الکتروموتور (موتورهای الکتریکی)

کاربرد الکتروموتورها

موتورهای الکتریکی دارای دامنه‌ی وسیعی از کاربردهای گوناگون هستند. کاربرد الکتروموتورها در لوازم خانگی، فن‌های صنعتی، پمپ‌ها، دمنده‌ها‌، توربین‌ها، ابزارهای برقی، آلترناتورها، کمپرسورها، کارخانه‌های نورد، کشتی‌ها، کارخانه‌های تولید کاغذ و در تمامی صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انواع الکتروموتورها

انواع مختلفی از الکتروموتورها در بازار به چشم می‌خورد که نسبت به گذشته متنوع‌تر و سازگارتر گشته‌اند و انتخاب آن‌ها بر اساس عملکرد، ولتاژ، توان، دور موتور و کاربردها قابل انجام است. اما در حالت کلی رایج ترین الکتروموتورها، موتورهای AC و موتورهای DC و موتورهایی با اهداف خاص هستند.

• موتور الکتریکی AC

الکتروموتورهایی AC عمومی‌ترین و پرطرفدارترین موتورها در مکانیسم‌های کنترل حرکت خانگی و صنعتی هستند که از جریان متناوب (AC) تغذیه می‌شوند و از قیمت مناسب، هزینه نگهداری پایین و اتصال و طراحی آسان برخوردارند. به سه نوع موتورهای القایی، موتورهای سنکرون، موتورهای آسنکرون طبقه‌بندی می‌شوند. موتورهای القایی به دو نوع موتورهای تک ‌فاز (الکتروموتورهای تک فاز القایی AC با فاز شکسته، با استارت خازنی، با خازن، با خازن دائمی اسپلیت و با قطب سایه‌دار یا قطب چاکدار) و سه ‌فاز طبقه‌بندی می‌شوند. موتورهای سنکرون به دو نوع موتورهای هیسترزیس، رلوکتانسی تقسیم می‌شوند. موتورهای آسنکرون نیز به دو دسته‌ی قفسه سنجابی و روتور سیم پیچی شده دسته‌بندی می‌شوند.

• موتورالکتریکی DC  

الکتروموتورهایی که با جریان مستقیم (DC) کار می‌کنند و نوع اول موتورهای الکتریکی در بازار هستند. آن‌ها به طور معمول نزدیک به 75-80 درصد کارآیی دارند. سرعت این دسته از الکتروموتورهای DC به مقدار ولتاژ و گشتاور آن‌ها نیز به جریان عبوری بستگی دارد و می‌توانند در سرعت‌های پایین، گشتاور بالایی ایجاد نمایند. موتورهای DC به دو نوع یعنی موتورهای خودتحریک و مجزا تحریک (تحریک جداگانه) دسته‌بندی می‌شوند. موتورهای خودتحریک به چهار دسته موتورهای سری، مرکب (کمپوند)، شانت (موازی) و موتورهای مغناطیس دائم (PMDC) طبقه‌بندی می‌شوند. موتورهای مرکب نیز به دو نوع یعنی موتورهای کمپوند با شنت کوتاه و شنت بلند تقسیم می‌شوند.

• موتورالکتریکی خاص

الکتروموتورهای DC و AC عموماً برای تبدیل پیوسته انرژی به کار می‌روند، اما در برخی از کاربردهای خاص مانند حرکت بازوی یک ربات، به تبدیل پیوسته انرژی نیازی نیست و هدف تغییر مکان از وضعیتی خاص به وضعیت دیگر است. در چنین کاربردهایی، از دستگاه‌های خاص که در حالت موتوری مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند، استفاده می‌شود. این دسته از الکتروموتورها از لحاظ اصولی شبیه الکتروموتورهای معمولی هستند اما در نحوه طراحی، ساخت و تولید و بهره‌برداری تمایزاتی در آن‌ها اعمال شده است.

از جمله الکتروموتورهای خاص می‌توان به موتورهای دالاندر، شراگ ریشتر، استپر موتورها (موتورهای پله‌ای)، سروو موتورها، موتورهای ریپالسیونی، موتورهای یونیورسال، موتورهای بدون جاروبک و … اشاره کرد.

مزایای الکتروموتورها

موتورهای الکتریکی در مقایسه با موتورهای معمولی از مزایای مختلفی برخوردارند که شامل موارد زیر است:

• هزینه اولیه کم در مقایسه با موتورهای سوخت فسیلی
• طول عمر بالا به واسطه داشتن قطعات متحرک
• ظرفیت کارکرد بالای 30000 ساعت، در صورت نگهداری درست
• عدم استفاده از سوخت، روغن موتور یا مکانیسم باتری
• کارایی موثر برای کارکردهای شروع و توقف اتوماتیک

معایب الکتروموتورها

• به راحتی قابل جابه‌جایی نیستند خصوصاً الکتروموتورهایی با ابعاد بزرگ
• برای ولتاژ دقیق و منبع جریان باید بررسی‌های کافی صورت گیرد.
• در برخی شرایط، گسترش خطوط گران‌قیمت برای مناطق ایزوله‌شده که منبع‌برق در دسترس نباشد، اجباری است.
• معمولاً عملکرد این موتورها نسبت به سایر فاکتورها، کارایی بیشتری دارد.

