الکتروموتور

اشتراک :

تاریخچه الکتروموتور

در ۱۸۸۲ نیکولا تسلا اصول میدان مغناطیسی دوار را پایه گذاری کرد و راه را برای استفاده از میدان دوار به عنوان یک نیروی مکانیکی باز کرد. در سال ۱۸۸۳ او از این اصول برای طراحی یک موتورالقایی دو فاز استفاده کرد. در ۱۸۸۵ «گالیلئو فراریس» (Galileo Ferraris) مستقلاً تحقیقاتی را در این باره آغاز کرد و در ۱۸۸۸ نتایج تحقیقات خود را در قالب مقاله‌ای به آکادمی‌سلطنتی علوم در تورین ایتالیا ارائه داد.

حرکتی که نیکولا تسلا در ۱۸۸۸ آغاز کرد چیزی بود که امروزه برخی از آن به عنوان «انقلاب صنعتی دوم» یاد می‌کنند، چراکه این حرکت به تولید آسانتر انرژی الکتریکی و همچنین امکان انتقال انرژی الکتریکی در طول مسافت‌های طولانی انجامید. قبل از اختراع موتورهای جریان متناوب به وسیله تسلا موتورها به وسیله حرکت دائم یک هادی در میان میدان مغناطیسی ثابت به حرکت در می‌آمدند. تسلا به این نکته اشاره کرد که می‌توان کلکتورهای موتور را حذف کرد به طوریکه موتور به وسیله میدانی دوار به حرکت درآید. تسلا بعدها موفق به کسب حق امتیاز شماره ۰٫۴۱۶٫۱۹۴ ایلات متحده برای اختراع موتور خود شد. این موتور که در بسیاری از عکس‌های تسلا نیز هست نوع خاصی از موتور القایی بود.

در سال ۱۸۹۰ میخایل اسیبوویچ یک موتور سه فاز روتور قفسی اختراع کرد. این نوع موتور امروزه به طور وسیعی برای کاربردهای گوناگون استفاده می‌شود.

راهنمای انتخاب صحیح الکتروموتور

 

الکتروموتور چیست؟ انواع الکتروموتور

در زندگی پیشرفته ماشینی امروز انسانی پیدا نخواهد شد که با الکتروموتور یا موتور الکتریکی برخورد نداشته باشد. گرچه ممکن است که آن را درک نکند. بطور عمومی هرکجا حرکتی است، الکتروموتور یا موتور الکتریکی هم وجود دارد.

 

الکتروموتور چیست

 

الکتروموتور یا موتور الکتریکی (Electric Motor)

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 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 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.

 

الکتروموتور

 

تعاریف و اصطلاحات الکتریک

جریان

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

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.

واحد 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.

جریان نامی

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

در صورتی که ولتاژی معادل 1 ولت به دوسر مقاومتی اعمال شود و جریان 1 آمپر از آن عبور کند مقدار مقاومت 1 اهم است. واحد مقاومت الکتریکی اهم (Ω) است.

وات

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.

آمپر

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.

ولت

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) بر حسب ولت (V) بیان می کنند.

میدان مغناطیسی

میدان الکتریکی در هر نقطه برابر نیروی وارد بر بار آزمون واحد q0 تعریف می شود. به بیان دیگر، برای تعیین میدان الکتریکی E ما مقدار نیرو F را بر بار q0 تقسیم می کنیم.

میدان الکتریکی

 

موتورهای Ac

 

اجزاء موتورهای الکتریکی

ابتدا نگاهی به درون یک موتور الکتریکی ساده می اندازیم. یک موتور ساده از 6 بخش تشکیل شده:

  • آرمیچر
  • ذغال هادی
  • سوئیچ تغییر دهنده جهت برق
  • محور
  • آهن ربا
  •  منبع برق DC
  • الکتروموتورها از نظر جریان مصرفی به دو دسته عمده تقسیم می شوند.
  • الکتروموتور یا موتور الکتریکی ( Direct Current ) یا جریان مستقیم DC
  • الکتروموتور یا موتور الکتریکی (Alternative Current) یا جریان متناوب AC

 

الکتروموتورهای جریان مستقیم یا DC

الکتروموتور جریان مستقیم DC دارای آرمیچری از آهن ربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی بنام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دوبار برعکس می کند تا آهنرباهای الکتریکی بوجود آید در آرمیچر، آهنربای دائمی را در بیرون آرمیچر جذب و دفع کنند. سرعت دوران الکتروموتور DC به گشتاور ترمزی بستگی دارد به عبارت دیگر به ولتاژ ورودی و گشتاور جریان ورودی وابسته است.

 

الکتروموتور dc

 

  • الکتروموتور DC سری (Series)

الکتروموتورهای DC سری دارای گشتاور راه انداز بالا بوده و از این رو در صنایعی که به گشتاور راه اندازی بالا نیاز است مانند جرثقیل ها، بالابر هیدرولیک، پرس ها ی ضربه ای، آسانسور مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از این نوع الکتروموتور در لوکوموتیوهای شهری (مترو و تراموا) استفاده می شود که به آن اصطلاحا موتور کششی یا اصطکاکی (Traction Motor) گفته می شود.

