انواع الکتروموتورها

الکتروموتورها، قلب تپنده صنایع هستند که نیروی محرکه بسیاری از تجهیزات صنعتی، خانگی و وسایل نقلیه را فراهم می‌کنند. از پمپ‌های آب کوچک گرفته تا توربین‌های عظیم نیروگاهی، همگی به نوعی به الکتروموتورها وابسته‌اند. در این مقاله به بررسی انواع مختلف الکتروموتورها، اجزای تشکیل‌دهنده آن‌ها، اصول کارکرد و کاربردهای گسترده انواع الکتروموتورها در صنایع مختلف خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید تا دنیای جذاب الکتروموتورها را بهتر بشناسید.

الکتروموتور چیست و چه کاربردی دارد؟

الکتروموتور دستگاهی است که با تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی، حرکت را ایجاد می‌کند. موتور الکتریکی با بهره‌گیری از برهم‌کنش بین میدان‌های مغناطیسی و جریان الکتریکی در سیم پیچ‌ها عمل می‌کند. این دستگاه‌ها را می‌توان با استفاده از منابع مختلفی مانند باتری‌ها، اینورترها و یا شبکه برق به کار انداخت.
الکتروموتورها در هر کجا که نیاز به انرژی مکانیکی و حرکت باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربردهای الکتروموتورها بسیار گسترده است و از صنایع سنگین مانند تولید و ساخت‌و‌ساز گرفته تا لوازم خانگی و وسایل نقلیه را شامل می‌شود. از جمله کاربردهای مهم الکتروموتورها می‌توان به استفاده از آن‌ها در پمپ‌ها، کمپرسورها، نوار نقاله‌ها، ماشین آلات صنعتی، خودروهای برقی، لوازم خانگی مانند یخچال، ماشین لباسشویی و جاروبرقی، ابزارهای برقی مانند دریل و اره برقی، سیستم‌های تهویه مطبوع، آسانسورها و بسیاری از تجهیزات صنعتی و ساختمانی دیگر اشاره کرد.

اجزای اصلی الکتروموتور

 

هر الکتروموتور، صرف نظر از نوع و اندازه‌اش، از اجزای اصلی زیر تشکیل شده است:

روتور (Rotor)

روتور همان بخش چرخنده یک موتور الکتریکی می‌باشد. این جزء بر خلاف استاتور که ثابت است، مدام در حال چرخش است و همواره در تعامل با میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط استاتور، انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. بنابراین، با چرخش روتور است که موتور الکتریکی قادر به انجام کار و ایجاد حرکت خواهد بود.

استاتور (Stator)

استاتور بخش ثابت و قسمت بیرونی یک موتور الکتریکی است که روتور درون آن می‌چرخد. وظیفه اصلی این جزء، ایجاد میدان مغناطیسی است که باعث می‌شود روتور به حرکت درآمده و انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند. در شیارهای استاتور، سیم‌پیچ‌هایی قرار دارند که با عبور جریان الکتریکی از آن‌ها، میدان مغناطیسی در داخل موتور ایجاد می‌شود. استاتورها معمولا از ورقه‌های فولادی ساخته می‌شوند تا تلفات انرژی به حداقل برسد.

سیم‌پیچ‌ها (Windings)

سیم‌پیچ‌ها در واقع رشته‌های سیم مسی یا آلومینیومی هستند که به دور یک هسته آهنی پیچیده شده‌اند. این قسمت، یکی از بخش‌های حیاتی موتورهای الکتریکی است که نقش کلیدی در تولید میدان مغناطیسی ایفا می‌کند و باعث ایجاد نیروی محرکه و چرخش روتور می‌شود. وقتی جریان الکتریکی از سیم‌پیچ‌ها عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می‌شود که با میدان مغناطیسی روتور برهمکنش کرده و نیرویی ایجاد می‌کند که باعث چرخش روتور می‌شود.

