وبلاگ
الکتروموتور چیست؟ | انواع الکتروموتور و کاربرد آنها
راهنمای جامع الکتروموتور: انواع، کاربردها و انتخاب صحیح
معرفی الکتروموتور و انواع آن
الکتروموتور یا موتور الکتریکی دستگاهی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. این دستگاه‌ها در انواع مختلفی از جمله الکتروموتورهای معمولی (TEFC)، ضد انفجار (EX)، کولری، تک‌فاز و سه‌فاز عرضه می‌شوند. این مقاله به بررسی تاریخچه، انواع، کاربردها، اجزای اصلی، استانداردها و نکات مهم در انتخاب الکتروموتور مناسب برای مصارف خانگی و صنعتی می‌پردازد.
تاریخچه الکتروموتور
در سال 1882، نیکولا تسلا مفهوم میدان مغناطیسی دوار را پایه‌گذاری کرد که راه را برای استفاده از این فناوری در تولید نیروی مکانیکی هموار نمود. در سال 1883، او یک موتور القایی دوفاز طراحی کرد و در سال 1888 حق امتیاز شماره 0.416.194 ایالات متحده را برای این اختراع دریافت کرد. همزمان، گالیلئو فراریس در سال 1885 تحقیقات مستقلی را آغاز کرد و در سال 1888 نتایج خود را در آکادمی سلطنتی علوم تورین ارائه داد. اختراع تسلا به‌عنوان بخشی از انقلاب صنعتی دوم شناخته می‌شود، زیرا امکان تولید و انتقال انرژی الکتریکی در فواصل طولانی را فراهم کرد. در سال 1890، میخایل اسیبوویچ موتور سه‌فاز روتور قفسی را اختراع کرد که به دلیل سادگی و کارایی، امروزه به‌طور گسترده استفاده می‌شود.
انواع الکتروموتور
الکتروموتورها در هر جایی که حرکت مکانیکی وجود دارد، حضور دارند. این دستگاه‌ها بر اساس نوع جریان مصرفی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
1.الکتروموتور DC (جریان مستقیم):
- موتور سری: گشتاور راه‌اندازی بالا، مناسب برای جرثقیل‌ها، آسانسورها و لوکوموتیوها (موتور کششی).
- موتور شانت (موازی): گشتاور بالا در دور نامی، مناسب برای هواکش‌ها و دمنده‌های صنعتی.
- موتور کمپوند: ترکیبی از ویژگی‌های سری و شانت، در دو نوع اضافی (برای دستگاه‌های تراش) و نقصانی (برای آزمایشگاه‌ها با سرعت ثابت).
- موتور خود تحریک: بدون نیاز به منبع خارجی برای تحریک.
- موتور مغناطیس دائم (PMDC): استفاده از آهنرباهای دائمی برای میدان مغناطیسی.
2.الکتروموتور AC (جریان متناوب):
-
موتور القایی:
- روتور قفسی: ساختار ساده و مستحکم، مناسب برای اکثر کاربردهای صنعتی.
- روتور سیم‌پیچی شده (اسلیپ رینگ): گشتاور بالا در لحظه استارت، مناسب برای آسیاب‌ها و سنگ‌شکن‌ها.
- موتور سنکرون: سرعت ثابت، مناسب برای اصلاح ضریب توان و کاربردهای دقیق مانند ساعت‌های الکتریکی.
موتورهای خاص
- موتور پله‌ای: برای کنترل دقیق موقعیت در سیستم‌های دیجیتال.
- موتور DC بدون جاروبک: بازده بالا و طول عمر بیشتر.
- موتور هیسترزیسی: گشتاور ثابت برای کاربردهای خاص.
- موتور رلوکتانسی: مناسب برای سرعت‌های متغیر.
- موتور اونیورسال: قابل استفاده با جریان AC و DC.
اجزای اصلی الکتروموتور
هر الکتروموتور دوار شامل دو بخش اصلی است:
- استاتور: بخش ثابت که از ورقه‌های نازک آلومینیوم یا آهن سبک ساخته شده و سیم‌پیچ‌هایی برای تولید میدان مغناطیسی دوار دارد.
- روتور: بخش متحرک که معمولاً از نوع قفس سنجابی (میله‌های مسی یا آلومینیومی در ورقه‌های فولادی) یا سیم‌پیچی شده است.اجزای یک موتور ساده:
- آرمیچر
- ذغال هادی
- سوئیچ تغییر جهت
- محور
- آهنربا
- منبع تغذیه DC
نحوه انتخاب الکتروموتور
برای انتخاب الکتروموتور مناسب، باید به موارد زیر توجه کرد:
- نوع برق مصرفی: تک‌فاز یا سه‌فاز.
- توان: بر حسب کیلووات یا اسب بخار، با توجه به گشتاور مورد نیاز.
- دور موتور: معمولاً 900، 1400 یا 2900 دور در دقیقه.
- نحوه نصب: پایه‌ای یا فلنج‌دار (B5 یا B14).
- جنس پوسته: چدن (برای لرزش بالا) یا آلومینیوم (سبک‌تر).
- شرایط محیطی: دما، ارتفاع و درجه حفاظت (IP).
اصطلاحات الکتریکی مرتبط
- جریان (I): نسبت تغییرات بار الکتریکی به زمان، واحد آمپر (A).
- ولتاژ (V): اختلاف پتانسیل الکتریکی، واحد ولت.
- وات (W): واحد توان الکتریکی، نشان‌دهنده میزان انرژی تولیدشده.
- اهم (Ω): واحد مقاومت الکتریکی.
