شاید با خود بگویید که آشنایی با الکتروموتور چه فایده ای دارد؟ این روزها وقتی به اطراف خود نگاه می کنیم وسایل بسیاری را می بینیم که از الکتروموتور استفاده کرده اند. البته این هم دلیل خوبی برای آشنایی با الکتروموتور نمی باشد.

ولی گاهی نیزا به خرد، فروش، تعمیر، انتخاب و.. الکتروموتور داریم. اینجاست که باید با این ماشین آشنا شویم.

الکتروموتور چیست؟

پیش از هر کاری باید بدانیم که الکتروموتور چیست؟ در زندگی امروزی همه ما با الکتروموتور برخورد داشته‌ایم. آن را دیده‌ایم و حتی از آن استفاده کرده‌ایم. اما ممکن است که ندانیم الکتروموتور چیست.

الکتروموتور نوعی ماشین است که انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. انرژی الکتریکی، همان برق است. البته برق ممکن است برق شهری باشد و یا باتری و… منظور از انرژی مکانیکی، حرکت است. در اصل ماشینی که نیروی برق را به حرکت تبدیل می کند، یک الکتروموتور می باشد.

بیشتر الکتروموتورها، نیروی الکتریکی را به حرکت دوار(گردشی) تبدیل می نمایند. البته الکتروموتورهایی هم هستند که حرکت رفت و برگشتی(خطی) تولید می کنند.

آشنایی با الکتروموتور (روش کار الکتروموتور)

روش کار الکتروموتور با توجه به میدان مغناطیسی می باشد. وقتی انرژی الکتریکی از یک رسانا عبور می کند، میدان مغناطیسی ایجاد می کند. به این منظور الکتروموتور دوار، دو بخش اصلی دارد. یک قسمت که حرکت می کند و قسمتی که ایجاد حرکت می نماید.

به بخشی که حرکت می کند، روتور می گویند. به بخش ثابت که ایجاد حرکت می کند و معمولا درون موتور قرار دارد، استاتور یا ایستانه می گویند.

روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیروی میدان مغناطیسی در استاتور است، حول محور خود می چرخد.

هر الکتروموتور بر اساس ساختارش توسط برق جریان مستقیم DC و یا جریان متناوب AC  تغذیه می گردد.

استاتور چیست؟

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 چیست؟

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.

تقریباً 90 درصد از موتورهای القایی دارای روتور قفس سنجابی می باشند. 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.

آشنایی با الکتروموتور (پیشینه)

در این بخش می خواهیم تاریخچه مختصری از الکتروموتور را بیان نماییم.

نیکولا تسلا در سال ۱۸۸۲ میلادی، اصول میدان مغناطیسی دوار را پایه گذاری کرد. این شخص راه را برای استفاده از میدان دوار به عنوان یک نیروی مکانیکی باز کرد.

او در سال ۱۸۸۳ از این اصول برای طراحی یک موتورالقایی دو فاز استفاده کرد.

بعد از او، گالیلئو فراریس درسال ۱۸۸۵ تحقیقاتی را در این باره آغاز کرد. تحقیقات گالیلئو فراریس، مستقلاً انجام گرفت.

گالیلئو فراریس در سال 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.

تعاریف و اصطلاحات

برای شناخت بیشتر الکتروموتور، داستن برخی از اطلاحات به ما کمک می نماید. در این بخش، به تعریف برخی از این اصطلاحات می پردازیم.

جریان

نسبت تغییرات بار الکتریکی (q) به زمان (t) را جریان می گوییم. واحد آن آمپر (A) است. 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. واحد آن ولت (V) می باشد. 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) می باشد. 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

اهم واحد مقاومت الکتریکی اهم (Ω) است. در صورتی که ولتاژی معادل 1 ولت به دوسر مقاومتی اعمال شود و جریان 1 آمپر از آن عبور کند مقدار مقاومت 1 اهم است.

وات

میزان انرژی تولید شده را برحسب وات بیان می کنند. برای مثال لامپ های روشنایی با میزان وات مشخص می شوند. نشان می دهد این لامپ تا چه مقدار انرژی نورمی تواند بدهد.

آمپر

واحد جریان است. جریان (I) را بر حسب آمپر (A) بیان می کنند. 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.

ولت

اختلاف پتانسیل الکتریکی (R) بر حسب ولت (V) بیان می کنند.در واقع واحد اندازه گیری اختلاف پنانسیل ولت است. 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.

