الکتروموتور

الکتروموتور (موتور الکتریکی) چیست؟

این گفتار برای استفاده‌ی متخصصین و کارآموزان صنعتی تألیف شده است که سیستم‌های الکتریکی را نصب و راه‌اندازی می‌کنند، و همچنین برای کسانی که با الکتروموتور در ارتباط هستند؛ از جمله برق‌کارها، تکنسین‌ها، مهندسان، پیمانکاران، و حتی تولیدکنندگان و طراحان سیستم‌های الکتریکی. فرض ما این است که مخاطب، دانش لازم نظری و پایه از الکتریسیته و موتور الکتریکی را دارد، اما به‌طور کلی برخی مقدمات ضروری را مطرح می‌کنیم. در عین حال، این گفتار به سیستم‌های تعمیر و نگهداری نیز می‌پردازد و اطلاعات مورد نیاز برای درک کنترلرهای موتور، فرایندها، و نصب و نگهداری از چنین موتورهایی ارائه می‌شود.

انواع موتور الکتریکی:

در کل سه نوع الکتروموتور وجود دارد: 1. الکتروموتور جریان مستقیم؛ 2. الکتروموتور جریان متناوب؛ 3. الکتروموتور یونیورسال که هم با جریان مستقیم و هم با جریان غیرمستقیم کار می‌کند. هر موتور برای کاری خاص تعبیه می‌شود.

الکتروموتور جریان مستقیم:

بسیاری از تجهیزات بزرگ برای حرکت به الکتروموتور جریان مستقیم نیازمندند. سرعت و جهت چرخش موتور DC به‌سادگی کنترل می‌شود. اگر قطبیت را معکوس کنید، جهت چرخش معکوس می‌شود، یا ولتاژ را تغییر دهید تا سرعت تغییر کند. این ویژگی‌ها به‌خصوص برای تجهیزات عملیاتی نظیر جرثقیل‌ها، پرتاب‌کننده‌های موشک و آسانسورها اساسی است. عملکرد یک موتور جریان مستقیم بر این اساس است که یک هادی، حامل جریان در میدان مغناطیسی و عمود بر خطوط شار قرار می‌گیرد و متمایل به حرکت در جهت عمود بر خطوط مغناطیسی است.

رابطه‌ی بین جهت میدان مغناطیسی، جهت جریان در هادی، و جهتی که هادی تمایل به حرکت دارد قانون دست راست موتورها خوانده می‌شود.

(الکتروموتور جریان مستقیم ABB سری DMI)

موتور الکتریکی جریان مستقیم در نتیجه‌ی تعامل دو میدان مغناطیسی با یکدیگر می‌چرخد. آرمیچر یک موتور جریان مستقیم از طریق کویل‌ها عمل می‌کند. آرمیچر در میدان مغناطیسی قطب‌ها قرار دارد، قطب‌های موافق یکدیگر را دفع و قطب‌های مخالف یکدیگر را جذب می‌کنند. موتور جریان مستقیم دارای قطب‌های ثابت و یک آرمیچر است که در فضای بین قطب‌ها می‌چرخد.

آرمیچر یک موتور جریان مستقیم دارای سیم پیچ‌هایی است که به بخش‌های کموتاتور یا جابه‌جاگر متصل هستند. حلقه‌ی آرمیچر، قطعات کموتاتور و قطبیت میدان مغناطیسی اطراف هادی را تغییر می‌دهد. از این طریق، میدان‌های مغناطیسی دائماً یکدیگر را دفع و جذب می‌کنند و آرمیچر به چرخیدن ادامه می‌دهد. مومنتوم یا تکانه‌ی آرمیچر دوار، آرمیچر را از موقعیتی که در آن قطب‌ها دقیقاً در یک ردیف هستند عبور می‌دهد.

بیشتر بخوانید: الکتروموتور ضد انفجار چیست؟

(عملکرد الکتروموتور جریان مستقیم)

الکتروموتورهای جریان مستقیم برای چرخش بسیاری از دستگاه‌های مکانیکی نظیر پمپ‌های آب، چرخ‌های آسیاب، پره‌های پنکه به‌کار می‌روند. سه دسته موتور جریان مستقیم عبارتند از: سری، شنت و ترکیبی. هر نوع دارای ویژگی‌ها، کویل‌ها، آرمیچرها و عملکردهای مختلفی هستند.