کموتاتور (Commutator)

کموتاتور، یک قطعه کلیدی در موتورهای جریان مستقیم (DC) است که نقش بسیار مهمی در عملکرد این موتورها ایفا می‌کند. به زبان ساده، کموتاتور یک نوع سوئیچ الکتریکی است که جهت جریان الکتریکی را در سیم‌پیچ‌های روتور به طور مداوم تغییر می‌دهد و با این تغییر جهت، باعث می‌شود که قطب‌های مغناطیسی روتور و استاتور به طور تناوبی یکدیگر را جذب و دفع کنند. نتیجه این فرآیند، چرخش مداوم موتور خواهد بود.
اما این تغییر جهت و یا جابجایی جریان چگونه اتفاق می‌افتد؟ یا به عبارت دیگر، کموتاتور چگونه عمل می‌کند؟ به زبان ساده می‌توان گفت با چرخش روتور، جاروبک‌هایی که روی کموتاتور می‌لغزند، در هر چرخش، اتصال سیم‌پیچ‌های روتور را به منبع تغدیه تغییر می‌دهند و در نتیجه جهت جریان در سیم‌پیچ‌ها تغییر می‌کند و همین امر باعث ایجاد گشتاور چرخشی می‌شود که روتور را به حرکت در می‌آورد. جاروبک‌ها (Brush) به عبارت ساده، مانند پل‌هایی هستند که جریان الکتریکی را بین قسمت‌های ثابت و چرخان دستگاه منتقل می‌کنند.
کموتاتور معمولا از چندین لامه مسی عایق شده تشکیل شده است که به صورت دایره‌ای روی محور روتور قرار گرفته‌اند. لامه در مهندسی برق، به ورقه‌های نازک و عایق‌بندی شده‌ای گفته می‌شود که از آن در ساخت هسته‌های مغناطیسی دستگاه‌های الکتریکی مانند موتورها، ژنراتورها و ترانسفورماتورها استفاده می‌شود.

شافت (Shaft)

شفت یا همان محور، قطعه‌ای استوانه‌ای شکل است که معمولا از جنس فلز ساخته می‌شود و وظیفه انتقال نیرو و گشتاور (نیروی چرخشی) تولید شده توسط موتور به دستگاه متصل شده به آن را بر عهده دارد. شافت در واقع محور چرخش موتور است که روتور به دور آن می‌چرخد. این قطعه به کمک قطعاتی مانند کوپلینگ و یا چرخ‌دنده به دستگاه‌های دیگر متصل می‌شود و نیروی چرخشی را به آن‌ها منتقل می‌کند.
شفت معمولا از فولادهای آلیاژی با استحکام بالا ساخته می‌شود تا بتواند بارهای سنگین و گشتاورهای بالا را تحمل کند. قطر شفت بر اساس قدرت موتور و گشتاور خروجی آن تعیین می‌شود و طول آن، بسته به طراحی موتور و نحوه اتصال آن به دستگاه خارجی متفاوت خواهد بود. سطح شفت معمولا صاف و صیقلی است تا اصطکاک را کاهش داده و عمر مفید یاتاقان‌ها را افزایش دهد. شفت‌ها در سه نوع صاف، شیاردار (برای اتصال قطعات دیگر مانند چرخ‌دنده‌ها) و مخروطی (برای اتصال قطعات با قطرهای متفاوت) ساخته می‌شوند که هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب هستند.
انتخاب نوع مناسب شفت بر اساس عوامل مختلفی مانند قدرت موتور، گشتاور خروجی و کاربرد دستگاه متصل شده صورت می‌گیرد.