میدان الکتریکی

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.

قسمتهای مختلف الکتروموتور

الکتروموتور از قسمتهای مختلفی تشکیل شده است. قسمتهای اصلی الکتروموتور شش قسمت می باشد.

• آرمیچر
• ذغال هادی
• سوئیچ تغییر دهنده جهت برق
• محور
• آهن ربا
•  منبع برق DC

انواع الکتروموتور

الکتروموتور با توجه به جنبه های مختلف به انواع مختلفی تقسیم می شود. یک نوع از تقسیم بندی که معمول می باشد، با توجه به نوع برق مصرفی است.

الکتروموتورهای DC

این الکتروموتورها از برق مستقیم تغذیه می کنند. این 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.

انواع الکتروموتورهای DC

این نوع الکتروموتورها انواع مختلفی دارند. در ادامه به توضیح انواع این نوع الکتروموتور می پردازیم.

الکتروموتور DC سری (Series)

موتورهای DC سری دارای گشتاور راه انداز بالا هستند. به همین سبب در صنایعی که به گشتاور راه اندازی بالا نیاز است استفاده م شوند. جرثقیل ها، بالابر هیدرولیک، پرس ها ی ضربه ای، آسانسور از جمله موارد کاربرد آن است.

از این نوع دینام در لوکوموتیوهای شهری (مترو و تراموا) استفاده می شود. 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)

این الکتروموتورها درارای خصوصیات موتور سری و شانت بوده و شامل دو دسته هستند:

1. الکتروموتور DC کمپوند اضافی

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.

2. الکتروموتور DC کمپوند نقصانی

در بارهای کمتر از بارهای نامی و مواردی که به سرعت تقریبا ثابت نیاز باشد استفاده می شود. این موتورها معمولا در آزمایشگاه ها برای تامین دور ثابت استفاده می شود.

الکتروموتورهای AC

این الکتروموتورها با جریان برق متناوب کار می کنند. عمومی ترین دینام های مورد استفاده در صنعت و خانگی الکتروموتورهای القایی AC هستند.

این الکتروموتورها به دو دسته تقسیم می شوند:

1- موتور القایی

2- موتور سنکرون

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

موتورهای خاص

1- موتور پله ای

2- موتور DC بدون جاروبک

3- موتور هیسترزیسی

4- موتور رلوکتانسی

5- موتور اونیورسال

الکتروموتور AC سنکرون

در این نوع الکتروموتورها، 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

الکتروموتور سنکرون، کاربردهای مختلفی دارد:

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 استفاده از الکتروموتور سنکرون

الکتروموتورهای سنکرون مزایایی دارند:

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

هرچند الکتروموتورهای سنکرون مزایایی دارند ولی معایبی نیز دارند:

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

این نوع الکتروموتورها به دو نوع تقسیم می شوند:

1. الکتروموتور AC آسنکرون قفسه سنجابی
2. الکتروموتور AC آسنکرون روتور سیم پیچی شده (Slip Ring)

الکتروموتور AC آسنکرون قفسه سنجابی

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. این نوع الکتروموتور به دو صورت ساخته می شود.

نوع اول: از میله های گرد تشکیل شده است.

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 مورب طراحی می کنند. دلیل این طراحی 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

الکتروموتور آسنکرون قفس سنجابی مزایایی به شرح زیر دارد:

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 تقریباً 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

الکتروموتور آسنکرون قفس سنجابی معایبی نیز دارند:

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 3 تا 7 برابر جریان نامی می گیرند.

الکتروموتور AC آسنکرون روتور سیم پیچ

الکتروموتورهای قفسه سنجابی دارای معایبی بودند. در این الکتروموتورها روتور مقاومت بسیار پایین دارد. 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 زیادی را برای مغناطیس شدن به خود جذب می کند.{(خطوط میدان الکتریکی که از سطح عمود بر مسیر عبور می کنند را شار الکتریکی گویند)}.

این کار باعث بالا رفتن جریان الکتروموتور می شود. در نتیجه در لحظه استارت جریان زیادی را از شبکه می گیرد. این عمل 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. 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

استارتر دارای سه مرحله تا رساندن الکتروموتور به دور نامی می باشد.

