موتورها وسایل مکانیکی یا الکترومکانیکی هستند که انرژی را به حرکت تبدیل می کنند. انرژی به شکل الکتریکی، هیدرولیکی یا پنوماتیکی به حرکت چرخشی یا خطی تبدیل می‌شود و سپس به یک شفت یا سایر اجزای انتقال نیرو که در آنجا کار مفیدی ارائه می‌دهد، خروجی می‌شود. الکتروموتورهای الکتریکی شامل انواع AC یا DC هستند که بیشتر توسط موتورهای الکتریکی خاص، از جمله گیربکس‌ها، موتورهای پله‌ای، سروموتورها و موتورهای خطی شکسته می‌شوند. موتورهای هیدرولیک و پنوماتیک برای نیروی محرکه خود به سیال (روغن، هوا) متکی هستند. موتورهای شیمیایی شامل موتورهای بیرونی برای استفاده در قایق ها و موتورهای موشک هستند که هر دو از احتراق داخلی استفاده می کنند و اغلب موتور نامیده می شوند. در این مقاله سعی خواهیم کرد انواع الکتروموتورهای صنعتی و کاربرد آنها را برای شما بیان خواهیم کرد.

الکتروموتورالکترونیکی چه زمانی اختراع شد؟

تجسم اولیه موتور الکتریکی برای اولین بار در دهه ۱۷۴۰ از طریق کار راهب و دانشمند اسکاتلندی بندیکتین، اندرو گوردون، ظاهر شد. دانشمندان دیگری مانند مایکل فارادی و جوزف هنری به توسعه موتورهای الکتریکی اولیه ادامه دادند و با میدان های الکترومغناطیسی آزمایش کردند و چگونگی تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی را کشف کردند.

تاریخچه زمانی ساخته شد که توماس داونپورت از ورمونت اولین موتور الکتریکی رسمی با باتری را در سال ۱۸۳۴ اختراع کرد. این اولین موتور الکتریکی بود که قدرت کافی برای انجام یک کار را داشت و اختراع او برای تغذیه یک ماشین چاپ در مقیاس کوچک استفاده شد.

ویلیام استورجن اولین موتور DC را اختراع کرد که می‌توانست نیروی کافی برای راندن ماشین‌آلات را فراهم کند، اما تا سال ۱۸۸۶ اولین موتور DC عملی که می‌توانست با سرعت ثابت تحت وزن متغیر کار کند، تولید نشد. فرانک جولیان اسپراگ مخترع آن بود و این موتور بود که کاتالیزوری را برای پذیرش گسترده موتورهای الکتریکی در کاربردهای صنعتی فراهم کرد.

علیرغم کشف بزرگ داونپورت در سال‌ها پیش،الکتروموتورهای الکتریکی تا ۵۰ سال دیگر به طور گسترده در سطح تجاری مورد استفاده قرار نگرفتند. دانشمندان و مهندسان به توسعه انواع مختلف موتورهای الکتریکی با هدف مناسب ساختن آنها برای استفاده در محیط های تجاری ادامه دادند. طولی نکشید که موتورهای الکتریکی در سراسر صنعت، در کارخانه ها و در خانه مورد استفاده قرار گرفتند.

در سال ۱۸۸۷، نیکولا تسلا یک موتور القایی AC اختراع کرد که یک سال بعد با موفقیت آن را ثبت کرد. برای وسایل نقلیه جاده ای مناسب نبود اما بعداً توسط مهندسان وستینگهاوس اقتباس شد. در سال ۱۸۹۲ اولین موتور القایی عملی طراحی شد و به دنبال آن یک روتور سیم پیچ میله دوار طراحی شد که این واحد را برای استفاده در کاربردهای خودرو مناسب ساخت.

در این سال جنرال الکتریک توسعه موتورهای القایی سه فاز را آغاز کرد. به منظور استفاده از طراحی روتور سیم پیچ میله ای، جنرال الکتریک و وستینگهاوس در سال ۱۸۹۶ یک قرارداد مجوز متقابل امضا کردند.

در قرن ۲۱  موتورهای الکتریکیAC و DC در حال حاضر به طور گسترده در صنایع در سراسر جهان استفاده می شوند و بخشی جدایی ناپذیر از بسیاری از کاربردها هستند. از  ویلچرهای برقی  و  بالابرهایمواد غذایی گرفته  تا  اتوماسیون صنعتی ، حمل و نقل و  پانل های خورشیدی ، موتورهای پاروالوکس در طراحی و تولید راه حل های موثر درایو برای طیف گسترده ای از کاربردهای چالش برانگیز پیشتاز میدان بوده اند. بدون موتور الکتریکی مطمئناً جهان جای بسیار متفاوتی خواهد بود!