بلبرینگ‌ها (Bearings)

بلبرینگ یا همان یاتاقان، در واقع توپ‌های کوچکی هستند که درون یک محفظه قرار گرفته‌اند و به روتور اجازه می‌دهند تا روی آن‌ها لغزیده و بچرخد. بلبرینگ باعث می‌شود که موتور روان‌تر کار کرده و گرمای کمتری تولید کند. کاهش اصطکاک بین روتور و بدنه موتور، افزایش راندمان، افزایش عمر موتور و کاهش صدا، از مهم‌ترین دلایل استفاده از بلبرینگ در موتورهای الکتریکی است.
بلبرینگ‌های شیار عمیق، تماس زاویه‌ای و استوانه‌ای، از انواع بلبرینگ‌ها در الکتروموتورها هستند.

الکتروموتورها چگونه کار می‌کنند؟

 

موتورهای الکتریکی بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می‌کنند که در آن، انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود. نحوه کارکرد الکتروموتورها به طور خلاصه شامل مراحل زیر است:

تولید میدان مغناطیسی

وقتی جریان الکتریکی از سیم‌پیچ‌های استاتور عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی تولید می‌شود که جهت و شدت آن به نوع جریان (AC یا DC) و طراحی سیم‌پیچ بستگی دارد.

تأثیر میدان مغناطیسی بر روتور

میدان مغناطیسی تولید شده توسط استاتور، با روتور که ممکن است شامل آهنربای دائمی یا سیم‌پیچ باشد، تعامل می‌کند و این تعامل، روتور را به چرخش در می‌آورد.

حرکت روتور

با چرخش روتور، حرکت مکانیکی ایجاد می‌شود که این حرکت از طریق شافت، به دستگاه‌های خارج از الکتروموتور منتقل می‌شود.

حفظ حرکت چرخشی

در موتورهای جریان مستقیم (DC)، کموتاتور جهت جریان در سیم‌پیچ‌های روتور را تغییر می‌دهد تا میدان مغناطیسی به طور مداوم تغییر جهت داده و روتور به چرخش ادامه دهد.
در موتورهای جریان تناوبی (AC) نیز، تغییرات جریان متناوب به طور طبیعی میدان مغناطیسی متغیری را ایجاد می‌کند که حرکت پایدار و پیوسته روتور را تضمین خواهد کرد.

انتقال انرژی مکانیکی

شافت خروجی موتور، حرکت چرخشی را به دستگاه خارجی یا بار متصل (مانند پمپ، چرخ دنده و یا فن) منتقل می‌کند تا الکتروموتور، وظیفه خود را به تمامی انجام داده باشد.

انواع الکتروموتورهای جریان مستقیم (DC)

موتورهای الکتریکی جریان مستقیم، دستگاه‌هایی هستند که انرژی الکتریکی با جریان مستقیم را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند. این موتورها به دلیل سادگی ساختار و کنترل آسان سرعت، در بسیاری از کاربردهای صنعتی و خانگی استفاده می‌شوند.
موتورهای DC با ابعاد کوچک، قابلیت حمل و نقل آسانی را فراهم می‌کنند. اما تولید جریان مستقیم مورد نیاز آن‌ها، نیازمند استفاده از مبدل‌های برق است که می‌تواند هزینه و پیچیدگی سیستم را افزایش دهد. از طرفی، گشتاور بالا و تقریبا ثابت این موتورها، آن‌ها را برای کاربردهایی که نیاز به نیروی چرخشی قوی و پایدار دارند مناسب می‌سازد؛ هرچند که تغییر سرعت در آن‌ها به آسانی موتورهای AC امکان‌پذیر نیست.
انواع الکتروموتورهای جریان مستقیم را می‌توان بر اساس نحوه اتصال سیم‌پیچ‌های میدان و آرمیچر به یکدیگر تقسیم‌بندی کرد.

