الکتروموتور چیست؟

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.

الکتروموتور چیست؟ انواع الکتروموتور

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

• موتورهای DC
  1. موتور سری
  2. موتور موازی
  3. موتور کمپوند
  4. موتور خود تحریک
  5. موتور مغناطیس دائم (PMDC)
• موتورهای AC
  1. موتور القایی
  2. موتور سنکرون
• موتورهای خاص
  1. موتور پله ای
  2. موتور DC بدون جاروبک
  3. موتور هیسترزیسی
  4. موتور رلوکتانسی
  5. موتور اونیورسال

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.

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 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

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.

اجزاء موتورهای الکتریکی

ابتدا نگاهی به درون یک موتور الکتریکی ساده می اندازیم. یک موتور ساده از ۶ 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 DC یا جریان مستقیم چیست؟

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

• الکتروموتور DC سری (Series)

موتورهای 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 دینام 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)

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

۱٫ الکتروموتور DC کمپوند اضافی

این نوع موتور 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 دینام کمپوند اضافی که طراحی آن شبیه الکتروموتورهای سری است، استفاده می شود.

۲٫ 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 AC یا جریان متناوب چیست؟

عمومی ترین دینام های 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 از موتورهای AC یا القایی در صنعت وجود دارد. الکتروموتورهای مختلف برای کارهای مختلف مناسب اند. با اینکه طراحی موتور 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 استاتور بستگی دارد. پیچه های استاتور مستقیما به منبع انرژی متصل می باشند. آنها به صورتی متصل اند که با برقراری تغذیه AC یک میدان مغناطیسی چرخنده تولید می شود.

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 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.

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.

انواع الکتروموتور AC

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

الکتروموتور AC سنکرون

در دینام های سنکرون، روتور و استاتور سیم پیچی می شوند. هنگامی که استاتور به منبع برق متصل می شوند، میدان گردان در موتور 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 محصول برای اصلاح ضریب توان (Cosφ) می باشد در این حالت بر روی محور موتور سنکرون باری قرار نمی گیرد یعنی الکتروموتور بدون بار کار می کند. در این حالت موتور سنکرون را خازن سنکرون هم می نامند در کارخانه ها استفاده می شود.
2. از این موتورها 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 چیست؟

روتور موتورهای 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 دینام 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 کار است، 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 موتور جریان زیادی را از شبکه در حدود ۳ تا ۷ برابر جریان نامی می گیرند.

الکتروموتور AC آسنکرون روتور سیم پیچ

مشکل موتورهای 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 عبور می کنند را شار الکتریکی گویند) زیادی را برای مغناطیس شدن به خود جذب می کند و باعث بالا رفتن 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 موتور 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 دینام 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 دینام 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 AC تک 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 استاتور تقسیم بندی می کنند.

الکتروموتورهای القایی تک فاز

به دلیل قیمت مناسب و کم بودن هزینه نگهداری بیشترین مصرف را در صنعت دینام های 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. موتور تک فاز القایی خود راه انداز نیست و در تمام الکتروموتورهای القایی تک فاز، روتور از نوع قفس سنجابی است. هنگامی که موتور 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 می‌ تواند ضربات آغازی را برای چرخش موتور تولید کند. استارتر الکتروموتورهای القایی تک فاز اساساً کلاف اضافی در استاتور است (پیچ راه انداز). کلاف استارت می‌تواند دارای خازنهای سری و یا سوئیچ گریز از مرکز باشد. هنگامی که ولتاژ تغذیه برقرار است جریان درکلاف اصلی به سبب 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 برآیندی می‌سازند که در جهتی گردش می‌کند. محور الکتروموتور گردش را در جهت این میدان برآیند آغاز می‌کند. هنگامی که موتور 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 موتورهای تک فاز فقط برای کاربری‌ های کمتر از ۳ 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. موتور تک فاز القایی AC با فاز شکسته
2. موتور تک فاز القایی AC با استارت خازنی
3. موتور تک فاز القایی AC با خازن دائمی اسپیلت

الکتروموتور تک فاز AC با فاز شکسته

این الکتروموتورها دو پیچه دارند. در پیچه استارت این دینام، سیم نازک تر و تعداد دور کمتر 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 گیرد که سبب آغاز چرخش محور الکتروموتور می گردد. پیچه اصلی که از سیم ضخیم تری ساخته شده‌ است الکتروموتور را همیشه در حالت چرخش باقی نگه می‌ دارد. کاربری های خوب برای الکتروموتورهای فاز شکسته شامل سنگ سمباده های کوچک، دمنده‌ ها 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 تک فاز القایی AC با استارت خازنی