مرحله اول: از بانک مقاومتی با رسیدن الکتروموتور به ۳۰% دور نامی توسط کنتاکتور مربوطه از مدار خارج می شود. دینام به دور گیری خود ادامه می دهد.

مرحله دوم: در دور های ۵۰% و ۷۵% دور نامی می باشد.

مرحله سوم: استارتر کلاً از مدار خارج می شود. موتور مستقیماً به شبکه متصل شده و به دور نامی می رسد.

کاربرد الکتروموتور AC آسنکرون روتور سیم پیچ

این الکتروموتورها در جاهای مختلفی به کار می روند. برخی از کاربردهای آن عبارتند از:

آسیاب ها، سنگ شکن ها، جرثقیل ها، صنایع سیمان و صنایع فولاد

مزایای الکتروموتور AC آسنکرون روتور سیم پیچ

الکتروموتور AC آسنکرون روتور سیم پیچ، مزایایی دارد:

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

این الکتروموتورها نیز یک قسمت ثابت بیرونی( استاتور) و یک قسمت چرخان درونی (روتور) 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

دو نوع الکتروموتور القایی وجود دارد:

1. الکتروموتورهای القایی تک فاز
2. الکتروموتورهای القایی سه فاز

در ادامه به بررسی این دو نوع الکتروموتور می پردازیم:

آشنایی با الکتروموتورهای القایی تک فاز

این الکتروموتورها، نسبت به سایر الکتروموتورها، قیمت کمتری دارند. همچنین هزینه نگهداری آنها پایین تر از انواع دیگر است. همین امر سبب شده تا بیشترین مصرف را در صنعت داشته باشند.

موتور القایی تک فاز خود راه انداز نیست. 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. سبب ارتعاش روتور و نه چرخش آن می‌شود.

با توجه به مطالب بیان شده می توان فهمید که الکتروموتور القایی تک فاز به دستگاه آغازگر (استارتر)  نیاز دارد. 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.

غیر از انواع خاص، معمولاً همه موتورهای تک فاز فقط برای کاربری‌ های کمتر از 3 اسب بخار استفاده می‌شوند. با توجه به انواع تکنیکهای استارت، الکتروموتورهای القایی تک فاز AC در انواعی به شرح ذیل قرار دارند.

انواع الکتروموتورهای القایی تک فاز

الکتروموتورهای القایی تک فاز، انواع مختلفی دارند:

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. 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.

کاربردهای الکتروموتور تک فاز AC با فاز شکسته

این الکتروموتور کاربردهای فراوانی دارد:

سنگ سمباده های کوچک، دمنده‌ ها و فنهای کوچک

همچنین دستگاههای دیگری که 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.

آشنایی با الکتروموتور تک فاز القایی AC با استارت خازنی

این الکتروموتور در واقع همان الکتروموتور با فاز شکسته می باشد. تفاوت این دو الکتروموتور این است که با خازنی سری بهبود یافته 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. معمولاً در حدود ۲۰۰ تا ۴۰۰ درصد گشتاور نامی است.

جریان استارت معمولاً بین ۴۵۰ تا ۵۷۵ درصد جریان نامی است. این جریان، 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.

کاربردهای الکتروموتور تک فاز القایی AC با استارت خازنی

این الکتروموتور در جاهایی کاربرد دارد 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.

آشنایی با الکتروموتور تک فاز القایی AC با خازن دائمی اسپلیت

االکتروموتور تک فاز القایی AC با خازن دائمی اسپلیت، 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. آنها را برای کاربریهایی دارای پریود‌های خاموش-روشن با سرعت بالا بسیار مناسب می‌سازد.

کاربرد و مزایای الکتروموتور تک فاز القایی AC با خازن دائمی اسپلیت

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.

آشنایی با الکتروموتور تک فاز القایی AC استارت با خازن

الکتروموتور تک فاز القایی AC استارت با خازن، دارای دو نوع خازن است:

1ـ خازنی از نوع استارتی در حالت سری با پیچه کمکی برای گشتاور زیاد استارت دارد.

2ـ خازنی از نوع کارکرد دائم دارد که در کنار خازن استارت در حالت سری با پیچه کمکی است. این خازن بعد از شروع به کار الکتروموتور از مدار خارج می‌شود.

مزایا و کاربرد الکتروموتور تک فاز القایی AC استارت با خازن

با توجه به این دو نوع خازن، گشتاوری اضافی ایجاد 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.