الکتروموتور DC سری (Series DC Motor)

 

الکتروموتور جریان مستقیم از نوع سری، یکی از انواع موتورهای DC است که در آن سیم‌پیچ‌های میدان و آرمیچر به صورت سری به یکدیگر متصل می‌شوند. این اتصال باعث ایجاد گشتاور اولیه بسیار بالایی در موتور می‌شود؛ به این معنی که این موتورها در شروع حرکت، نیروی بسیار قوی‌ای تولید می‌کنند. به همین دلیل از این نوع موتورها در کاربردهایی که نیاز به گشتاور اولیه زیادی دارند، مانند جرثقیل‌ها، بالابرها و ماشین آلات صنعتی سنگین استفاده می‌شود.
با این حال، موتورهای سری دارای ویژگی‌های دیگری نیز هستند که آن‌ها را برای برخی کاربردها نامناسب می‌سازد. سرعت این موتورها به شدت به بار وارده وابسته است. علاوه بر این در حالت بدون بار، سرعت این موتورها بسیار بالا می‌رود که این امر می‌تواند به موتور آسیب برساند.

الکتروموتور DC موازی (Shunt DC Motor)

 

موتورهای الکتریکی جریان مستقیم نوع موازی که به آن‌ها موتور شنت یا شانت نیز می‌گویند، یکی دیگر از انواع موتورهای DC هستند که در آن‌ها، سیم‌پیچ‌های میدان و آرمیچر به صورت موازی به یکدیگر متصل می‌شوند. همین نوع اتصال، به این موتور ویژگی‌های متفاوتی نسبت به موتورهای سری بخشیده است.
برخلاف موتورهای سری، موتورهای موازی دارای سرعت تقریبا ثابتی هستند و تغییرات بار، تأثیر کمی بر روی سرعت آن‌ها می‌گذارد. این ویژگی باعث می‌شود که موتورهای موازی برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق سرعت ندارند و سرعت ثابت برای آن‌ها اهمیت دارد، مانند پمپ‌ها، فن‌ها و ماشین آلات ابزار دقیق، بسیار مناسب باشند. همچنین، گشتاور شروع این موتورها نسبت به موتورهای سری کمتر است.
حالا که با هر کدام از این دو نوع موتور الکتریکی آشنایی پیدا کرده‌اید، بیایید تفاوت الکتروموتورهای DC سری و موازی را در جدول زیر خلاصه کنیم:

ویژگی	موتور DC سری	موتور DC موازی
گشتاور اولیه	بسیار بالا	متوسط
سرعت	متناسب با بار	تقریبا ثابت
کاربردها	جرثقیل	پمپ‌ها، فن‌ها، ماشین آلات ابزار دقیق

 

الکتروموتور DC مغناطیس دائم (Permanent Magnet DC Motor یا PMDC)

 

الکتروموتور مغناطیس دائم، نوعی موتور الکتریکی است که در آن از آهنرباهای دائمی برای تولید میدان مغناطیسی استفاده می‌شود. برخلاف موتورهای الکتریکی که از سیم‌پیچ‌ها برای ایجاد میدان مغناطیسی استفاده می‌کنند، در این نوع موتورها آهنرباهای دائمی به روتور متصل شده‌اند و یک میدان مغناطیسی دائمی را داخل موتور ایجاد می‌کنند.
مزیت اصلی موتورهای مغناطیس دائم، راندمان بالا، اندازه کوچک و وزن سبک آن‌هاست. همچنین این موتورها به دلیل عدم وجود سیم‌پیچ‌های میدان، تلفات مسی کمتری دارند و در نتیجه گرمای کمتری تولید کرده و کمتر داغ می‌کنند.

الکتروموتور DC ترکیبی (Compound DC Motor)

الکتروموتور DC مرکب که به آن موتور کمپوند نیز گفته می‌شود، ترکیبی از ویژگی‌های موتورهای DC سری و موازی است. در این نوع موتور، سیم‌پیچ‌های میدان به صورت ترکیبی از انواع سری و موازی به آرمیچر متصل می‌شوند. این ترکیب به موتور این امکان را می‌دهد تا علاوه بر گشتاور اولیه بالا مانند موتورهای سری، سرعت تقریبا ثابتی نیز داشته باشند.
مزیت اصلی موتورهای مرکب، انعطاف‌پذیری آن‌ها در کنترل سرعت و گشتاور است. با تغییر نسبت سیم‌پیچ‌های سری و موازی، می‌توان مشخصه‌های عملکرد موتور را بهینه کرد. به همین دلیل، از این نوع موتورها در کاربردهایی که نیاز به ترکیبی از گشتاور شروع بالا و کنترل سرعت دارند، استفاده می‌شود. برای مثال از موتورهای ترکیبی در آسانسورها، بالابرها و ماشین آلات صنعتی استفاده می‌شود.

انواع الکتروموتورهای جریان متناوب AC

موتورهای الکتریکی جریان متناوب یا به اختصار موتورهای AC، دستگاه‌هایی هستند که انرژی الکتریکی جریان متناوب را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند. این موتورها به عنوان قلب تپنده بسیاری از دستگاه‌ها و سیستم‌های صنعتی و خانگی عمل می‌کنند. برای درک اهمیت این موتورها می‌توان به این نکته توجه کرد که از کوچک‌ترین وسایل خانگی مانند پنکه گرفته تا بزرگترین ماشین آلات صنعتی، موتورهای AC نقشی اساسی در عملکرد آن‌ها ایفا می‌کنند.
این موتورها در انواع مختلفی از جمله موتورهای آسنکرون (القایی) و سنکرون تولید می‌شوند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. موتورهای القایی به دلیل سادگی، هزینه پایین و قابلیت اطمینان بالا، رایج‌ترین نوع موتورهای AC هستند.
در زیر به معرفی موتورهای الکتریکی AC از نوع القایی و سنکرون می‌پردازیم.

الکتروموتور AC سنکرون (Synchronous AC Motor)

 

الکتروموتور جریان متناوب سنکرون که به صورت خلاصه الکتروموتور سنکرون نیز نامیده می‌شود، نوعی موتور الکتریکی جریان متناوب (AC) است که سرعت چرخش روتور آن دقیقا با سرعت میدان مغناطیسی دوار ایجاد شده در استاتور برابر است. به عبارت دیگر، سرعت چرخش روتور این موتورها با فرکانس منبع تغذیه متناسب است.
سرعت این موتورها برخلاف موتورهای القایی، تحت تأثیر تغییرات بار مکانیکی قرار نمی‌گیرد. همین ویژگی، مانند الکتروموتور DC موازی، باعث می‌شود که موتورهای سنکرون در کاربردهایی که نیاز به دقت در سرعت و گشتاور دارند، مانند ژنراتورها و کمپرسورها بسیار مناسب باشند.
برای ایجاد میدان مغناطیسی در روتور موتورهای سنکرون، می‌توان از آهنربای دائم و یا سیم‌پیچ‌هایی که با جریان مستقیم تغذیه می‌شوند، استفاده کرد.

الکتروموتور AC القایی (Asynchronous Induction Motor)

 

موتورهای الکتریکی جریان متناوب القایی یا به اختصار، الکتروموتور آسنکرون، به دو دسته اصلی تک‌فاز و سه‌فاز تقسیم می‌شوند. موتورهای تک‌فاز، با یک فاز جریان متناوب کار می‌کنند و معمولا در مصارف خانگی و تجهیزات با توان پایین‌تر استفاده می‌شوند. از سوی دیگر، موتورهای سه‌فاز با جریان متناوب سه‌فاز کار می‌کنند و برای کاربردهای صنعتی با توان بالاتر مناسب‌تر هستند.
هر دو موتور بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می‌کنند؛ به این معنی که یک میدان مغناطیسی دوار در استاتور ایجاد می‌شود که باعث القای جریان در روتور شده و آن را به حرکت در می‌آورد. موتورهای القایی به دلیل کارایی بالا، ساختار ساده و نگهداری آسان، نقش بسیار مهمی در صنایع مختلف ایفا می‌کنند. در زیر به معرفی موتورهای AC القایی تک‌فاز و سه‌فاز می‌پردازیم.

