موتور الکتریکی

نام انگلیسی: Electric motor
سایر اسامی: الکتروموتور، موتور برقی
اغلب موتورهای الکتریکی دوار هستنند، اما موتور خطی هم وجود دارند. سرعت موتور جریان مستقیم وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. با تغییر جریان میدان میتوانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. در میان موتورهای تک فاز موتور یونیورسال که در وسایل خانگی مثل جارو برقی و چرخ گوشت کاربرد دارند از گشتاور و سرعت بالایی برخوردار هستند. برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فازیا چند فاز استفاده میشود. یک موتور پله ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله ای هستند. مقدمه : موتور الکتریکی، نوعی ماشین الکتریکی است که الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل میکند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام میشود. این دو وسیله بجز در عملکرد، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار میکنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیدههای دیگری نظیر نیروی الکترواستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار میکنند، هم وجود دارند. ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار میگیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال میشود. در یک موتور استوانهای، چرخانه (روتور) به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصلهای معین از محور چرخانه به چرخانه اعمال میشود، میگردد. شرح و توصیف : اغلب موتورهای الکتریکی دوار هستنند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک ( که معمولاً درون موتور است ) چرخانه یا روتور و بخش ثابت ایستانه یا استاتور خوانده میشود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شدهاست. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده میشود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده میشود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال میشود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد میشود. با توجه به طراحی ماشین، هر کدام از بخشهای چرخانه یا ایستانه میتوانند به عنوان آرمیچر باشند.
موتور DC
یکی از اولین موتورهای دوار، اگر نگوییم اولین، توسط مایکل فارادی در سال ۱۸۲۱میلادی ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطهور بود، میشد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتی که جریانی از سیم عبور میکرد، سیم حول آهنربا به گردش در میآمد و نشان میداد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایرهای اطراف سیم میشود. این موتور اغلب در کلاسهای فیزیک مدارس نشان داده میشود، اما گاه بجای ماده سمی جیوه، از آب نمک استفاده میشود. موتور کلاسیک جریان مستقیم دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس میکند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور DC به مجموعهای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی، بستگی دارد. سرعت موتور جریان مستقیم وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیمپیچ) در سیمپیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر، کنترل میشود. بدلیل اینکه این نوع از موتور میتواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای کششی نظیر لوکوموتیوها استفاده میکنند. اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیتها ناشی از نیاز به جاروبک هایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبکها و کموتاتور، ایجاد اصطکاک میکند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبکها میبایست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور میشود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد میکند و به این معنی است که جاروبکها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا میکنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل میکند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین میروند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک میرسیم.
موتور یونیورسال
نام انگلیسی: Universal Motor
یکی از انواع موتورهای DC میدان سیم پیچی شده موتور یونیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شدهاست که این موتورها را میتوان هم با جریان DC و هم AC بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه جریان متناوب کار میکنند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور DC میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل میشود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر میکند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان متناوب سازگاری داشته باشد (امپدانس/راکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند) و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل DC خالص خواهد بود. مزیت این موتورها این است که میتوان تغذیه AC را روی موتورهایی که دارای مشخصههای نوعی موتورهای DC هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند. جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد میشود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده میشوند، اما عمومیترین موتورهای AC در دستگاههایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی خانگی مورد استفاده قرار میگیرند.
موتور میدان سیم پیچی شده
نام انگلیسی:  Solenoid Motor
آهنرباهای دائم در بیرونی یک موتور DC را میتوان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) میتوانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت. میتوانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای کشش الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایدهآل است و کاربرد این تکنیک میتواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.
موتور خطی
 نام انگلیسی: Linear Motor
یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله ای هستند. میتوانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر مگلو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز میکند.
موتور پله ای
نام انگلیسی: stepper Motor
نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله ای است، که در آن یک روتور درونی، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهایی با کنترل الکترونیکی روشن و خاموش شدن خارجی، کنترل میشود. یک موتور پله ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای پله ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دندهای در حالت های موقعیتی معینی قرار میگیرند، اما موتورهای پله ای نسبتاً کنترل شده، میتوانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله ای کنترل شده با رایانه یکی از فرم های سیستمهای تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان باشند.
موتور AC تک فاز
نام انگلیسی: Single Phase AC Motor
معمول ترین موتور تک فاز موتور همزمان قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاههایی بکار میرود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکههای برقی، تندپزها (اجاقهای ماکروویو) و دیگر لوازم خانگی کوچک. نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار میرود. عموماً این موتورها میتوانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز، ایجاد کنند. هنگام راه اندازی، خازن و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک دسته از کنتاکتهای تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار، به منبع برق متصل میشوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک میکند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده، دسته کنتاکتها فعال میشود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا میسازد، در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل میکند. موتورهای تک فاز از نظر نوع راه اندازی به انواع موتور با فاز شکسته ، موتور با خازن موقت ، موتور با خازن موقت و خازن دائم ، موتور یونیورسال ، موتور با قطب چاکدار تقسیم بندی میشوند. در میان موتورهای تک فاز موتور یونیورسال که در وسایل خانگی مثل جارو برقی و چرخ گوشت کاربرد دارند از گشتاور و سرعت بالایی برخوردار هستند.
موتور AC سه فاز
نام انگلیسی: Three Phase AC Motor
برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز AC یا چند فاز استفاده میشود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای 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 هادی ها القای جریان میکند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب میشود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید. این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از بسامد منبع تغذیه اعمالی به موتور، بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کنندههای در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع موتور 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 موتور همزمان وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز، به گردش در میآید. موتورهای همزمان (سنکرون) را میتوانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد. سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش، یا اختلاف در سرعت چرخش بین چرخانه و میدان ایستانه، گشتاور تولیدی موتور را تعیین میکند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را میتوان با داشتن دسته سیم پیچها یا قطبهایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر میکند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت میتوانیم با تغییر دادن بسامد منبع تغذیه، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.
0 پاسخ

ارسال یک پاسخ

در گفتگو ها شرکت کنید.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *


یک + شش =