 

  • الکتروموتور DC شانت (Shunt)

الکتروموتورهای 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. این نوع موتورها نباید در زیر بار سنگین راه اندازی شوند چون جریان آرمیچر آنها بیش از حد بالارفته و به موتور صدمه وارد می شود.

 

  • الکتروموتور DC مرکب (Compound)

در الکتروموتورهای کمپوند خصوصیات موتور سری و شانت وجود دارد و شامل دو دسته هستند.

1. الکتروموتور DC کمپوند اضافی

این نوع الکتروموتور 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 الکتروموتور کمپوند اضافی که طراحی آن شبیه الکتروموتورهای سری است استفاده می شود.

 

موتور های ac و dc

 

2. الکتروموتور DC کمپوند نقصانی

در بارهای 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.

 

الکتروموتورهای جریان متناوب یا AC

عمومی ترین الکتروموتورهای مورد استفاده در صنعت و خانگی الکتروموتورهای القایی AC هستند.

 

مزایای استفاده از الکتروموتورهای AC

  1. طراحی ساده و مستحکم
  2. قیمت مناسب
  3. هزینه نگهداری پایین
  4. اتصال آسان و کامل به یک منبع تغذیه

انواع متنوعی ازالکتروموتورهای القایی AC در صنعت وجود دارد. الکتروموتورهای مختلف برای کارهای مختلف مناسب اند. با اینکه طراحی الکتروموتور القایی AC آسانتر از الکتروموتور DC  است. ولی کنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف الکتروموتورهای القایی AC نیازمند درکی عمیق تر در طراحی و مشخصات در این نوع موتورها است.

 

استاتور

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.

 

استاتور

 

روتور

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 در انتهای خود به صورت الکتریکی و مکانیکی بوسیله حلقه هایی به هم متصل شده اند. تقریبا 90 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.

  1. موتور با کاهش صوت مغناطیسی بدون صدا کارکرده و برای آنکه از هارمونیک ها در شکاف ها کاسته شود.
  2. 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.

 

روتور

 

انواع الکتروموتور AC

  1. الکتروموتور AC سنکرون (Synchronous)
  2. الکتروموتور AC آسنکرون (Asynchronous)

 

الکتروموتور AC سنکرون

در الکتروموتورهای سنکرون، روتور و استاتور سیم پیچی می شوند. هنگامی که استاتور به منبع برق متصل می شوند، میدان گردان در الکتروموتور بوجود می آید که با سرعت سنکرون می چرخد. روتور نیز سیم پیچی شده است که توسط منبع DC تغذیه می شود. با اتصال جریان DC به روتور، روتور شروع به گردش با میدان دواراستاتور می کند. برای راه اندازی الکتروموتور سنکرون، ابتدا الکتروموتور پس از قطع محرک اولیه با سرعت سنکرون می چرخد.

 

کاربرد الکتروموتور سنکرون

  1. از این الکتروموتور برای اصلاح ضریب توان (Cosφ) می باشد در این حالت بر روی محور الکتروموتور سنکرون باری قرار نمی گیرد یعنی الکتروموتور بدون بار کار می کند. در این حالت الکتروموتور سنکرون را خازن سنکرون هم می نامند در کارخانه ها استفاده می شود.
  2. از این الکترو وتورها هم بعنوان ژنراتور سنکرون و هم بعنوان الکتروموتور سنکرون می توان استفاده نمود.
  3. بدلیل آنکه الکتروموتور سنکرون، دور ثابتی دارد در تجهیزات مانند ساعت های الکتریکی که نیازمنداین خصوصیت است مورد استفاده قرار می گیرد.

 

مزایای الکتروموتور سنکرون

  1. در مقابل نوسان ولتاژ حساسیت ندارد.
  2. بازده بسیار بالایی دارد.
  3. دارای ضریب قدرت مناسب و قابل تنظیم است.
  4. این الکتروموتور می تواند بطور مستقیم با ولتاژ زیاد کار کند.

 

معایب الکتروموتور سنکرون

  1. سرعت این الکتروموتور ثابت است و قابلیت تنظیم برای سرعت های بالاتر و یا پایین تر را ندارد.
  2. این الکتروموتور قابلیت تحمل بار اضافه را ندارد.
  3. علاوه بر جریان متناوب برای سیم پیچ استاتور، جریان دائم برای قطب های این الکتروموتور نیز مورد نیاز است در نتیجه قیمت این الکتروموتور را نسبت به موارد مشابه خود بالاتر می برد.
  4. به یک وسیله راه انداز اولیه که می تواند موتور کمکی باشد احتیاج دارد.

