود. به عنوان یک مثال ساده میتوان دو آهنربا را در نظر گرفت. در آهنربا قطبهای همنام هم دیگر را دفع و قطبهای نا همنام یکدیگر را جذب می کنند که این این نیرو حاصل از میدان باعث ایجاد حرکت میشود.

دسته بندی موتور های الکتریکی

Self-CommutatedExternally Commutated
Mechanical-
Commutator Motors
Electronic-
Commutator (EC)
Motors
Asynchronous
Machines
Synchronous
Machines
ACDCACAC
  • Universal motor
    (AC commutator
    series motor or
    AC/DC motor
  • Repulsion motor
Electrically
excited DC motor:
  • Separately
    excited
  • Series
  • Shunt
  • Compound

PM DC motor

With PM rotor:

  • BLDC motor

With ferromagnetic rotor:

  • SRM

Three-phase motors:

  • SCIM 
  • WRIM 

AC motors:

  • Capacitor
  • Resistance
  • Split
  • Shaded-pole

Three-phase motors:

  • WRSM
  • PMSM or
    BLAC motor
    • IPMSM
    • SPMSM
  • Hybrid

AC motors:

  • Permanent-split
    capacitor
  • Hysteresis
  • Stepper
  • SyRM
  • SyRM-PM hybrid
Simple electronicsRectifier,
linear transistor(s)
or DC chopper
More elaborate
electronics
Most elaborate
electronics (VFD), when provided

 

یک پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *