الکتروموتور چیست؟ انواع آن چه کاربردی دارند؟

الکتروموتورها (electric motors) یا موتورهای الکتریکی انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. ماشین لباسشویی، پنکه، پمپ آب، کولر و بسیاری دیگر از دستگاه‌هایی که روزانه به طور دائم با آن‌ها سر و کار داریم، از الکتروموتور (موتور الکتریکی) درون خود بهره می‌برند. ممکن است برایتان سؤال پیش آید که الکتروموتور چیست و انواع الکتروموتور چه کاربردی دارند؟

در ادامه توضیح می دهیم که عملکرد الکتروموتورها چگونه است. هم‌چنین در این نوشته دلایل خرابی و نحوه حفاظت از الکتروموتورها را در اختیارتان قرار می دهیم تا با داشتن اطلاعات بیشتری، بتوانید آن ها را محافظت کنید.

الکتروموتور چیست؟ 

در واقع، الکترو موتورها انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. انرژی الکتریکی تامین شده توسط جریان الکتریکی درون سیم پیچ با میدان مغناطیسی تعامل دارد. این فعل و انفعال منجر به حرکت گشتاور شده و در نتیجه انرژی مکانیکی تولید می شود. تفاوت الکتروموتور و دینام در انرژی ورودی و خروجی آنهاست. آلترناتور یا دینام ها انرژی مکانیکی مانند جریان آب و باد را دریافت و انرژی الکتریکی حاصل عملکرد آنها ست در صورتی که الکتروموتورها انرژی الکتریکی را دریافت کرده و انرژی مکانیکی را تولید می کنند. در پاسخ به این سؤال که شاخصه های الکتریکی مهم انواع الکتروموتور چیست؟ ولتاژ کار، توان، فرکانس، آمپراژ و تعداد دور در دقیقه شاخصه های مهم انواع الکتروموتورهاست. الکتروموتور ABB و الکتروموتور زیمنس نمونه های معروف اروپایی و الکتروموتور موتوژن مارک شناخته شده ایرانی می باشند. در ادامه این آموزش به انواع الکتروموتور می پردازیم.

انواع الکتروموتور

الکتروموتورها در اشکال گوناگونی بسته به نوع جریان الکتریکی، در مدل های الکتروموتور DC و AC تولید می شوند. انواع الکتروموتور با توجه به توان آن ها، در مدل های الکتروموتور تک فاز و سه فاز کاربرد دارند. الکتروموتورهای سه فاز بیشتر در صنایع و چاه های عمیق استفاده می شوند. تنوع موتورهای الکتریکی این امکان را فراهم کرده است که علاوه بر کاربرد صنعتی، نمونه های تک فاز آن ها در وسایل خانگی و خودروها نیز استفاده شوند.

در ادامه به سه نوع الکتروموتور(موتور الکتریکی) که عموما در صنعت و همچنین نیازهای خانگی مورد استفاده قرار می گیرند می پردازیم:

• الکتروموتورهای DC

این موتورهای الکتریکی با استفاده از منبع تغذیه DC کار می کنند. الکتروموتورهای DC به دو نوع بدون جاروبک Brucshless و با جاروبک Brushed گروه بندی می شوند. در حالیکه موتورهای الکتریکی DC دارای جاروبک تنها نیاز است که به یک منبع تغذیه DC متصل باشند، اما موتورهای بدون جاروبک به سنسوری نیاز دارند تا جهت چرخش قطب های مغناطیسی روتورها و مدار درایو را تعیین کند تا اینکه بتواند جریان مناسب را تامین نماید.

• الکتروموتورهای AC

این موتورها با یک منبع تغذیه AC به کار می افتند و به گروه هایی بسته به اینکه این منبع تغذیه سه فاز یا تک فاز باشد دسته بندی می شوند. موتورهای تک فاز بیشتر به موتورهای خازنی معروف هستند چرا که از یک خازن به منظور حرکت گشتاور استفاده می کنند. همچنین موتورهای قطب سایه دار نیز نوع دیگری هستند که از یک کویل یا سیم پیچی اضافی به نام کویل سایه دار (Shading Coil) بهره می برند. از الکتروموتورهای ac بیشتر در وسایلی که با ولتاژ و جریان بالا کارمی کنند استفاده می شود. در برخی مواقع الکتروموتورهای سه فاز را میتوان با برق تک فاز راه‌اندازی کرد. باید توجه داشت که برای راه‌اندازی الکتروموتور سه فاز با برق تکفاز AC رعایت نکات زیر ضروری است.

1- عدم استفاده در الکتروموتورهای بیش از ۲ کیلو وات

2- الکتروموتور باید نشان ستاره یا مثلث و 220 ولت روی پلاک آن باشد.

• الکتروموتورهای پله ای

استپر موتورها یا الکتروموتورهای پله ای با استفاده از یک تابع پله ثابت در هر لحظه به عنوان ورودی می چرخند. موتورهای پله ای با استفاده از ساختار روتورشان به زمین محکم می شوند. موتورهای مغناطیس ثابت یک آهنربا در روتور خود دارند، موتورهای رلوکتانس متغیر یک هسته فلزی دارند و موتورهای هیبریدی از هر دو استفاده می کنند.