موتورهای الکتریکی چیست؟

قبل از دانستن انواع موتورهای الکتریکی، بهتر است با این سوال شروع کنیم که موتور الکتریکی چیست؟ خوب، کوتاه ترین پاسخ این است که موتور الکتریکی یا فقط موتور یک وسیله الکترومکانیکی است که انرژی الکتریکی را دریافت کرده و آن را به حرکت یا انرژی مکانیکی تبدیل می کند.

کاربردهای الکتروموتورصنعتی

کاربردهای الکتروموتور عمدتاً شامل دمنده ها، فن ها، ابزارآلات، پمپ ها، توربین ها، ابزارهای برقی دینام، کمپرسورها، دستگاه های نورد، کشتی ها، انتقال دهنده ها، کارخانه های ماشین سازی است. موتور الکتریکی یک وسیله ضروری در صنایع مختلفی مانند تجهیزات تهویه و خنک کننده با استفاده از حرارت HVAC، لوازم خانگی، وسایل نقلیه موتوری  و ماشین آلات مواد غذایی است.

موتورهای الکتریکی ها مهمترین دستگاههایی هستند که از آنها میتوان در تجهیزات تهویه و خنک کننده گرمایش (HVAC)، وسایل نقلیه موتوری و لوازم خانگی استفاده کرد. اینها در تجهیزات صنعتی مانند آسیاب، کامیون های چنگال، کلاچ، روبات، وینچ و بالابر مواد غذایی از قبیل بالابر z،بالابر پودری و…استفاده می شوند. بنابراین، موتور الکتریکی یک دستگاه الکترو مکانیکی است و یکی از اصلی ترین پیشرفت ها در زمینه مهندسی است. این دستگاه انرژی الکتریکی را به مکانیکی متبدیل میکند. انواع مختلفی از موتورها در بازار موجود است که کاربردهای متفاوتی دارند و در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

انواع موتورهای الکتریکی (و نحوه کار آنها)

الکتروموتور AC

الکتروموتورهای AC دستگاه‌های الکترومکانیکی هستند که با جریان متناوب برای تولید حرکت چرخشی تغذیه می‌شوند. چرخش کار مکانیکی را برای به حرکت درآوردن سایر ماشین های دوار مانند پمپ ها فراهم می کند. اندازه های استاندارد قاب در طیف وسیعی از قدرت ها برای سهولت قابلیت تعویض در دسترس هستند. محفظه‌ها می‌توانند از طرح‌های باز ساده تا طرح‌های ضد انفجار و بدون تهویه متفاوت باشند که کاملاً محصور شده و خنک‌کننده با فن (TEFC) رایج است. یک سیستم رتبه بندی بین المللی نیز سطوح خنک کننده و حفاظت را تجویز می کند. موتورهای AC بخش بزرگی از موتورهای مورد استفاده امروزی را تشکیل می دهند و پمپ ها، فن ها، کمپرسورها و غیره را هدایت می کنند. موتورهای AC تک فاز یا سه فاز خواهند بود.

ماشین های سه فاز بر اساس طراحی روتور، قفس سنجابی یا روتور زخمی طبقه بندی می شوند. طرح‌های قفس سنجاب از میله‌های روتور مسی یا آلومینیومی استفاده می‌کنند که توسط حلقه‌های انتهایی کوتاه شده‌اند و به نوعی ماشین‌های القایی واقعی هستند – نوعی ترانسفورماتور دوار. روتورهای زخمی از قطب های روتور سیم پیچی برابر با قطب های استاتور استفاده می کنند و حلقه های لغزشی روشی برای وارد کردن مقاومت برای راه اندازی و سرعت متغیر ارائه می دهند. راه اندازی ولتاژ کامل یا سرتاسر ماشین های سه فاز تا حدود ۲۰۰ اسب بخار امکان پذیر است، پس از آن به دلیل افت ولتاژ قابل توجهی که بر چراغ ها تأثیر می گذارد، معمولاً روش کاهش ولتاژ به ویژه برای موتورهایی که مکرر راه اندازی می شوند ضروری است. ، سایر موتورها و غیره

موتورهای تک فاز بیشتر در محدوده های HP کسری استفاده می شوند. آنها خود شروع کننده نیستند و می توانند با روش شروع خود گروه بندی شوند. پرکاربردترین طرح – موتور فاز تقسیم از دو سیم پیچ استاتور برای دستیابی به یک جفت جریان سیم پیچ نامتعادل استفاده می کند که با نزدیک شدن موتور به سرعت سنکرون، سیم پیچ کمکی از بین می رود. یک موتور خازن یک خازن را در سیم پیچ کمکی وارد می کند که در مورد ماشین راه اندازی خازن، با نزدیک شدن موتور به سرعت کار خارج می شود و در مورد یک موتور خازن دو ارزشی، با نزدیک شدن به خازن دوم سوئیچ می کند. سرعت دویدن در خازن شکاف دائمی طراحی، سیم پیچ کمکی و خازن در سرعت کار فعال می مانند. در نهایت، موتور قطب سایه دار از قطب های تقسیم ناهموار با سیم پیچ های سایه دار استفاده می کند که باعث می شود یک میدان دوار در جهت قطب سایه دار حرکت کند (یعنی برگشت ناپذیر). موتورهای سایه دار جزو ارزان ترین ماشین های تک فاز هستند. موتورهای تک فاز سنکرون در دستگاه های زمان بندی استفاده می شوند.