 

الکتروموتور AC آسنکرون

  1. قفسه سنجابی
  2. روتور سیم پیچی شده (Slip Ring)

 

الکتروموتور AC آسنکرون قفسه سنجابی

روتور الکتروموتورهای قفسه سنجابی استوانه ای شکل است  که میله هایی از جنس آلومینیوم و یا مس  درون شیارهای محیطی آهنی و یا فولادی قرار دارد که به دو صورت ساخته می شود  که نوع اول از میله های گرد تشکیل شده است و نوع دوم از میله های مستطیلی و یا به شکل دو دایره که به هم متصل و یا جدا از هم هستند تشکیل می شود. میله های روتور الکتروموتور را به این دلیل مورب طراحی می کنند که در تاثیر میدان های استاتور بر روی روتور نوعی هم پوشانی به وجود آید و از لرزش و یا قفل شدن در لحظه استارت جلوگیری به عمل آید.

 

مزایای الکتروموتور آسنکرون قفس سنجابی

  1. به دلیل قیمت مناسب و سادگی در طراحی در بسیاری از صنایع جایگزین موتورهای دیگر شده است.
  2. سرعت گردش این الکتروموتور در بارهای مختلف تقریبا ثابت است.
  3. تغییر بار باعث از حرکت ایستادن این نوع الکتروموتور نمی شود.
  4. نسبت به الکتروموتورهای سیم پیچی شده (Slip Ring) دارای ضریب قدرت بهتری هستند.

 

معایب الکتروموتور آسنکرون قفس سنجابی

  1. زمانی که با کار کم در حال کاراست،ضریب قدرتش کاهش می یابد.
  2. تغییر دور این الکتروموتور با روش کاهش ولتاژ غیر ممکن است و نیاز به دستگاه (AC Drive) برای این کار دارد.
  3. الکتروموتورهای آسنکرون قفس سنجابی به تغییرات ولتاژ حساس هستند و در صورت کم شدن ولتاژ جریان جریان آن به همان نسبت افزایش می یابد.
  4. گشتاور پایینی دارد.
  5. در هنگام استارت این الکتروموتور جریان زیادی را از شبکه در حدود 3 تا 7 برابر جریان نامی می گیرند.

 

روتور قفس سنجابی

 

الکتروموتور AC آسنکرون روتور سیم پیچ

مشکل الکتروموتورهای قفسه سنجابی مقاومت بسیار پایین روتور آن است. میله های روتور توسط حلقه ای در ابتدا و انتهای آن اتصال کوتاه شده است. این مسئله در لحظه استارت که روتور مغناطیسی نیست شار (خطوط میدان الکتریکی که از سطح عمود بر مسیر عبورمی کنند را شار الکتریکی گویند) زیادی را برای مغناطیس شدن به خود جذب می کندو باعث بالارفتن جریان الکتروموتور می شود در نتیجه در لحظه استارت جریان زیادی را از شبکه می گیرد و باعث کاهش گشتاور شروع می شود برای رفع این مشکل الکتروموتورهای روتور سیم پیچی شده طراحی و ساخته شدند که این عیب را تا حد زیادی مرتفع گردید.

در الکتروموتورهای روتور سیم پیچی شده به جای وجود میله در روتور، روتور را سیم پیچی می کنند و انتهای این سیم پیچ ها را به حلقه های لغزنده که خود توسط جاروبک هایی به بیرون موتور هدایت می شوند، وصل می نمایند. با قرار دادن بانک های مقاومتی (استارتر یا راه انداز) در سر راه این سیم پیچ ها، مقاوت روتور را می توان کم و زیاد کرده و جریان کشی الکتروموتور را به دلخواه تغییر دهیم.

بانک مقاومتی، راه انداز یا استارتر

راه انداز دارای سه پله تا رساندن الکتروموتور به دور نامی می باشد. پله ی اول از بانک مقاومتی با رسیدن الکتروموتور به ۳۰% دور نامی توسط کنتاکتور مربوطه از مدار خارج شده و الکتروموتور به دور گیری خود ادامه می دهد. پله های بعدی، در دور های ۵۰% و ۷۵% دور نامی می باشد. بعد از این دور استارتر کلا از مدار خارج شده و موتور مستقیما به شبکه متصل شده و به دور نامی می رسد.
از الکتروموتورهای روتور سیم پیچی شده در آسیاب ها، سنگ شکن ها، جرثقیل ها و در صنایع سیمان و فولاد استفاده می شود.

 

مزایای الکتروموتور AC آسنکرون روتور سیم پیچ

  1. گرمای تولید شده در خارج از استارتر اتفاق می افتد.
  2. این الکتروموتور قابلیت استارت های پشت سر هم و زیر بار را دارد.
  3. جریان استارت الکتروموتور قابل تنظیم است.
  4. الکتروموتورهای روتور سیم پیچی دارای گشتاور حداکثر در لحظه استارت است.

 

الکتروموتورهای القایی AC

موتورهای AC القایی همانند بیشتر موتورهای الکتریکی دارای یک قسمت ثابت بیرونی به نام استاتور و یک روتور که درون آن می چرخد دارند.موتورهای الکتریکی از میدان مغناطیسی دوار به طور مجازی برای گرداندن روتورشان استفاده می کنند. موتور سه فاز القایی AC تنها نوعی است که در آن میدان مغناطیسی دوار به طور طبیعی بوسیله استاتور به خاطر طبیعت تغذیه گر آن تولید می شود. در حالیکه در موتورهای DC به وسیله ای الکتریکی یا مکانیکی برای تولید این میدان دوار نیاز دارند. برای راه انداز ی یک موتور القایی  ACتک فاز احتیاج به یک وسیله الکتریکی خارجی برای تولید این میدان مغناطیسی چرخشی است.در درون هر موتور AC  دو سری آهنربای مغناطیسی تعبیه شده است.