1. الکتروموتور جریان مستقیم سری:

در این نوع موتور الکتریکی جریان مستقیم، میدان به‌صورت سری به آرمیچر متصل می‌شود. میدان با چند دور سیم قطور پیچیده می‌شود تا جریان کامل آرماتور را حفظ کند. این شیوه مزایا و معایب خاص خود را دارد. این نوع موتور نیروی چرخش (‏گشتاور) ‏زیادی تولید می‌کند. به این دلیل، موتور سری می‌تواند برای کار با ابزارهای الکتریکی قابل‌حمل نظیر جرثقیل‌ها مناسب باشد.

مشخصه دیگر این است که سرعت در جریانِ بدون بار و با بار کامل تغییر می‌کند. الکتروموتور سری را نمی‌توان در جایی که سرعت نسبتاً ثابتی برای تغییر بار مورد نیاز است به‌کار برد و عیب اصلی آن مربوط به همین ویژگی آن است. سرعت یک موتور الکتریکی سری بدون هیچ باری تا نقطه‌ای که موتور چه‌بسا آسیب ببیند افزایش می‌یابد؛ مثلاً سیم‌پیچ‌ها از اسلات آرمیچر خارج می‌شوند و در موتورهای بزرگ مثل جرثقیل‌ها، هم برای تجهیزات و هم برای پرسنل خطرناک است.

بار باید همیشه پیش از استارت به موتور سری متصل باشد؛ به این معنا که بارهای کمربندی نباید وجود داشته باشد، چون ممکن است کمربند بشکند یا از بین برود. موتورهای کوچک، مانند آن‌هایی که در دریل‌های دستی الکتریکی استفاده می‌شوند دارای جعبه‌دنده هستند اما موتورهای بزرگ‌تر باید با احتیاط بیشتری مورد استفاده قرار گیرند.

الکتروموتور سری چون که هم با جریان مستقیم و هم با جریان غیرمستقیم کار می‌کند انعطاف‌پذیرتر است. با این حال، بهترین عملکرد آن با جریان مستقیم است (در ادامه به موتورهای یونیورسال خواهیم پرداخت).

2. الکتروموتور جریان مستقیم شانت:

الکتروموتور شانت به سیم‌پیچ‌های میدان به‌صورت موازی (‏شانت)‏ با سیم‌پیچ آرمیچر وصل می‌شود. پس از تنظیم، سرعت موتور الکتریکی شانت حتی تحت شرایط بار متغیر نیز نسبتاً ثابت باقی می‌ماند. یکی از دلایل آن این است که شار میدان ثابت است. ولتاژ ثابت در سراسر میدان باعث می‌شود که میدان از تغییرات در مدار آرمیچر مستقل باشد.

وقتی بار روی موتور الکتریکی افزایش می‌یابد، سرعت موتور آهسته می‌شود. این کاهش سرعت، مقدار EMF در آرمیچر و جریان باتری را کاهش می‌دهد. سپس جریان آرمیچر افزایش می‌یابد و موتور سرعت می‌گیرد. این تناوب موجب تثبیت سرعت می‌شود. اگر بار موتور کاهش یابد، سرعتش بیشتر می‌شود و EMF افزایش می‌یابد. در این صورت جریان آرمیچر کاهش یافته و در نتیجه کاهش جریان آرمیچر موجب کاهش سرعت می‌شود.

3. الکتروموتور جریان مستقیم ترکیبی:

الکتروموتور ترکیبی دارای دو سیم‌پیچ میدانی است. یکی از آن‌ها شانت است که به‌صورت موازی به آرمیچر متصل می‌شود و دیگری به‌صورت سری. میدان شانت به موتور سرعت ثابت می‌دهد. همچنین، میدان سری از این مزیت برخوردار است که می‌تواند یک گشتاور بزرگ را زمانی که موتور تحت بار سنگینی شروع می‌شود، ایجاد کند. موتور الکتریکی ترکیبی دارای هر دو ویژگی موتور شانت و سری است.

