موتور الکتریکی (الکتروموتور)

موتور الکتریکی یک دستگاه الکترومکانیکی میباشد. که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. موتور های الکتریکی عموماً حرکت چرخشی تولید میکنند و در صنایع و کاربردهای گوناگونی مورد استفاده قرار می گیرند و به همین جهت، انواع متفاوتی از این موتورها با تکنولوژی ها، اصول کارکرد و خصوصیات مختلف و متنوعی طراحی و توسعه یافته و بهره برداری شده اند. استفاده صحیح از هر یک از انواع موتورهای الکتریکی مستلزم شناخت صحیح و توانایی مقایسه این موتورها از جوانب مختلف است. در این مقاله پس از تشریح اجزای اصلی موتورهای الکتریکی شامل روتور، استاتور و مکانیزم کموتاسیون و نقش هر یک آنها در عملکرد صحیح موتور، به دسته بندی و بررسی انواع موتورهای الکتریکی از جهات مختلف مانند ولتاژ ورودی، نوع کموتاسیون و… پرداخته شده و مبنای کار هریک توضیح داده شده است و مقایسه کاملی بین خصوصیات انواع موتورهای مطرح و پرکاربرد، صورت گرفته است.

موتورهای الکتریکی عموماً حرکت چرخشی تولید می کنند و در صنایع و کاربردهای گوناگونی همچون فن های صنعتی، دمنده ها، ابزارهای برقی، وسایل خانگی، ابزارهای قدرت و دیسک درایوها مورد استفاده قرار می گیرند. موتورهای الکتریکی می توانند به وسیله جریان مستقیم تغذیه شوند، مانند دستگاه پرتابل باتری خور و یا موتور وسایل نقلیه و یا به وسیله برق متناوب از شبکه توزیع برق و یا اینورتر . کوچک ترین موتورها را می توان در ساعت های مچی الکتریکی یافت.

موتورهای عمومی دارای ابعاد و عملکرد استاندارد شده ای هستند که در مصارف صنعتی توان مکانیکی را فراهم می کنند. موتورهای الکتریکی بسیار بزرگ در پیش رانی کشتی ها، کمپرسورهای خطوط لوله و پمپ های آب موجود هستند و دارای اندازه های نامی تا ١٠٠ مگاوات می باشند. موتورهای الکتریکی را می توان برحسب منبع تغذیه، ساختمان داخلی، کاربرد و یا نوع حرکتی که تولید می کنند دسته بندی کرد.

اجزای موتور الکتریکی

موتورهای الکتریکی به طور معمول از اجزای اصلی مشخصی تشکیل می شوند که در ادامه به معرفی آنها پرداخته شده است.

روتور

در یک موتور الکتریکی روتور بخش در حال حرکت است که با چرخاندن شافت، توان مکانیکی را تحویل می دهد. روتور معمولا دارای رساناهایی است که دارای جریان الکتریکی هستند و تحت تاثیر میدان مغناطیسی استاتور، تولید نیروی لازم برای چرخش شفت را انجام می دهند. البته برخی از روتورها دارای آهن رباهای دایمی هستند و رسانای حامل جریان در استاتور قرار می گیرد.

استاتور

بخش ثابت موتور، استاتور است. که معمولا دارای سیم پیچ یا آهن ربای دایمی می باشد. در بین روتور و استاتور فاصله هوایی وجود دارد. شکاف هوایی
دارای تاثیر مهمی است و معمولا تا حد ممکن کوچک می باشد، زیرا یک شکاف بزرگ اثر منفی زیادی بر عملکرد یک موتور الکتریکی می گذارد. در حالت خاص روتور می تواند ثابت و استاتور چرخان باشد.

همانطور که ذکر گردید روتور و استاتور می توانند مغناطیس دائم و یا مغناطیس الکتریکی باشند. در حالت مغناطیس الکتریکی سیم پیچی آنها از اهمیت خاصی برخوردار خواهد بود. سیم پیچ ها سیم هایی هستند که عموماً به صورت کلاف بافته شده اند و معمولا در اطراف یک هسته مغناطیسی چندلایه از جنس آهن نرم پیچیده شده اند، به طوری که در اثر جریان الکتریکی انرژی تشکیل قطب مغناطیسی می دهند. برخی موتورها به جای سیم پیچ دارای رساناهایی هستند که از فلز ضخیم تری مانند میله یا ورق فلزی از جنس مس و گاهی آلومینیوم تشکیل شده اند و معمولا به وسیله القای الکترومغناطیسی کار می کنند.

مکانیزم کموتاسیون

عمل کموتاسیون یکی از فرآیندهای کاری اصلی موتورهای الکتریکی مغناطیسی است. در برخی از انواع موتور جهت انجام کموتاسیون از کموتاتورهای مکانیکی استفاده می شود. این نوع کموتاتور مکانیزمی است که برای تغییر ورودی ماشین های AC و DC به کار می رود و شامل قطاع های رینگ های لغزشی هستند که از یکدیگر و از شفت موتور الکتریکی عایق شده اند. جریان روتور از طریق جاروبک های ثابت در تماس با کموتاتور دوار تامین می شود که باعث معکوس شدن جریان مورد نیاز و اعمال توان بهینه به ماشین در زمان چرخش روتور از یک قطب تا قطب دیگر می شود. در غیاب این معکوس سازی جریان، موتور تا توقف کامل ترمز می کند. در سایه پیشرفت های قابل توجه چند دهه گذشته به دلیل بهبود تکنولوژی کنترلر الکترونیکی، موتورهای با کموتاسیون مکانیکی به صورت گسترده در حال جایگزینی به وسیله موتورهای کموتاسیون الکترونیکی هستند.