این نوع همان الکتروموتور با فاز شکسته، اصلاح شده با خازنی سری با آن برای بهبود استارت است. همانند دینام معمولی با فاز شکسته، این نوع موتور 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 به علت سیم ضخیمتر در مدار استارت است. نوع اصلاح شده‌ ای 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 موتورها 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 خازن دائمی اسپلیت

این محصول نوعی خازن به طور دائم متصل به صورت سری به پیچه استارت دارد. این کار سبب آن می‌شود که پیچه استارت تا زمانی که محور الکتروموتور به سرعت چرخش نامی خود برسد به صورت 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 نامی‌ است. 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 فاز امتیازات فراوانی دارند. طراحی الکتروموتور به راحتی 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 موتورها 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 نوع، 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 در کنار 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 پر هزینه‌ است. 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)

موتورهای 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 و یا 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. در حقیقت این الکتروموتورها به الکتروموتورهای یکبار مصرف معروف می باشند. 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 موتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می‌شود. این دینام ها از اختلاف فاز موجود بین فازهای منبع تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان، استفاده می‌کنند. اغلب، روتور شامل تعدادی هادی‌ های مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادی‌ ها 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 با نام الکتروموتور القایی معروف است. برای اینکه محور این الکتروموتور به حرکت درآید بایستی همواره محور 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 موتور 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، می توان کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت این نوع از الکتروموتور را داشت.

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 اکثر موتورهای 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 تر می باشند و می‌توانند در زمان استارت با بارهای سنگین تر کار کنند.

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

نوعی از موتورهای 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 مدار کوتاه نیستند ولی به یک سری از رینگهای لغزان ختم می‌شوند. این پیچه‌ها در اضافه کردن مقاومتها و خازنهای خارجی سودمند هستند. 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 در آنها گشتاور نهایی باید در سرعت تقریباً صفر تولید شده و الکتروموتور در کمترین زمان و با کمترین مصرف جریان تا سرعت نامی شتاب گیرد ایده‌ آل است. مقدار اضافه بار می‌تواند سرعت را تا ۵۰ درصد سرعت سنکرون کاهش دهد. کاهش سرعت تا زیر ۵۰ درصد 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.

الکتروموتورهای خطی

یک موتور خطی اساساً یک الکتروموتور است که از حالت دوار در آمده 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.

الکتروموتور پله ایی یا سرو

نوع دیگری از موتورهای الکتریکی، 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.

راهنمای انتخاب صحیح الکتروموتور

نحوه پلاک خوانی 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.

• 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 کاری الکتروموتور می باشد که نباید ولتاژ بیشتر و یا کمتر به سیم پیچهای الکتروموتور اعمال گردد. در صورت وجود علامت ستاره (Y) یا مثلث، ولتاژ در همان اتصال استفاده می شود (مثلا ولتاژ کاری موتور بالا ۴۱۵ ولت در حالت ستاره است).
• HERTZ: مشخص کننده فرکانس کاری موتور می باشد، معمولا فرکانس کاری موتور ها ۵۰ یا ۶۰ هرتز است.

نکته: دور الکتروموتورها با فرکانس ارتباط دارد لذا الکتروموتوری که در فرکانس ۵۰ هرتز مثلا ۱۵۰۰ دور می باشد همین الکتروموتور در فرکانس ۶۰ هرتز دورش دیگر ۱۵۰۰ نیست.

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

نکته: اگر روی الکتروموتوری نوشته شده بود ۳۸۰/۲۲۰ =V بدین معنی است که این الکتروموتور در شبکه برق ۱۱۰ ولت که برخی از کشورها استفاده می شود باید بصورت مثلث و در کشورهای که ولتاژ ۲۲۰ ولت (ولتاژ بین یک فاز و نول) دارند مثل ایران باید بصورت ستاره بسته شود.

• IP= میزان حفاظت الکتروموتور در مقابل گرد و غبارطبق جدول زیر می باشد.
• P.H= انواع حفاظتها طبق استاندارد دین ۴۰۰۵۰
• 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 یا مایل با زاویه بیشتر از ۳۰ درجه نسبت به افق
• P30= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن – بدون محافظت در مقابل آب
• P31= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن – ضد آب
• P32= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن – محفوظ در مقابل ترشح آب بطور عمودی یا مایل با زاویه بیشتر از ۳۰ 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

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

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 ۴۰ درجه سانتی گراد در نظر گرفته می شود و درجه حرارت تعیین شده با یک بازده حداکثر ۱۰ درجه برای گرم ترین نقطه در مرکز پیچی (HOT SPOT) در نظر گرفته می شود.