در اصل، دو نوع الکتروموتور ترکیبی وجود دارد: شانت طولانی و شانت کوتاه. در شانت طولانی، میدان شانت به‌صورت موازی به میدان سری و آرمیچر متصل می‌شود. در شانت کوتاه، میدان شانت در امتداد آرمیچر و در میدان سری به‌صورت سری با این آرایش موازی (‏شانت)‏ قرار می‌گیرد.

جهت چرخش یک موتور جریان مستقیم به جهت میدان مغناطیسی و جهت جریان در آرمیچر بستگی دارد. اگر جهت میدان یا جهت جریان از طریق آرمیچر معکوس شود، چرخش موتور معکوس خواهد شد. با این حال، اگر هر دوی این فاکتورها در یک زمان معکوس شوند، موتور به چرخش در یک جهت ادامه خواهد داد.

موتورهای جریان مستقیم، موتورهای سرعت متغیر هستند. سرعت یک الکتروموتور جریان مستقیم با تغییر جریان در میدان یا در آرمیچر تغییر می‌کند. کاهش جریان میدان باعث کاهش شار میدان می‌شود. این بدان معنی است که شمارنده‌ی EMF کاهش می‌یابد. این کاهش در CEMF موجب افزایش جریان آرمیچر می‌شود و موتور سرعت می‌گیرد.با افزایش جریان میدان، شار هم افزایش می یابد. ضد EMF بیشتر و افزایش CEMF جریان آرمیچر را کاهش می‌دهد و موتور کند می‌شود. کاهش ولتاژ اعمالی به آرمیچر باعث می‌شود که جریان آرمیچر کاهش یابد و موتور کند شود. افزایش ولتاژ و جریان آرمیچر باعث می‌شود که موتور سرعت بگیرد.

بیشتر بخوانید: انواع الکتروموتور دالاندر

(اجزاء الکتروموتور جریان مستقیم)

سرعت الکتروموتور جریان مستقیم را می‌توان با سیم‌پیچ‌های میدان کنترل کرد. افزایش مقاومت رئوستات باعث کاهش جریان از طریق سیم‌پیچ میدان می‌شود. این امر شار را به‌طور لحظه‌ای کاهش داده، که به نوبه‌ی خود، شمارنده‌ی EMF را کاهش می‌دهد. سپس موتور سرعت می‌گیرد. این افزایش لحظه‌ای در سرعت، شمارنده‌ی EMF را افزایش می‌دهد و جریان آرمیچر را یکنواخت می‌کند. کاهش مقاومت رئوستات، جریان درون سیم‌پیچ‌های میدان را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود که موتور کند شود.

در یک موتور الکتریکی سری، کنترل سرعت رئوستات می‌تواند به‌صورت موازی یا به صورت سری به سیم‌پیچ‌های آرمیچر متصل شود. در اصل، تغییر رئوستات موجب کاهش یا افزایش ولتاژ در طول آرمیچر و کنترل دور موتور می‌شود. از معایب مقاومت سری در الکتروموتور سری این است که مزیت گشتاور موتور را از بین می‌برد. مقاومت سری، گشتاور اولیه‌ی موتور را کاهش می‌دهد. تغییر کنترل سرعت از طریق رئوستات به SCR این مزیت را دارد که سرعت بدون از دست دادن گشتاور کنترل می‌شود.

مقاومت اکثر آرمیچرهای موتور جریان مستقیم اغلب پایین است: چیزی بین ۰.۰۵ و ۰.۵. همان‌طور که آرمیچر شروع به چرخیدن می‌کند، شمارنده‌ی EMF افزایش می‌یابد و ولتاژ اعمالی عکس این فرایند افزایشی در شمارنده‌ی EMF است. وقتی الکتروموتور به سرعت نرمال می‌رسد، مقاومت سری با آرمیچر کاهش می‌یابد یا حذف می‌شود و ولتاژ کامل را می‌توان در طول آرمیچر اعمال کرد. مقاومت آغازین می‌تواند به‌صورت دستی، توسط اپراتور یا دستگاه خودکار کنترل شود. دستگاه‌های خودکار معمولاً چیزی نیستند جز سوییچ‌های کنترل سنسورهای سرعت موتور.