آشنایی با الکتروموتور تکفاز القایی AC با قطب سایه دار

این نوع از موتورهای الکتریکی فقط یک پیچه یا کلاف اصلی دارند. این موتورهای الکتریکی، 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.

سایه قطب را دو تکه می‌کند و 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 در می آورد.

از آنجایی که 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. اکثراً بازده این الکتروموتورها کمتر از 20% می باشد.

کاربرد الکتروموتور تکفاز القایی AC با قطب سایه دار

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.

آشنایی با الکتروموتور القایی سه فاز

بعد از بررسی الکتروموتورهای تک فاز، نوبت به الکتروموتورهای القایی سه فاز می رسد. الکتروموتورهای سه فاز برای کاربردهای که نیازمند به توان بالاتر، است، به کار برده می شود.

ااین الکتروموتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای منبع 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. 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. در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتور ایجاد نخواهد شد.

کاربرد الکتروموتور القایی سه فاز

این نوع الکتروموتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها، کاربرد فراوانی دارد. کابرد این الکتروموتور در آن که 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. 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.

انواع الکتروموتور القایی سه فاز

الکتروموتور القایی سه فاز دو نوع اصلی دارد:

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

آشنایی با الکتروموتور القایی سه فاز قفس سنجابی

این نوع الکتروموتور، بیشتر الکتروموتورهای القایی AC سه فاز را شامل می شود. روتور این نوع الکتروموتور، از نوع قفس سنجابی است.

این نوع الکتروموتور نیرویی از یک سوم تا چند صد اسب بخار دارد. 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. می‌توانند در زمان استارت با بارهای سنگین تر کار کنند.

آشنایی با الکتروموتور القایی سه فاز قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده

این مدل نوعی الکتروموتور قفسه سنجابی محسوب می شود. در این نوع، 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.

کاربردهای الکتروموتور القایی سه فاز قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده

این نوع الکتروموتور در جاهایی ایده آل است که:

1ـ فشارهای استاتیکی ثابت که در آنها گشتاور نهایی باید در سرعت تقریباً صفر تولید شود.

2ـ الکتروموتور در کمترین زمان و با کمترین مصرف جریان تا سرعت نامی شتاب گیرد

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.

آشنایی با الکتروموتورهای خطی

الکتروموتور خطی از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور گردشی تولید کند، یک نیروی خطی ایجاد نماید. الکتروموتورهای خطی اغلب الکتروموتورهای القایی یا پله‌ای هستند.

آشنایی با الکتروموتور پله ایی یا سرو

الکتروموتور پله‌ای نوع دیگری از موتورهای الکتریکی هستند که در آن یک روتور درونی، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهایی با کنترل الکترونیکی روشن-خاموش شدن خارجی، کنترل می‌شود.

در واقع 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. مخصوصاً وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان بار باشند.

راهنمای انتخاب صحیح الکتروموتور

انتخاب الکتروموتور، کاری تخصصی است. البته این کار چندان مشکل نیست ولی برای انجام درست این کار باید مطالبی را بدانیم.

در ادامه مطالبی را در مورد شیوه انتخاب درست الکتروموتور بیان می نماییم.

روش پلاک خوانی الکتروموتور

یکی از مطالب مهم در انتخاب الکتروموتور، آشنایی با پلاک خوانی می باشد.

کارخانه سازنده، الکتروموتور، پلاکیی را روی موتورهای الکتریکی نصب می کنند. روی این پلاک کلیه اطلاعات موتور برای راه اندازی آورده می شود.

رعایت موارد نوشته شده روی پلاک، بسیار مهم است. در صورتی که موارد اعلام شده به درستی رعایت نشود موتور می سوزد و یا عمر مفید آن کاهش پیدا می کند.

موارد مشخص شده روی پلاک الکتروموتور

• 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 كاري الكتروموتور مي باشد كه نبايد ولتاژ بيشتر و يا كمتر به سيم پيچهاي الكتروموتور اعمال گردد. در صورت وجود علامت ستاره (Y) یا مثلث، ولتاژ در همان اتصال استفاده می شود (مثلا ولتاژ کاری موتور بالا 415 ولت در حالت ستاره است).
• HERTZ: مشخص کننده فرکانس کاری موتور می باشد، معمولا فرکانس کاری موتور ها 50 یا 60 هرتز است.