مقایسه انواع الکتروموتور(موتور الکتریکی)

جدول زیر مقایسه ی از انواع مختلف الکتروموتورها به همراه ویژگی های اصلی آنهاست:

انواع دیگری از الکتروموتورها علاوه بر لیست بالا وجود دارد:

کاربرد الکتروموتورها

الکتروموتورهای dc  از پر کاربردترین موتورهای الکتریکی است که از آنها در وسایلی که با ولتاژ و جریان پایین کارمی کنند استفاده می شود، در حالی که، از الکتروموتورهای ac بیشتر در وسایلی که با ولتاژ و جریان بالا کارمی کنند استفاده می شود. برخی از مهم ترین کاربردهای الکتروموتورهای dc را می توان در وسایل زیر مشاهده کرد.

• انواع خودروهای برقی
• اسباب بازی های متحرک
• انواع دوچرخه و اسکوترها
• برف پاک کن و بخاری خودرو

دلایل خرابی و نحوه حفاظت از الکتروموتورها

دلایل متعددی برای خرابی الکتروموتورها وجود دارد. در اینجا به شش مورد از مهمترین دلایل من جمله داغ شدن و دماهای بالا، گرد و خاک و آلاینده ها، جریان بیش از حد، رطوبت و شرجی، لرزش ها و روغن کاری اشاره می کنیم.

1. داغ شدن و دماهای بالا

اگر موتورهای الکتریکی به هر دلیلی بیش از حد گرم شوند، ممکن است مشکلاتی در عملکردشان ایجاد شود. گرمای بیش از حد ممکن است زمانی رخ دهد که یک موتور الکتریکی می بایست در محیط کاری با دمای بالا کار کند، و انتقال این گرما موجب می شود تا نرخ بهره وری موتور کاهش یابد. از این رو، یک سیستم خنک‌کننده و تهویه مناسب در مناطقی که موتورها کار می کنند باید قرار گیرد. اگر سیستم خنک‌کننده از کار بیفتد، سیستم تهویه به عنوان پشتیبان عمل می کند.

هر موتور الکتریکی دارای دمای کار مشخصی است که باید حداکثر در آن دما کار کند. طبیعی است کار در دمای نامناسب ،جریان مصرفی را با برده و در نتیجه موجب کاهش طول عمر الکتروموتور می شود. به منظور جلوگیری از داغ شدن و آسیب احتمالی، از رله محافظ در مدار استفاده می شود تا در مواقع بحرانی جریان مدار الکتروموتورها را قطع کنند. از این رو،تکنسین ها قبل نصب، دمای محیط را با ترمومتر بررسی می کنند.

2. گرد و خاک و آلاینده ها، دشمن موتور الکتریکی

گرد و خاک یکی از عوامل اصلی آسیب دیدگی موتور الکتریکی است. گرد و خاک می تواند با مسدود کردن فن خنک‌کننده که باعث افزایش دمای موتور می شود به آن آسیب برساند. همچنین ممکن است با نشستن بر عایق سیم پیچ بر عملکرد موتور تأثیر بگذارد. برای محافظت از موتورها در برابر کثیفی (به عنوان مثال با وسایل محافظ) باید اقدامات مناسبی انجام شود. اگر گرد و خاک موجود در هوا با رطوبت ترکیب شود، می توانند مواد بسیار خورنده ای ایجاد کنند که عمر موتور را کم می کند.

3. جریان بیش از حد، کنترل جریان اضافی الکتروموتورها با رله محافظ

در شرایط کاری خاص، برخی از دستگاه های الکتریکی یا ماشین آلات شروع به کشیدن جریان بیشتر از ظرفیت کلی خود می کنند. این رویداد معمولاً کاملاً غیرقابل پیش ‌بینی است، بسیار ناگهانی اتفاق می ‌افتد و موتور را به شکل قابل توجهی تحت تأثیر قرار می‌ دهد. به منظور جلوگیری از جریان بیش از حد، انواع رله های کنترل بار الکترونیکی جهت حفاظت موتورهای الکتریکی را می توان نصب کرد که از آن جلوگیری کنند. رله های محافظ الکترونیکی معمولاً در مدارها تعبیه می ‌شوند و به طور خودکار جریان اضافی را که در مدار می‌ گذرد، قطع می ‌کنند. مقدار جریان مصرفی الکتروموتورها توسط آمپرمتر و الکتروموتورهای قدرت نیز با مولتی متر کلمپی می سنجند.