 

انواع الکتروموتورهای القایی

  1. الکتروموتورهای القایی تک فاز
  2. الکتروموتورهای القایی سه فاز

معمولا الکتروموتورهای القایی را بر اساس تعداد کلاف های استاتورتقسیم بندی می کنند.

 

الکتروموتورهای القایی تک فاز

به دلیل قیمت مناسب و کم بودن هزینه نگهداری بیشترین مصرف را در صنعت الکتروموتورهای القایی تک فاز دارند در این مدل از الکتروموتورها از یک کلاف یا پیچه استفاده می شود. و با یک منبع تغذیه متناوب تک فاز کار می کند. الکتروموتور تک فاز القایی خود راه انداز نیست و در تمام الکتروموتورهای القایی تک فاز، روتور از نوع قفس سنجابی است. هنگامی که الکتروموتور به یک منبع تغذیه تک فاز متصل است کلاف اصلی دارای جریانی متناوب می‌شود. این جریان متناوب میدان مغناطیسی ضربانی تولید می‌کند. به سبب القا، روتور تحریک می‌شود. چون میدان مغناطیسی اصلی ضربانی است گشتاوری که برای چرخش الکتروموتور لازم است بوجود نمی‌آید و سبب ارتعاش روتور و نه چرخش آن می‌شود. از این رو الکتروموتور القایی تک فاز به دستگاه آغازگر (استارتر)  نیاز دارد که می‌تواند ضربات آغازی را برای چرخش موتور تولید کند. استارترالکتروموتورهای القایی تک فاز اساساً کلاف اضافی در استاتور است (پیچه راه انداز). کلاف استارت می‌تواند دارای خازنهای سری ویا سوئیچ گریز از مرکز باشد. هنگامی که ولتاژ تغذیه برقرار است جریان درکلاف اصلی بسبب مقاومت کلاف اصلی ولتاژ تغذیه را افت می‌دهد (ولتاژ به جریان تبدیل می‌شود). در همین حین جریان در پیچه استارت بسته به مقاومت دستگاه استارت به افزایش ولتاژ تغذیه تبدیل می‌شود. فعل و انفعال میان میدانهای مغناطیسی که پیچه اصلی و دستگاه استارت (شامل پیچه کمکی و خازن) می‌سازند میدان برایندی می‌سازند که در جهتی گردش می‌کند. محور الکتروموتور گردش را در جهت این میدان برایند آغاز می‌کند. هنگامی که الکتروموتور به ۷۵ درصد دور مجاز خود می‌رسد یک سوئیچ گریز از مرکز پیچه استارت را از مدار خارج می‌کند. از این لحظه به بعد الکتروموتور  تک فاز می‌تواند گشتاور کافی را برای ادامه کارکرد خود نگه دارد. بجز انواع خاص، معمولا همه الکتروموتورهای تک فاز فقط برای کاربری‌های کمتر از 3 اسب بخار استفاده می‌شوند. با توجه به انواع تکنیکهای استارت، الکتروموتورهای القایی تک فاز AC در انواعی به شرح ذیل قرار دارند.

 

انواع الکتروموتورهای تک فاز القایی

  1. الکتروموتور تک فاز القایی AC با فاز شکسته
  2. الکتروموتور تک فاز القایی AC با استارت خازنی
  3. الکتروموتور تک فاز القایی AC با خازن دائمی اسپیلت

 

الکتروموتور تک فاز AC با فاز شکسته

این الکتروموتورها دو پیچه دارند. در پیچه استارت این الکتروموتور سیم نازک تر و تعداد دورکمتر نسبت به پیچه اصلی برای بوجود آوردن مقاومت بیشتر ساخته می شود این الکتروموتور فاز شکسته با عنوان استارت القایی / کارکرد القایی هم شناخته می شود. در میدان پیچه استارت در زاویه ای غیر از آنچه که پیچه اصلی دارد قرار می گیردکه سبب آغاز چرخش محور الکتروموتور  می گردد. پیچه اصلی که از سیم ضخیم تری ساخته شده‌است الکتروموتور را همیشه درحالت چرخش باقی نگه می‌دارد. کاربری های خوب برای الکتروموتورهای فاز شکسته شامل سنگ سمباده های کوچک، دمنده‌ها و فنهای کوچک و دیگر دستگاههایی با نیاز به گشتاور آغازین کم و با نیاز به الکتروموتور هایی با قدرت ۱/۲۰ تا ۱/۳ اسب بخار می‌باشد.این الکتروموتورها در کاربریهایی که نیاز به روشن و خاموش کردن های پیاپی و یا نیاز به گشتاور زیاد دارند مناسب نیست.