الکتروموتور القایی تک‌فاز (Single-Phase Induction Motor)

موتور الکتریکی جریان متناوب القایی تک‌فاز یا همان الکتروموتور تک‌فاز، از انرژی الکتریکی جریان متناوب تک‌فاز برای تولید حرکت مکانیکی استفاده می‌کند. در این موتورها، میدان مغناطیسی ایجاد شده در استاتور به صورت پالسی است و یک میدان مغناطیسی دوار کامل ایجاد نمی‌شود. به همین دلیل برای راه‌اندازی این موتورها به یک مکانیزم کمکی نیاز است. این مکانیزم می‌تواند به صورت یک سیم‌پیچ کمکی، یک خازن یا یک قطب سایه باشد که پس از راه‌اندازی، موتور به صورت خودکار به فعالیت خود ادامه می‌دهد.

الکتروموتور القایی سه‌فاز (Three-Phase Induction Motor)

موتور الکتریکی جریان متناوب سه‌فاز یا به اختصار، الکتروموتور سه‌فاز یکی از پرکاربردترین انواع موتورهای الکتریکی است که از انرژی الکتریکی جریان متناوب سه‌فاز برای تولید حرکت مکانیکی استفاده می‌کند. این موتورها به دلیل قدرت زیاد، سادگی ساختار، راندمان بالا، گشتاور راه‌اندازی خوب و قابلیت اطمینان بالایی که دارند، در صنایع مختلف به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند.
اصول کار الکتروموتورهای سه‌فاز به این صورت است که در این موتورها، سه سیم‌پیچ با زاویه 120 درجه نسبت به یکدیگر قرار گرفته‌اند. با تغذیه این سیم‌پیچ‌ها از سه فاز جریان متناوب، یک میدان مغناطیسی دوار در داخل استاتور ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی، در روتور جریان‌های الکتریکی القایی ایجاد می‌کند و برهم‌کنش این میدان‌ها، گشتاور مورد نیاز را ایجاد کرده و باعث چرخش روتور می‌شود.

خرید الکتروموتور از اپراموتور

در دنیای پیچیده برق و صنعت، شناخت دقیق انواع الکتروموتورها برای اجرای پروژه‌های حساس و حیاتی بسیار حیاتی است. از موتورهای القایی تا سینکرون، هر کدام از این موتورها با ویژگی‌های خاص خود می‌توانند بر عملکرد سیستم‌های برقی تأثیرگذار باشند. بررسی موضوعات مرتبط همچون تفاوت الکتروموتور سه‌فاز و تک‌فاز به کاربران کمک می‌کند تا با درک بهتر مطالب فنی، تصمیمات آگاهانه‌تری در انتخاب نوع موتور مناسب برای پروژه‌های خود بگیرند.

مجموعه اپراموتور با سال‌ها تجربه در زمینه فروش و مشاوره انواع الکتروموتورها، آماده ارائه خدمات خود به شما عزیزان می‌باشد. تیم کارشناسی ما با ارائه مشاوره‌های دقیق و حرفه‌ای، به شما کمک می‌کند تا مناسب‌ترین موتور الکتریکی را برای کاربرد خود انتخاب کنید. همچنین با ارائه طیف گسترده‌ای از محصولات باکیفیت با قیمتی مناسب، به شما این اطمینان خاطر را می‌دهیم که بهترین انتخاب را برای پروژه خود خواهید داشت.
برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره رایگان، با کارشناسان اپراموتور تماس بگیرید. ما همواره آماده‌ایم تا شما را در انتخاب و خرید الکتروموتور مناسب یاری کنیم.
با اعتماد به اپراموتور، به موفقیت پروژه‌های خود سرعت ببخشید.