همه چیز درباره الکتروموتور یا موتورهای الکتریکی

همانطور که می‌دانیم الکتروموتورها که در هر بخش از صنعت و همچنین در طیف گسترده‌ای از کاربردها نقش اساسی را ایفا می‎کنند. چیزی نیست جز یک وسیله الکترومکانیکی که انرژی الکتریکی را ابتدا به انرژی مغناطیسی و سپس به انرژی مکانیکی ( عموماً از نوع حرکت دوار) تبدیل می‌کند. الکتروموتورها نقطه مقابل ژنراتورها که انرژی مکانیکی را به الکتریکی تبدیل می‎نمایند، هستند. الکتروموتورها را می‌توان با جریان متناوب (AC) یا جریان مستقیم (DC) تغذیه کرد. ابتدا موتورهای DC ایجاد شده‌اند که دارای مزایا و معایب خاص خود می‌باشند.

الکتروموتور مهم ترین اختراع بشر

موتورهای الکتریکی همه جا هستند! تقریباً هر حرکت مکانیکی و هر چرخشی که در اطراف خود مشاهده می‌کنید، ناشی از وجود یک موتورالکتریکی AC (جریان متناوب) یا DC (جریان مستقیم) است. بدون موتور و به طور خاص موتور‌های الکتریکی، ما هنوز در عصر سر توماس ادیسون زندگی می‌کردیم که تنها هدف برق این بود که لامپ‌ها درخشش داشته باشند. بنابراین الکتوروموتورها ثابت کرده‌اند که پس از اختراع برق، جزء بزرگ‌ترین و مهم‌ترین اختراعات بشر در عرصه فن‌آوری و مهندسی بوده‌اند.

عملکرد موتور الکتریکی و انواع آن

اصل اساسی عملکرد یک الکتروموتور می‌تواند وابسته به انرژی مکانیکی باشد که به واسطه جریان الکتریکی روی رسانا اعمال می‌شود و در داخل میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، که این نیروی مکانیکی در جهت عمود بر میدان مغناطیسی و جریان، هنگامی که میدان و جریان در تعامل با یکدیگر قرار می‌گیرند، وارد می‌شود. الکتروموتورها اکثراً از نوع دوار هستند اما نوع خطی آن‌ها نیز وجود دارد.

اکثر الکتروموتورها بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی عمل می‌کنند، اما انواع مختلفی از آن‌ها نیز وجود دارند که از سایر روش‌های الکترومکانیکی از جمله اثر پیزو‌الکتریک و نیروی الکترواستاتیک استفاده می‌کنند.

تاریخچه مختصر الکتروموتورها

پیوند و رابطه بین الکتریسته، مغناطیس و حرکت در ابتدا در سال 1820 توسط فیزیکدان فرانسوی آندره-ماری آمپره (1875-1775) کشف شد و به اساس و ایده علمی موتورهای الکتریکی بدل گشت. اما اگر بخواهیم این کشف علمی شگفت‌انگیز را به فناوری عملی‌تری تبدیل کنیم باید کمی بیشتر از این پیش‌روی کنیم و مخترعین این موتور را دو انگلیسی با نام‌های مایکل فارادی (1867-1791) و ویلیام استورژون (1883-1783) و جوزف هنری آمریکایی (1878-1797) بنامیم.

اولین موتور الکتریکی

اولین نوع الکتروموتورها در دهه 1830، 30 سال پس از ساخت اولین باتری و شکل امروزی آن توسط نیکولا تسلا در سال ۱۸۸۲ ساخته شد. جالب اینکه این موتور قبل از اولین دینام یا ژنراتور توسعه یافته است.

نحوه کارکرد الکتروموتورها

الکتروموتورها دارای دو بخش اصلی (بخش ثابت و متحرک) یعنی سیم‌پیچ میدان (استاتور) و سیم‌پیچ آرماتور (روتور) تشکیل یافته‌اند. کارکرد اصلی سیم‌پیچ میدان تولید میدان الکترومغناطیسی ثابت است، در حالی که سیم‌پیچ آرماتور نقش رسانای حامل جریان الکتریکی را ایفا می‌کند.

به بیان ساده تر: به عبارت ساده‌تر، در درون یک الکتروموتور، هنگامی که رسانای حامل جریان الکتریسیته (آرماتور) تحت تأثیر میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط کویل میدان یا همان استاتور قرار می‌گیرد، به واسطه القای الکترومغناطیسی، نیرو و گشتاوری به این رسانا وارد می‌‌شود که سبب چرخش روتور و شافت موتور در جهت چرخش میدان، می‌‌گردد.

اجزاء و قطعات تشکیل دهنده الکتروموتورها

انواع مختلفی از الکتروموتورها (موتورهای الکتریکی) در بازار و در عرصه صنعت موجود است، اما به طور کلی همه آن‌ها از قطعات مشابهی تشکیل یافته اند. بنابراین یک الکتروموتور ساده متشکل از قطعات زیر است:

• استاتور
• آرماتور یا روتور
• کموتاتور
• سیم پیچ یا کویل
• اتصالات برس
• محور و شفت مرکزی
• آهنربای میدانی
• منبع تغذیه DC یا AC
• سوئیچ تغییر دهنده جهت جریان الکتریسیته
• بلبرینگ