 

الکتروموتور های تک فاز

 

الکتروموتور تک فاز القایی AC با استارت خازنی

این نوع الکتروموتور همان الکتروموتور با فاز شکسته، اصلاح شده با خازنی سری با آن برای بهبود استارت است. همانند الکتروموتور معمولی با فاز شکسته، این نوع الکتروموتور یک سوئیچ گریز از مرکز داشته که هنگامی که محور الکتروموتور به ۷۵ درصد سرعت نامی می‌رسد، پیچه استارت را از مدار خارج می‌نماید. از آنجا که خازن در مدار استارت است، گشتاور استارت بیشتری تولید می‌کند که معمولاً در حدود ۲۰۰ تا ۴۰۰ درصد گشتاور نامی است و جریان استارت معمولاً بین ۴۵۰ تا ۵۷۵ درصد جریان نامی است که بسیار کمتر از الکتروموتور با فاز شکسته و بعلت سیم ضخیمتر در مدار استارت است. نوع اصلاح شده‌ای از الکتروموتور  با استارت خازنی، الکتروموتور با استارت مقاومتی است. در این نوع الکتروموتور خازن استارت با یک مقاومت جایگزین شده‌ است. الکتروموتور با استارت مقاومتی در کاربریهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که میزان گشتاور استارت، کمتر از مقداری که الکتروموتور با استارت خازنی تولید می‌کند لازم است. صرف نظر از هزینه، این الکتروموتور امتیازات عمده‌ای نسبت به الکتروموتور با استارت خازنی ندارد. این الکتروموتورها در انواع مختلف کاربریهای پولی و تسمه‌ای مانند تسمه نقاله‌های کوچک و در پمپها، دمنده‌های بزرگ و کاربریهای چرخ دنده‌ای به خوبی استفاده می‌شوند.

 

الکتروموتور تک فاز القایی AC با استارت خازنی

 

الکتروموتور تک فاز القایی AC با خازن دائمی اسپلیت

این الکتروموتور نوعی خازن به طور دائم متصل به صورت سری به پیچه استارت دارد. این کار سبب آن می‌شود که پیچه استارت تازمانی که محور الکتروموتور به سرعت چرخش نامی خود برسد بصورت پیچه‌ای کمکی عمل کند. از آنجا که خازن عملکرد اصلی، باید برای استفاده مداوم طراحی شده باشد، نمی‌تواند توان استارتی معادل یک الکتروموتور استارت خازنی ایجاد نماید. گشتاور استارت یک الکتروموتور تکفاز با خازن دائمی معمولاً کم و در حدود ۳۰ تا ۱۵۰ درصد گشتاور نامی‌است. الکتروموتورهای تکفاز با خازن دائمی، جریان راه اندازی پایینی دارند که معمولاً در کمتر از ۲۰۰ درصد جریان نامی است که آنها را برای کاربریهایی دارای پریود‌های خاموش-روشن با سرعت بالا بسیار مناسب می‌سازد. این الکتروموتورهای تک فازامتیازات فراوانی دارند. طراحی الکتروموتور براحتی برای استفاده با کنترل کننده‌های سرعت دوران می‌تواند اصلاح شود. همچنین می‌توانند برای بازدهی بهینه و ضریب توان بالا در بار نامی طراحی شوند. آنها به عنوان قابل اطمینان‌ترین الکتروموتور تک فاز مطرح می‌شوند. مخصوصا به این خاطر که به سوئیچ گریز از مرکز نیازی ندارند. این الکتروموتورها بسته به طراحیشان کاربری بسیار متنوعی دارند که شامل فنها، دمنده‌ها با نیاز به گشتاور استارت کم و پریودهای کاری غیر دائمی مانند بازکننده‌های درب گاراژها می‌شود.

 

الکتروموتور تک فاز القایی AC استارت با خازن / کارکرد با خازن

این الکتروموتور، همانند الکتروموتور با استارت خازنی، خازنی از نوع استارتی در حالت سری با پیچه کمکی برای گشتاور زیاد استارت دارد. همچنین مانند یک الکتروموتور با خازن دائمی، خازنی از نوع کارکرد دائم دارد که درکنار خازن استارت در حالت سری با پیچه کمکی است که بعد از شروع به کار الکتروموتور از مدار خارج می‌شود. این حالت سبب بوجود آمدن گشتاوری اضافی می‌شود. این نوع الکتروموتور می‌تواند برای بازده بیشتر طراحی شود. این الکتروموتور بخاطر خازنهای کارکرد دائم و استارت و سوئیچ گریز از مرکز آن نسبتا پرهزینه‌است. این الکتروموتور می‌تواند در بسیاری از کاربریهایی که از هر الکتروموتور تک فاز دیگری انتظار می‌رود استفاده شود. این کاربریها شامل ماشینهای مرتبط با چوب، کمپرسورهای هوا، پمپهای آب فشار قوی، پمپهای تخلیه و دیگر کاربردهای نیازمند گشتاورهای بالا می‌شوند.