الکتروموتور DC

موتورهای DC دستگاه های الکترومکانیکی هستند که با جریان مستقیم تغذیه می شوند تا حرکت چرخشی ایجاد کنند. این حرکت کار چرخشی را برای به حرکت درآوردن سایر ماشین‌های دوار مانند بالابرها با سرعت‌های مختلف فراهم می‌کند. ترتیبات سیم‌کشی خاصی می‌توانند گشتاور با سرعت آهسته قوی تولید کنند، و آنها را به عنوان موتورهای کششی برای لوکوموتیوها مناسب می‌سازد، اگرچه اینها عمدتاً با موتورهای کنترل‌شده با فرکانس متغیر جایگزین شده‌اند. به همین ترتیب، موتورهای گاری گلف به طور پیوسته از طرح های برس خورده به فرم های پیشرفته تر با درایوهای الکترونیکی تبدیل می شوند. اندازه های استاندارد قاب در طیف وسیعی از قدرت ها برای سهولت قابلیت تعویض در دسترس هستند. محفظه ها می توانند از طرح های باز ساده تا طرح های ضد انفجار و بدون تهویه متغیر باشند. یک سیستم رتبه بندی بین المللی نیز سطوح خنک کننده و حفاظت را تجویز می کند.موتورهای DCکاربردهای زیادی در اسباب بازی ها و کالاهای مصرفی دارند و به شدت توسط خودروسازان استفاده می شود. آنها خدمات را در آسانسورها، لیفتراک های برقی و نوار نقاله ها، جایی که بارهای گشتاور ثابت طبیعی هستند، پیدا می کنند. موتورهای DC به صورت طرح های برس دار و بدون جاروبک (آهنربای دائمی) در دسترس هستند، که دومی برای عملکرد خود به درایوها و کنترلرهای الکترونیکی نیاز دارد.

موتورهای DC برس خورده سنتی بر اساس تحریک مورد استفاده در سیم پیچ میدان با سه تمایز اصلی شنت، سری و ترکیب طبقه بندی می شوند. موتورهای شنت دارای گشتاورهای راه اندازی کم، ظرفیت اضافه بار کم، حداقل تغییرات سرعت در پاسخ به بار و پایداری ضعیف در بار صفر هستند. موتورهای سری دارای گشتاورهای راه اندازی بالا، ظرفیت اضافه بار بالا، تغییرات قابل توجه سرعت در پاسخ به بار و پایداری خوب در بار صفر هستند. موتورهای مرکب از نظر ویژگی های عملکردی جایی بین دو موتور دیگر قرار می گیرند، اگرچه آنها نیز در بار صفر پایدار می مانند.

برای موتورهای DC بیش از ۳/۴ اسب بخار، برای محدود کردن جریان هجومی به دلیل ترس از سوختن کموتاتورها باید از استارت استفاده شود.

موتورهای الکتریکی چگونه کار می کند

با اتصال باتری ماشین به موتور شروع می شود. انرژی الکتریکی از طریق باتری خودرو به استاتور می رسد. سیم پیچ های داخل استاتور (که از سیم رسانا ساخته شده اند) در طرفین مخالف هسته استاتور قرار دارند و به عنوان آهنربا عمل می کنند.

بنابراین، هنگامی که انرژی الکتریکی از باتری خودرو به موتور می رسد، سیم پیچ ها میدان های مغناطیسی چرخشی ایجاد می کنند که میله های رسانا را در امتداد پشت قسمت بیرونی روتور می کشد. روتور چرخان چیزی است که انرژی مکانیکی لازم برای چرخاندن دنده‌های خودرو را ایجاد می‌کند که به نوبه خود لاستیک‌ها را می‌چرخاند.

الان تو ماشین معمولی که برق نیست موتور و دینام هست. باتری موتوری را تامین می کند که چرخ دنده ها و چرخ ها را می چرخاند. چرخاندن چرخ ها چیزی است که دینام خودرو را تغذیه می کند و دینام بارها و بارها باتری را شارژ می کند. در ماشین برقی دینام وجود ندارد.

