الکتروموتور
موتور الکتریکی یا به طور مصطلح الکتروموتور نوعی از ماشین های الکتریکی است که وظیفه تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی را بر عهده دارد. با نگاهی به شکل ظاهری الکتروموتور میتوان دریافت که با اتصال جریان الکتریکی به ترمینال باکس آنها، با وصل جریان برق موتور شروع به گردش نموده و باعث انجام عملی مکانیکی میشود.
بطور کلی الکتروموتور بر اساس ارتباط منطقی ما بین میدان مغناطیسی موتور و جریان‌های گردشی عمل می‌کند که برآیند آن ایجاد نیرویی گردشی است. جریان الکتریکی ممکن است از طریق پیل(باتری)، منبع ولتاژ متاوب تکفاز و یا سه فاز باشد که تقسیم بندی تولید الکتروموتور را بوجود می‌آورد.
در ادامه ذکر این نکته خالی از لطف نیست که ژنراتوها عملکردی عکس الکتروموتور دارند. به این معنی که نیروی مکانیکی مانند حرکت حاصل از جریانآب را به شکل چرخشی، به نیروی الکترکی تبدیل مینمایند.
انواع موتور های الکتریکی:
- موتور های DCیا جریان مستقیم(راه اندازی توسط پیل یا باتری)
- موتور های تکفاز(راه اندازی با برق تکفاز شهری)
- موتورهای سه فاز(راه اندازی با برق سه فاز)
- موتورهای ذغالی و بدون ذغال(موتور هایی مانند موتور جاروبرقی و یا موتوهای DC)
- موتورهای دریایی Marrine(موتور هایی با قابلیت کاربرد در صنایع دریایی و کشتی سازی)
- موتورهای ضد انفجار(موتورهای با آلیاژ بسیار مقاوم در صنایع سخت صنعتی)
از نظر سایز و رنج توان، موتورهای دریایی و موتورهایی که کاربردی در پمپاژ دارند بالاترین رنج توان(تا ۱۰۰مگاوات) تولید میگردند. از کاربردهای فراوان الکتروموتور میتوان از لوازم خانگی (مانند ماشین لباسشویی، میکسر و …)، ساعت مچی(کوتورهای DC بسیار کوچک)، جرثقیل، پمپ های آب خانگی، و مصارف صنعتی بسیار گسترده در صنایع ماشین سازی نام برد.
به بیانی دیگر موتور الکتریکی نیرو و یا گشتاور تولید میکنند که میتواند باعث تبدیل انرژی، حرکت، چرخش و یا فشار بوجود می‌آورد.
تاریخچه:
در سال ۱۸۲۴ میلادی، یک فیزیکدان فرانسوی به نام آرانگو به وجود میدان های مغناطیسی چرخشی پی‌برد و که به‌وسیله قطع و وصل جریان برق توسط یک سویچ ایجاد میشد. با استفاده و بهره گیری از میدان مغناطیسی، در سال ۱۸۷۹ اولین نمونه موتور القایی ساخته شد.پس از آن اولین موتور القایی بدذون سویچ در سال ۱۸۸۵ توسط فراریس ساخته شد. هیچ یک از این موتور های تولیدی قابلیت تولید صنعتی در حجم انبوه را نداشتند و تماما نمونه های آزمایشگاهی بودند.
پس از آن در سال ۱۸۸۷ اولین موتور القایی سیم پیچی چند قطبی توسط نیکلای تسلا که نمونه صنعتی الکتروموتور بود تولید نمود. این الکتروموتور یک موتور الکتریکی چهارقطبی بود که با اختلاف زمانی در میدان مغناطیسی ایجاد شده در هر قطب سیم پیچ به انرژی چرخشی دست یافت.
اجزاء الکتروموتور
- روتور
به قسمت متحرک در الکتروموتور روتور گفته میشود که وظیفه ارائه قدرت مکانیکی طی فرایند تبدیل از قدرت الکتریکی از طریق شافت را بر عهده دارد. روتورها بطور کلی دارای تیغه هایی رسانا هستند که وظیفه حمل و جابجابب جریان را بر عهده داشته و با میدان مغناطیسی ایجاد شده از طریق استاتور در ارتباط هستند به باعث ایجاد نیروهایی به منظور راه اندازی و چرخش شافت میشوند.
در برخی موارد روتورهای دارای ساختاری به شکل آهنربای دائم هستند و استاتور دارای تیغه های رسانا می باشد.
- استاتور
استاتور جز ثابت در الکتروموتور است که همانگونه که اشاره شده دارای سیم‌پیج و یا آهنربا است که از طریق ایجاد میدان مغناطیسی و تبادل این میادین با روتور باعث چرخش روتور که در مرکز آن شافت قرار گرفته میشود. در هسته استاتور ورقه هایی به نام لمینت وجود دارد که برای کاهش تلفات انرژی استفاده میشود.
- بلبرینگها
در ابتدا و انتهای شافت از بلبرینگ و یا یتاقان برای چرخش بهتر روتور حول محور خود قرار دارد. شافت موتور از طریق بلبرینگ نیروی مکانیکی به خروجی خود انتقال می‌دهد.
- شکاف هوایی
بین جز ثابت و متحرک الکتروموتور(روتور و استاتور) می بایست یک فاصله هوایی وجود داشته باشد که باعث افزایش جریان مغناطیسی میشود.این فاصله هوایی از این حیث که با افزایش آن باعث افزایش بیش از حد میدان مغناطیسی و ایجاد نویز و صدای زیاد میشود، بسیار مهم است. به این منظور فاصله هوایی باید بسیار کم و در حداقل در نظر گرفته شود.
- سیم‌پیچ
سیم پیچ مجموعه ای از سیم‌های رسانای معمولا از جنس مس می باشد که در داخل محفظه‌ای به نام کویل قرار گرفته و با عبور جریان الکتریکی از آن و اختلاف میدان مغناطیسی موجود در بین سیم پیچ و روتور و استاتور چرخش را کنترل می‌نماید.
معمولا سیم‌پیچ ها قطب نامیده میشوند که تعیین کننده دور چرخشی الکتروموتور می باشند. هر چقدر تعداد قطب‌ها افزایش می‌یابد دور موتور کاهش می‌یابد.
- در‌کاسه ها
در ابتدا و انتهای هر الکتروموتور بلبرینگ ها داخل صفحاتی به نام در کاسه شافت را در مرکز قرار میدهند تا جریان چرخشی مکانیکی بدرستی و با قدرت کامل و کنترل شده هدایت شود.
- پوسته
تمامی اجزاء ثابت و متغییر داخل محفظه ای به نام پوسته قرار می‌گیرند که کاملا بسته و معمولا از جنس چدن و یا آلومینیوم است.
- فن یا پروانه
در قسمت انتهای الکتروموتور و انتهای شافت یک پروانه قرار گرفته که وظیفه هدایت جریان هوا از بیرون به داخل محفظه و پوسته را بر عهده دارد. این جریان ورودی هوا باعث خنک سازی الکتروموتور و سیم پیچ میشود
منبع تغذیه:
الکتروموتور همانگونه که اشاره شد با انرژی الکتریکی را ه‌اندازی میشود که با اتصال آن به تیغه های موجود در ترمینال باکس هر موتور الکتریکی راه اندازی میشود.این منبع تغذیه ممکن است حامل برق جریان مستقیم در هر ولتاژ و یا برق جریان متناوب تک فاز و سه فاز باشد.