 

الکتروموتور تکفاز القایی AC با قطب سایه دار (با حلقه اتصال کوتاه)

الکتروموتورهای تک فاز با قطب سایه دار فقط یک پیچه یا کلاف اصلی دارند و پیچه یا کلاف راه انداز ندارند. استارت خوردن بوسیله طرح خاص آن که حلقه پیوسته مسی ای را دور قسمت کوچکی از هر قطب الکتروموتور حلقه می‌کند انجام می‌شود. این سایه که قطب را دو تکه می‌کند سبب می‌شود که میدان مغناطیسی ای ضعیفتر در ناحیه سایه خورده نسبت به قسمت دیگر و در کنار آن بوجود آید. تعامل میان میدانها محور را به چرخش وامی دارد. چون الکتروموتور با قطب سایه خورده پیچه استارت، سوئیچ استارت ویا خازن ندارد از نظر الکتریکی ساده و ارزان است. همچنین سرعت آن را صرفا با تغییر ولتاژ یا بوسیله یک پیچه با چند دور مختلف می‌توان کنترل کرد. ساختار الکتروموتور با قطب سایه خورده از نظر مکانیکی اجازه تولید انبوه را می‌دهد. درحقیقت این الکتروموتورها به الکتروموتورهای یکبار مصرف معروفند. بدین معنی که جایگزین کردن آنها ارزانتر از تعمیر آنهاست. الکتروموتورهای با قطب سایه دار مشخصات مثبت زیادی دارند. اما چندین مورد عیب هم دارند. گشتاور استارت کم آن معمولاً ۲۵ تا ۷۵ درصد گشتاور نامی است. آنها الکتروموتورهایی با اتلاف بالا هستند که سرعتی حدود ۷ تا ۱۰ درصد سرعت سنکرون دارند. عموماً بازده این نوع الکتروموتور بسیار پایین است (کمتر از ۲۰ درصد). هزینه اولیه پایین آن را برای قدرت کمتر یا کاربردهای با کار کمتر مناسب می‌سازد. شاید وسیعترین استفاده از آنها در فنهای چند سرعته برای استفاده خانگی است. ولی گشتاور کم، الکتروموتور تک فاز دارای قطب سایه دار را برای بیشتر کاربریهای صنعتی یا تجاری که در آنها کار مداوم یا پریود‌های گردش بیشتر معمول است غیر قابل استفاده می‌کند.

 

الکتروموتور القایی سه فاز

برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از الکتروموتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می‌شود. این الکتروموتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای منبع تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان، استفاده می‌کنند. اغلب، روتور شامل تعدادی هادی‌های مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادی‌ها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می‌شود که محور الکتروموتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.
این نوع از الکتروموتور با نام الکتروموتور القایی معروف است. برای اینکه محور این الکتروموتور به حرکت درآید بایستی همواره محور الکتروموتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به الکتروموتور بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع الکتروموتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچهای روتور جریان میدان جدایی اعمال می‌شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در الکتروموتور همزمان وجود دارد، الکتروموتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز، به گردش در می‌آید. الکتروموتورهای همزمان (سنکرون) را می‌توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.
سرعت یک الکتروموتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان مغناطیسی استاتور، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌کند. تغییر سرعت در این نوع از الکتروموتورها را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچهای مختلف با تعداد قطبهای مختلف در بخش استاتور که با استفاده از آنها سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می‌کند، ممکن ساخت. همچنین با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه، میتوان کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت این نوع از الکتروموتور را داشت.

 

الکتروموتور القایی سه فاز

 

الکتروموتور القایی سه فاز

  1. الکتروموتور القایی سه فاز قفس سنجابی
  2. الکتروموتور القایی سه فاز قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده (اسلیپ رینگ)

 

الکتروموتور القایی سه فاز قفس سنجابی

تقریبا اکثرالکتروموتورهای القایی AC سه فاز از این نوع هستند. که روتور آنها از نوع قفس سنجابی است. محدوده‌های طبقه بندی نیروی آنها از یک سوم تا چند صد اسب بخار است. الکتروموتورهای سه فاز از این نوع که در محدوده یک اسب بخار به بالا قرار دارند در مقایسه با الکتروموتورهای مشابه تک فاز کم هزینه ترند و می‌توانند در زمان استارت با بارهای سنگین تر کار کنند.

 

الکتروموتور القایی سه فاز قفس سنجابی

 

الکتروموتور القایی سه فاز قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده (اسلیپ رینگ)

نوعی از الکتروموتورهای قفسه سنجابی که الکتروموتور با حلقه لغزان یا الکتروموتور با روتور سیم پیچی شده است. درحالی که استاتور در این الکتروموتور همانند الکتروموتور قفس سنجابی است یک سری از پیچه‌ها را روی روتور خود دارد که در حالت مدارکوتاه نیستند ولی به یک سری از رینگهای لغزان ختم می‌شوند. این پیچه‌ها در اضافه کردن مقاومتها و خازنهای خارجی سودمندند. لغزش لازم برای تولید گشتاور حداکثر نهایی مستقیماً با مقاومت روتور متناسب است. در الکتروموتور با حلقه لغزان مقاومت موثر روتور با اضافه کردن مقاومت خارجی میان حلقه‌های لغزان کاهش می یابد. بنابراین امکان بدست آوردن لغزش بیشتر و همچنین گشتاور حداکثر نهایی در سرعت های کمتر وجود دارد.

