الکترو موتور 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 موتور الکتریکی، روتور به علت گشتاور ناشی از نیرویی ایجاد شده توسط میدان مغناطیسی در استاتور، به حول محور خود می چرخد. هر الکتروموتور بر اساس ساختارش توسط برق جریان مستقیم DC و یا جریان متناوب AC تغذیه می گردد.
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 موتور القایی 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 مقاله ای به آکادمی سلطنتی 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، چرا که این حرکت به تولید آسان تر 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 بطوریکه موتور به وسیله میدانی دوار به حرکت در آید.
تسلا بعدها موفق به کسب حق امتیاز شماره ۰٫۴۱۶٫۱۹۴ ایالات متحده برای اختراع موتور خود شد. این موتور که در بسیاری از عکس های 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 می شود.
مقالات مرتبط: عیب یابی و نحوه تعمیر الکتروموتور
کاربرد الکتروموتور در صنعت
انواع الکتروموتور توسط شرکت‌های تولیدی طراحی و روانه بازار شده‌اند که هرکدام کاربردهای متفاوتی دارند و در زمینه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. الکتروموتور در صنعت معمولا در تجهیزاتی از قبیل دمنده‌ها، پمپ‌ها، توربین‌ها، کمپرسورها، انتقال‌دهنده، تجهیزات تهویه مطبوع و خنک‌کننده، ابزار حرارتی، دستگاه‌های نورد و … کاربرد دارد. موتور الکتریکی به عنوان قطعه یا ماشین حرکت چرخشی و نیروی گشتاور موتور در انواع تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌طور کلی کاربرد الکتروموتور در صنایع مختلف و ابزارهای گوناگون با هدف تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی صورت می‌پذیرد.
مزایای الکتروموتور
در حال حاضر صنایع فعال از انواع الکتروموتور موجود در بازار در تجهیزات صنعتی بهره می‌برند تا سرعت عمل را در بخش‌های مختلف با تبدیل انرژی الکتریکی به چرخشی افزایش دهند. از مزایای الکتروموتور در ابزارآلات صنعتی، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مزایای الکتروموتورهای AC
- طراحی ساده و مقاوم
- هزینه نگهداری کم
- اتصال آسان به منبع تغذیه
- قیمت مقرون به‌صرفه
- مزایای الکتروموتور سنکرون
- بدون حساسیت در برابر نوسانات ولتاژ
- بازدهی عالی
- برخورداری از ضریب قدرت فوق‌العاده و قابل تنظیم
- کار به‌طور مستقیم با ولتاژ زیاد
انواع الکتروموتور ها از منظر جریان مصرفی
- الکتروموتور یا موتور الکتریکی ( Direct Current ) یا جریان مستقیم DC
- الکتروموتور یا موتور الکتریکی (Alternative Current) یا جریان متناوب AC
الکتروموتور 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 آهنربا های 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 سری (Series)
الکتروموتور های DC سری دارای گشتاور راه انداز بالا بوده و از این رو در صنایعی که به گشتاور راه اندازی بالا نیازاست مانند جرثقیل ها، بالابرهیدرولیک، پرس ها ی ضربه ای، آسانسور مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از این نوع الکترو موتور 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)
الکتروموتور های 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 الکترو موتورهای کمپوند خصوصیات موتور سری و شانت وجوددارد و شامل دو دسته هستند.
- 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 الکتروموتور های سری است استفاده می شود. - الکتروموتور DC کمپوند نقصانی
دربارهای 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.
الکتروموتور جریان متناوب یا AC
عمومی ترین الکتروموتور های مورد استفاده در صنعت و خانگی الکتروموتور های القایی AC هستند.
- الکتروموتور آسنکرون AC قفسه سنجابی
روتور الکتروموتور های 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. - الکتروموتور AC سنکرون
در الکتروموتور های 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 الکتروموتورپس از قطع محرک اولیه با سرعت سنکرون می چرخد.