بنابراین این سوال مطرح می شود که چگونه باتری را شارژ کنیم؟ اگرچه دینام جداگانه ای وجود ندارد، اما موتور در خودروهای الکتریکی هم به عنوان موتور و هم به عنوان دینام عمل می کند. این یکی از دلایل منحصربفرد بودن خودروهای الکتریکی است. همانطور که در بالا ذکر شد، باتری موتوری را که چرخ دنده ها را به حرکت در می آورد و لاستیک ها را می چرخاند، تغذیه می کند. این فرآیند زمانی اتفاق می‌افتد که پای شما روی پدال گاز باشد – روتور توسط میدان مغناطیسی در حال چرخش هدایت می‌شود و به گشتاور بیشتری نیاز دارد..

هنگامی که پای شما از روی پدال گاز برداشته می شود، میدان مغناطیسی در حال چرخش متوقف می شود و روتور با سرعت بیشتری شروع به چرخش می کند (برخلاف اینکه توسط میدان مغناطیسی کشیده می شود). هنگامی که روتور سریعتر از میدان مغناطیسی دوار در استاتور می چرخد، این عمل باتری را شارژ می کند و به عنوان یک دینام عمل می کند.

برای ساده‌تر کردن فرآیند، تصور کنید دوچرخه‌ای را به بالای تپه رکاب بزنید. برای رسیدن به بالای تپه، باید بیشتر رکاب بزنید و حتی ممکن است مجبور شوید بایستید و انرژی بیشتری برای چرخاندن لاستیک ها و رسیدن به بالای تپه مصرف کنید. مثل زدن گاز است. میدان مغناطیسی چرخشی که روتور را به پشت خود می کشد، مقاومت (یا گشتاور) مورد نیاز برای حرکت لاستیک ها و خودرو را ایجاد می کند.

هنگامی که در بالای تپه قرار گرفتید، می توانید به راحتی آن را بارگیری کنید در حالی که چرخ ها حتی سریعتر حرکت می کنند تا شما را از تپه پایین ببرند. در خودرو وقتی پای خود را از روی گاز بردارید، این اتفاق می افتد و روتور با سرعت بیشتری حرکت می کند و برای شارژ مجدد باتری، انرژی الکتریکی به خط تغذیه باز می گردد.

مزایای الکتروموتور AC در مقابل DC

هر نوع موتور مجموعه ای از مزایای خاص خود را دارد که آن را برای انواع کاربردهای تجاری و صنعتی ایده آل می کند. برای مثال، موتورهای AC همه کاره و ساده برای استفاده هستند. برخی از مزایای اضافی آنها به شرح زیر است:

• نیازهای برق اولیه کم که از اجزای انتهایی دریافت کننده محافظت می کند
• سطوح فعلی و شتاب شروع قابل کنترل
• افزودنی های VFD یا VSD که می توانند سرعت و گشتاور را در مراحل مختلف استفاده تنظیم کنند
• دوام و طول عمر بیشتر
• قابلیت راه اندازی چند فازی
• AC در مقابل موتورهای DC

الکتروموتور DC دارای مزایای خاص خود هستند، از جمله:

• نصب و نگهداری آسان تر است.
• قدرت و گشتاور شروع بالا •
• زمان واکنش سریع راه اندازی، توقف و شتاب
• موجود در انواع ولتاژهای استاندارد

موتور AC یا DC کدام قدرتمندتر است؟

موتورهای AC معمولاً قدرتمندتر از موتورهای DC هستند زیرا می توانند گشتاور بیشتری را با جریان بالاتر ایجاد کنند. از طرف دیگر موتورهای DC کارایی بیشتری دارند و از انرژی ورودی خود بیشتر استفاده می کنند. موتورهای AC و DC در اندازه ها و قدرت های مختلف برای برآوردن نیازهای برق هر کسب و کاری موجود هستند.

نتیجه گیری

دستگاه هایی که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکنند الکتروموتور نامیده میشوند. موتورهای الکتریکی ها این کار را از طریق فرایند های الکترو مغناطیسی انجام میدهند. این وسایل از اختراعات بسیار کاربردی و حائز اهمیت در چند سال اخیر به حساب می آیند و در زندگی روزمره بسیار کاربردی هستند.صنایع زیادی از جمله ماشین آلات صنعتی مواد غذایی، کشتی‌رانی، کشاورزی، فولاد، پتروشیمی، نفت و گاز به موتورهای الکتریکی متناسب با حوزه خود نیاز دارند. در دنیای مدرن امروز اختراع الکتروموتورهای صنعتی را می‌توان یکی از بزرگترین دستاوردهای بشر به‌حساب آورد. شرکت پرتو صنعت طراح و سازنده ی ماشین آلات صنعتی از جمله بالابر z ، دستگاه خشک کن کانتینیوس ،دستگاه کیسه پر کن برنج و… را با بالاترین کیفیت و استفاده از بهترین متریال ، امکان طراحی و ساخت در ارتفاع و ابعاد مورد نیاز شما مشتریان گرامی را دارا می باشد.