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

• IP= ميزان حفاظت الكتروموتور در مقابل گرد و غبارطبق جدول زير می باشد.
• P.H= انواع حفاظتها طبق استاندارد دين 40050
• 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 يا مايل با زاويه بيشتر از 30 درجه نسبت به افق
• P30= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غيره و اجسام خارجی سبك وزن – بدون محافظت در مقابل آب
• P31= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غيره و اجسام خارجی سبک وزن – ضد آب
• P32= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غيره و اجسام خارجی سبک وزن – محفوظ در مقابل ترشح آب بطور عمودی يا مايل با زاويه بيشتر از 30 درجه نسبت به افق
• P40  و بالاتر: حفاظت شده در برابر کلیه عوامل خارجی

نکاتی در رابطه با پلاک الکتروموتور

نکته اول: بر روی موتور ها اطلاعاتی دیگری نیز ممکن است وجود داشته باشد، کاربر می تواند با مراجعه به کاتالوگ موتور از آنها آگاهی یابد.

نكته دوم: دور الكتروموتورها با فركانس ارتباط دارد. لذا الكتروموتوری كه در فركانس 50 هرتز مثلا 1500 دور می باشد همين الكتروموتور در فركانس 60 هرتز دورش ديگر 1500 نيست.

نكته سوم: اگر روی الكتروموتوری نوشته شده بود 380/220 =V بدین معنی است كه اين الكتروموتور در شبكه برق 110 ولت كه برخی از كشورها استفاده می شود. بايد بصورت مثلث و در كشورهای كه ولتاژ 220 ولت (ولتاژ بين يك فاز و نول) دارند مثل ايران بايد بصورت ستاره بسته شود.

نمونه هایی از پلاک الکتروموتور

در زیر نمونه هایی از پلاک الکتروموتور آورده شده است. همانطور که درتصاویر مشاهده می کنید، پلاکها با هم متفاوت هستند.

استاندارد تعریف شده در رابطه با IP ماشین های الکتریکی

از حرف W پس از دو رقم اعلام شده در مواردی استفاده می شود . 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. 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

اولین مشخصه	شرایط عمل
0	ماشین حفاظت نشده است.
1	حفاظت شده در مقابل دست انسان و یا اجسام با قطر بیش از 50 میلی متر
2	حفاظت انجام شده در مقابل انگشتان انسان و یا اجسام با قطر بزرگتر از 12 میلی متر
3	حفاظت انجام شده در مقابل ابزارهای الکتریکی با قطر بیشتر از 2.5 میلی متر
4	حفاظت انجام شده در مقابل سیم های نازک و عایق های با قطر بیش از 1 میلی متر
5	حفاظت انجام شده داخل ماشین الکتریکی در مقابل گرد و غبار بیش از حد که برای آن زیان بار شده است.
6	حفاظت کامل در مقابل گرد و غبار

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

درجه حفاظت	حفاظت انجام شده
0	ماشین در مقابل رطوبت هیچ حفاظتی ندارد.
1	موتور الکتریکی در برابر چکیدن آب به صورت قائم حفاظت شده است.
2	موتور الکتریکی در برابر چکیدن آب با انحراف 15 درجه نسبت به قائم محافظت شده است.
3	موتور الکتریکی در مقابل ترشح آب محافظت شده است.
4	موتور الکتریکی در مقابل پاشیدن آب محافظت شده است.
5	موتور الکتریکی در مقابل خوردن آب محافظت شده است.
6	موتور الکتریکی در مقابل سیلاب محافظت شده است.
7	موتور الکتریکی در مقابل اثرات مخرب غوطه وری محافظت شده است.
8	موتور الکتریکی توانایی قوطه وری دائم در آب را دارا می باشد.

کلاس عایق حرارتی

با توجه به استانداردهای تعیین شده توسط انجمن بین المللی تولید کنندگان تجهیزات الکتریکی، عایق بندی موتورها با توجه به درجه حرارت موتور در محیط های مختلف کاری در چهار کلاس (A, B, F, H) تعریف شده است. بر اساس این استاندارد درجه حرارت محیط 40 درجه سانتی گراد در نظر گرفته می شود. درجه حرارت تعیین شده با یک بازده حداکثر 10 درجه برای گرم ترین نقطه در مرکز پیچی (HOT SPOT) در نظر گرفته می شود.

استاندارد (سانتی گراد)	کلاس عایق
105C	A
130C	B
155C	F
180C	H