- توان ظاهری: واحد ولت آمپر (VA) یا کیلو ولت آمپر.
- جریان نامی: حداکثر جریان مجاز بدون آسیب به موتور.
- میدان مغناطیسی: نیروی وارد بر بار آزمون واحد در یک نقطه.
الکتروموتورهای AC
موتور سنکرون
- ویژگی‌ها: روتور و استاتور سیم‌پیچی شده، سرعت ثابت.
- مزایا:
- بازده بالا.
- ضریب قدرت قابل تنظیم.
- مقاوم در برابر نوسانات ولتاژ.
- معایب:
- نیاز به جریان DC برای روتور.
- هزینه بالا.
- نیاز به استارتر کمکی.
- کاربردها: اصلاح ضریب توان (خازن سنکرون)، ژنراتورها، ساعت‌های الکتریکی.
موتور آسنکرون
- روتور قفسی:
- مزایا: طراحی ساده، قیمت مناسب، ضریب قدرت خوب.
- معایب: گشتاور پایین در استارت، حساسیت به تغییرات ولتاژ.
- کاربردها: پمپ‌ها، فن‌ها، نوار نقاله‌ها.
- روتور سیم‌پیچی شده (اسلیپ رینگ):
- مزایا: گشتاور بالا در استارت، قابل تنظیم با مقاومت خارجی.
- معایب: هزینه نگهداری بالاتر.
- کاربردها: آسیاب‌ها، جرثقیل‌ها، صنایع سیمان و فولاد.
الکتروموتورهای تک‌فاز و سه‌فاز
الکتروموتور تک‌فاز
- نیاز به استارتر برای راه‌اندازی.
- روتور قفس سنجابی.
- انواع:
- فاز شکسته: گشتاور کم، مناسب برای کاربردهای سبک (1/20 تا 1/3 اسب بخار).
- استارت خازنی: گشتاور بالاتر، مناسب برای پمپ‌ها و تسمه‌نقاله‌های کوچک.
- خازن دائمی اسپلیت: گشتاور متوسط، برای استفاده مداوم.
- استارت/کارکرد خازنی: گشتاور بالا و بازده بیشتر.
- قطب سایه‌دار: بدون پیچه استارت، مناسب برای کاربردهای ساده.
- کاربردها: مصارف خانگی، دستگاه‌های کوچک.
الکتروموتور سه‌فاز
- مناسب برای کاربردهای سنگین صنعتی.
- انواع:
- قفس سنجابی: کم‌هزینه، بازده بالا، مناسب برای بارهای سنگین.
- روتور سیم‌پیچی شده: گشتاور و سرعت قابل تنظیم، برای پرس‌ها و آسانسورها.
- کاربردها: لوکوموتیوها، کمپرسورها، تسمه‌نقاله‌ها.الکتروموتور خطی و پله‌ای
- موتور خطی: تولید نیروی خطی به‌جای گشتاور دوار، مناسب برای کاربردهای خاص مانند قطارهای مغناطیسی.
- موتور پله‌ای (سرو): کنترل دقیق موقعیت، مناسب برای سیستم‌های دیجیتال و رباتیک.پلاک‌خوانی الکتروموتور
پلاک الکتروموتور اطلاعات کلیدی برای راه‌اندازی صحیح را ارائه می‌دهد:
- No/Type: مدل و نام موتور.
- AMPS: جریان نامی.
- V: ولتاژ کاری (ستاره یا مثلث).
- HERTZ: فرکانس (50 یا 60 هرتز).
- R.P.M: دور در دقیقه.
- KW: توان خروجی.
- IP: درجه حفاظت (مانند IP44 برای حفاظت در برابر گرد و غبار و پاشش آب).
-
استانداردهای الکتروموتور
اصطلاحات فنی
استاندارد IEC
استاندارد معادل DIN
مقادیر نامی و کارآیی
60034-1 – درجه حفاظت
60034-5 40050, 40051, 40052 روش خنک‌کاری
60034-6 – نحوه نصب
60034-7 42950 حدود نویز
60034-9 45635 T 10
ابعاد و توان خروجی
60072 42673, 42677 -
درجه حفاظت (IP):
- IP00: بدون حفاظت.
- IP20: حفاظت در برابر اجسام متوسط، بدون حفاظت در برابر آب.
- IP44: حفاظت در برابر گرد و غبار و پاشش آب.
- IP65: حفاظت کامل در برابر گرد و غبار و جریان آب.
تأثیر شرایط محیطی
- ارتفاع: در ارتفاعات بالای 1000 متر، توان خروجی کاهش می‌یابد:
- 1000-2000 متر: 95%
- 2000-3000 متر: 88%
- 3000-4000 متر: 80%
- دما: در دماهای بالای 40 درجه سانتی‌گراد، توان کاهش می‌یابد:
- 40-45 درجه: 95%
- 45-50 درجه: 88%
- 50-55 درجه: 80%
کلاس عایق حرارتی
بر اساس استاندارد NEMA:
- کلاس A: تا 105 درجه سانتی‌گراد.
- کلاس B: تا 130 درجه سانتی‌گراد.
- کلاس F: تا 155 درجه سانتی‌گراد.
- کلاس H: تا 180 درجه سانتی‌گراد.برندهای معتبر الکتروموتور
| نوع الکتروموتور | برندها |
|---|---|
| TEFC | زیمنس، موتوژن، WEG، ABB، جمکو، Kaijieli، VEM، الکتروژن، Stream، ATB، ایلماز، گاماک |
| ضد انفجار (EX) | زیمنس، ABB، WEG، ATB، چمپ، ایلماز، گاماک |