4. رطوبت و شرجی

رطوبت و شرجی به طور قابل توجهی بر عملکرد موتورهای الکتریکی تأثیر می گذارد. این عوامل موجب خوردگی شفت موتور، روتورها و یاتاقان ها می شوند. رطوبت حتی ممکن است منجر به شکست عایقی شود. باید اطمینان حاصل کرد که موتور همیشه خشک نگه داشته می شود. اگر موتورها برای مدت طولانی غیر فعال بمانند، باید گرم نگه داشته شوند. عدم انجام این کار باعث می شود تا دمای موتورها نزدیک دمای نقطه شبنم افت کند و در معرض خطرات مختلفی قرار بگیرند که ناشی از ترکیب رطوبت و کثیفی است. علاوه بر این، رطوبت نسبی زیر 80 درصد حتی در هنگام کار باید حفظ شود. این امر به کاهش خطر خوردگی و آسیب دیدگی موتور کمک می کند و طول عمر موتور را افزایش می دهد.

5. لرزش ها، شایع ترین دلایل خرابی الکتروموتور

لرزش ها می توانند به دلایل مختلفی ایجاد شوند، یکی از آن ها ناهماهنگی موتور است. خوردگی قطعات مختلف در تجهیزات دست دوم نیز می تواند باعث لرزش موتور شود. برای از بین بردن این مشکل، تراز بودن موتور باید بررسی شود.

6. روغن کاری، کاهش اصطکاک در یاتاقان ها ،بلبرینگ ها و بوش ها

موتورها باید به درستی روغن کاری شوند چرا که روغن کاری بیش از حد یا روغن کاری کم موجب آسیب دیدن موتورها می شود. بسیار مهم است که دانسته شود دقیقا چه مقدار روغن و از کدام روغن باید استفاده کرد. تعداد دفعات انجام روغن کاری و آلاینده های احتمالی که موتورها می توانند در معرض آن ها قرار گیرند را باید در نظر گرفت. اگر مواد مختلف با هم مخلوط شوند، می توان جدای از مقاومت، ویسکوزیته و سایر عوامل، مقاومت ضد سایش و اکسیداسیون را نیز در نظر گرفت. بنابراین، روغن کاری الکتروموتورها موجب کاهش اصطکاک در یاتاقان ها ،بلبرینگ ها و بوش ها و در نتیجه باعث جلوگیری از خرابی الکتروموتورها می شود.

نحوه تست موتورهای الکتریکی، سیم پیچ الکتروموتورها و قطعات آن

هنگام تست انواع الکتروموتور باید به برخی نکات بسیار مهم توجه داشت قبل از شروع آزمایش،به وسیله دستگاه میگر بدون بار الکتریکی، سیم پیچ ها را نسبت به یکدیگر و همچنین نسبت به بدنه اهم چک و تست جریان نشتی می کنیم. پس از اطمینان از نبود جریان نشتی و سلامت سیم پیچ ها باید به سراغ کلکتور، کانکتورها و قسمت های مکانیکی رفت.

یکی دیگر از پارامترهای مهم در خرابی الکتروموتورها جریان هجومی(Inrush current) است. آیا تا به حال ترانسفورماتور را روشن کرده اید و صدای زمزمه بلندی را شنیده اید؟ در مورد سوختن فیوز یا قطع کننده مدار چطور؟ همه این علائم می توانند جریان هجومی ترانسفورماتور را نشان دهند.
جریان هجومی ترانسفورماتور جهشی در جریان را توصیف می کند که زمانی که شما در ابتدا ترانسفورماتور خود را روشن می کنید اتفاق می افتد. این پیک جریان می تواند تا چند برابر بیشتر از جریان معمولی باشد. ممکن است این سئوال شما هم باشد که چرا جریان هجومی رخ می دهد؟ جریان هجومی می تواند به این دلیل اتفاق بیفتد که ترانسفورماتورهای بزرگ در هنگام راه اندازی نیاز به مقدار زیادی جریان دارند. تا زمانی که مقاومت القایی و میدان مغناطیسی ایجاد نشود، آنها اساساً به عنوان اتصال کوتاه عمل می کنند. با این توضیح مختصر، حتما پی برده ایدکه چرا هنگام روشن شدن موتورها با صداهای ناهنجار (زمزمه یا وزوز) روبرو می شوید. برای اندازه گیری مقدار جریان هجومی ترانسفورمر الکتروموتورها، از آمپرمتر کلمپی مجهز به Inrush current می توان استفاده کرد.

سخن پایانی

موتورهای الکتریکی یا الکتروموتورها بخش ضروری از نیازهای صنعتی و خانگی هستند که وظایف مهمی را به انجام می دهند. جدای از نوع و جریان مورد استفاده، باید نگهداری آن ها را یاد گرفت و عوامل خرابی را شناخت تا از عملکرد دائم و صحیح الکتروموتورها اطمینان حاصل کرد.

در این مطلب شرح دادیم کلا، الکتروموتور چیست، به منظور اینکه شما را با انواع الکتروموتور آشنا کنیم سپس دلایل خرابی الکتروموتور و نحوه حفاظت از الکتروموتورها را شرح دادیم مقایسه‌ای میان انواع الکتروموتور انجام دادیم. در بخش بعدی نحوه تست و در انتهای مطلب هم کاربردهای گسترده الکتروموتورها  را شرح دادیم. امیدواریم با خواندن این مطلب آشنایی کافی با الکتروموتورها پیدا کرده باشید.