این نوع الکتروموتور برای فشارهای استاتیکی ثابت که درآنها گشتاور نهایی باید در سرعت تقریباً صفر تولید شده و الکتروموتور درکمترین زمان و با کمترین مصرف جریان تا سرعت نامی شتاب گیرد ایده‌آل است. مقدار اضافه بار می‌تواند سرعت را تا ۵۰ درصد سرعت سنکرون کاهش دهد. کاهش سرعت تا زیر ۵۰درصد بازده را به خاطر اتلاف انرژی در مقاومتها به شدت کاهش می‌دهد. این نوع الکتروموتور  در کاربری هایی با چرخش با گشتاور و سرعت های مختلف مانند پرسهای چاپ، کمپرسور ها، تسمه نقاله‌ها، بالابر‌ ها و آسانسورها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

الکتروموتور القایی سه فاز قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده

 

الکتروموتورهای خطی

یک الکتروموتور خطی اساساً یک الکتروموتور است که از حالت دوار درآمده تا بجای اینکه یک گشتاور گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش، بوجود آورد. الکتروموتورهای خطی اغلب الکتروموتورهای القایی یا پله‌ای هستند.

 

موتورهای خطی

 

الکتروموتور پله ایی یا سرو

نوع دیگری از الکتروموتورها، الکتروموتور پله‌ای یا سرو موتور هستند، که در آن یک روتور درونی، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهایی با کنترل الکترونیکی روشن- خاموش شدن خارجی، کنترل می‌شود. یک الکتروموتور پله‌ای ترکیبی از یک الکتروموتور DC و یک سلونوئید است. الکتروموتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالت های موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما الکتروموتورهای پله‌ای کنترل شده، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. الکتروموتورهای پله‌ای کنترل شده با رایانه یکی ازفرم‌های سیستم‌های تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان بار باشند.

 

موتور پله ای

 

راهنمای انتخاب صحیح الکتروموتور

مفهوم نوشته های روی پلاک الکتروموتور

برروی موتورهای الکتریکی پلاکی توسط کارخانه نصب می گردد که کلیه اطلاعات موتور برروی آن برای راه اندازی آورده می شود و در صورتی که موارد اعلام شده به درستی رعایت نشود موتور می سوزد و یا عمر مفید آن کاهش پیدا می کند.

 

پلاک موتور الکتریکی

 

  • No: مدل موتور که معمولا توسط کار خانه مشخص می شود.
  • Type: نام موتور، با داشتن نام موتور و مراجعه به شرکت سازنده می توانید اطلاعات بیشتری در مورد موتور بدست آورید.
  • AMPS: حداکثر جریان مجازی است که موتور برای کار کردن به آن نیاز دارد.
  • V: ولتاژ كاري الكتروموتور مي باشد كه نبايد ولتاژ بيشتر و يا كمتر به سيم پيچهاي الكتروموتور اعمال گردد. در صورت وجود علامت ستاره (Y) یا مثلث، ولتاژ در همان اتصال استفاده می شود (مثلا ولتاژ کاری موتور بالا 415 ولت در حالت ستاره است).
  • HERTZ: مشخص کننده فرکانس کاری موتور می باشد، معمولا فرکانس کاری موتور ها 50 یا 60 هرتز است.

نكته: دور الكتروموتورها با فركانس ارتباط دارد لذا الكتروموتوری كه در فركانس 50 هرتز مثلا 1500 دور می باشد همين الكتروموتور در فركانس 60 هرتز دورش ديگر 1500 نيست.

  • DATE: مشخص کننده تاریخ ساخت موتور است.
  • R.P.M: نشان دهنده دور الكتروموتور در یک دقيقه در روی شقت خروجی می باشد.
  • KW: مقدار توان الكتروموتور را نشان می دهد.

نكته: اگر روی الكتروموتوری نوشته شده بود 380/220 =V بدین معنی است كه اين الكتروموتور در شبكه برق 110 ولت كه برخی از كشورها استفاده می شود بايد بصورت مثلث و در كشورهای كه ولتاژ 220 ولت (ولتاژ بين يك فاز و نول) دارند مثل ايران بايد بصورت ستاره بسته شود.

  • IP= ميزان حفاظت الكتروموتور در مقابل گرد و غبارطبق جدول زير می باشد.
  • P.H= انواع حفاظتها طبق استاندارد دين 40050
  • P00= باز بدون حفاظت در مقابل تماس با اجسام خارجی و آب، در این مورد موتور باید در یک فضای سرپوشیده نگه داری شود.
  • P10= محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجی - محافظ در مقابل آب، موتور می تواند در فضای بازو زیر باران کار کند.
  • P11= محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجی - محفوظ در مقابل آب
  • P20= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط بدون حفاظ در مقابل آب، برای موتور باید سرپوش مناسب تهیه شود.
  • P21= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط - ضد آب
  • P22= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط – محفوظ در مقابل ترشح آب بطور عمودی يا مايل با زاويه بيشتر از 30 درجه نسبت به افق
  • P30= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غيره و اجسام خارجی سبك وزن – بدون محافظت در مقابل آب
  • P31= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غيره و اجسام خارجی سبک وزن - ضد آب
  • P32= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غيره و اجسام خارجی سبک وزن - محفوظ در مقابل ترشح آب بطور عمودی يا مايل با زاويه بيشتر از 30 درجه نسبت به افق
  • P40  و بالاتر: حفاظت شده در برابر کلیه عوامل خارجی

بر روی موتور ها اطلاعاتی دیگری نیز ممکن است وجود داشته باشد، کاربر می تواند با مراجعه به کاتالوگ موتور از آنها آگاهی یابد.

 

استاندارد تعریف شده در رابطه با IP ماشین های الکتریکی

از حرف W پس از دو رقم اعلام شده در مواردی استفاده می شود که ماشین الکتریکی طراحی شده دارای مدار باز با سیستم خنک کننده هوا و در شرایط جوی کار می کند به گونه ای که نفوذ باران و ذرات همراه باد را تحت شرایط معین به داخل ماشین الکتریکی کاهش و کنترل می کند و میزان جزیی وارد شده به داخل در عملکرد آن تاثیری ندارد مانند IP13W.

هرگاه تنها یک مشخصه از شاخص های IP برای مصرف کننده مهم باشد شاخص بی اهمیت با حرف X مشخص می شود مانند IP2X که فقط درجه حفاظت جانی مطرح شده و یا IPX4 که درجه حفاظت در مقابل رطوبت مشخص شده است.

 

ارقام اول: درجه حفاظت جانی تعریف شده و مشخصات آن

 

درجه حفاظت جانی تعریف شده و مشخصات آن
اولین مشخصه شرایط عمل
0 ماشین حفاظت نشده است.
1 حفاظت شده در مقابل دست انسان و یا اجسام با قطر بیش از 50 میلی متر
2 حفاظت انجام شده در مقابل انگشتان انسان و یا اجسام با قطر بزرگتر از 12 میلی متر
3 حفاظت انجام شده در مقابل ابزارهای الکتریکی با قطر بیشتر از 2.5 میلی متر
4 حفاظت انجام شده در مقابل سیم های نازک و عایق های با قطر بیش از 1 میلی متر
5 حفاظت انجام شده داخل ماشین الکتریکی در مقابل گرد و غبار بیش از حد که برای آن زیان بار شده است.
6 حفاظت کامل در مقابل گرد و غبار

 

ارقام دوم: درجه حفاظت در مقابل رطوبت تعریف شده و مشخصات آن

 

درجه حفاظت در مقابل رطوبت تعریف شده و مشخصات آن
درجه حفاظت حفاظت انجام شده
0 ماشین در مقابل رطوبت هیچ حفاظتی ندارد.
1 ماشین الکتریکی در برابر چکیدن آب به صورت قائم حفاظت شده است.
2 ماشین الکتریکی در برابر چکیدن آب با انحراف 15 درجه نسبت به قائم محافظت شده است.
3 ماشین الکتریکی در مقابل ترشح آب محافظت شده است.
4 ماشین الکتریکی در مقابل پاشیدن آب محافظت شده است.
5 ماشین الکتریکی در مقابل خوردن آب محافظت شده است.
6 ماشین الکتریکی در مقابل سیلاب محافظت شده است.
7 ماشین الکتریکی در مقابل اثرات مخرب غوطه وری محافظت شده است. 
8 ماشین الکتریکی توانایی قوطه وری دائم در آب را دارا می باشد.

 

کلاس عایق حرارتی

با توجه به استانداردهای تعیین شده توسط انجمن بین المللی تولید کنندگان تجهیزات الکتریکی

(NEMA) NATIONAL ELECTRICAL MANUFACTURES ASSOCIATION

عایق بندی موتورها با توجه به درجه حرارت موتور در محیط های مختلف کاری در چهار کلاس (A, B, F, H) تعریف شده است و بر اساس این استاندارد درجه حرارت محیط 40 درجه سانتی گراد در نظر گرفته می شود و درجه حرارت تعیین شده با یک بازده حداکثر 10 درجه برای گرم ترین نقطه در مرکز پیچی (HOT SPOT) در نظر گرفته می شود.

 

کلاس عایق حرارتی
استاندارد (سانتی گراد) کلاس عایق
105C A
130C B
155C F
180C H

 

برندهای قابل فروش در فامکو

برندهای الکتروموتور
برندهای الکتروموتور TEFC
الکتروموتور زیمنس الکتروموتور موتوژن الکتروموتور ABB
الکتروموتور WEG الکتروموتور جمکو الکتروموتور Marelli
الکتروموتور VEM الکتروموتور الکتروژن الکتروموتور Kaijieli
الکتروموتور Stream الکتروموتور ATB  
برندهای الکتروموتور ضد انفجار (EX)
الکتروموتور ضد انفجار زیمنس الکتروموتور ضد انفجار ABB الکتروموتور ضد انفجار چمپ
الکتروموتور ضد انفجار ATB الکتروموتور ضد انفجار WEG الکتروموتور ضد انفجار Marelli