این الکتروموتورها در جایی به‌کار می‌روند و مؤثرند که گشتاور بالا مورد نیاز است و سرعت حتماً باید تنظیم شود: جرثقیل‌ها و استارترها؛ یا در جایی که سرعت ثابت مورد نیاز است: فن‌ها، پمپ‌ها، دمنده‌ها، مبدل‌ها؛ همچنین، جایی که گشتاور اولیه‌ی بالا همراه با سرعت نسبتاً ثابت مورد نیاز است: آسانسورها و نقاله‌ها.

الکتروموتور جریان متناوب:

در اینجا به سه نوع موتور الکتریکی جریان متناوب یا AC می‌پردازیم: سری، سنکرون و القایی. الکتروموتورهای سنکرون را می‌توان به‌عنوان موتورهای چندفازی در نظر گرفت. این موتورها سرعت ثابتی دارند و روتور آن‌ها با ولتاژ جریان مستقیم انرژی می‌گیرد. موتورهای القایی معمولاً تک‌فازی یا چندفازی هستند و روتور آن‌ها با القا، نیرو می‌گیرد.

(موتور الکتریکی جریان متناوب)

1. موتور الکتریکی جریان متناوب سری:

این موتور از نظر الکتریکی مشابه الکتروموتور سری جریان مستقیم است و قطبیت مغناطیسیِ لحظه‌ای آرمیچر و میدان با یکدیگر مخالف هستند. با معکوس‌کردن جریان، قطبیت ورودی معکوس می‌شود. توجه داشته باشید که قطبیت مغناطیسی میدان با قطبیت مغناطیسی آرمیچر نسبت عکس دارد. علت این است که هم بر آرمیچر و هم بر میدان تأثیر می‌گذارد. ورودی جریان متناوب باعث می‌شود که معکوس‌شدن به‌طور مداوم اتفاق بیفتد و موتور به چرخش در همان جهت ادامه دهد.

ساخت موتور الکتریکی سری جریان متناوب کمی از موتور سری جریان مستقیم متفاوت است. از آنجایی که در این الکتروموتور از جریان متناوب استفاده می‌شود، نیازمند فلزات خاصی در قطعات قطب مانند فولاد سیلیکون است که به‌راحتی قطبیت مغناطیسی آن را معکوس می‌کند، بدون این‌که موجب باقی ماندن مغناطیس شود. همچنین به این معنی است که صفحات در موتور جریان متناوب برای کاهش مقدار جریان‌های گردابی تولید شده در قطعات قطب استفاده می‌شوند. جریان مستقیم می‌تواند برای تغذیه‌ی موثر موتورهای سری جریان متناوب استفاده شود، اما عکس این صحیح نیست و جریان متناوب برای موتور سری جریان مستقیم بازده یکسانی ندارد.

گفتیم که موتور الکتریکی سری جریان مستقیم و جریان متناوب مشابه هستند.با این حال، هر دوی آن‌ها دارای سرعت متفاوتی هستند. سرعت به‌طور مستقیم با اندازه‌ی بار تغییر می‌کند. هرچه بار بزرگ‌تر باشد، سرعت کندتر خواهد بود. انواع ترکیبی الکتروموتورهای سری جریان مستقیم و جریان متناوب، که موتورهای یونیورسال نامیده می‌شوند، به‌طور خاص برای استفاده در هر دو منبع قدرت طراحی شده‌اند که معمولاً در جاروبرقی استفاده می‌شوند. موتورهای یونیورسال نمی‌توانند با جریان چندفازی متناوب کار کنند.

چرخش میدان مغناطیسی کلید عملکرد الکتروموتورهای جریان متناوب است. این به این دلیل است که جریان متناوب باعث تغییر میدان مغناطیسی می‌شود که حول یک جفت قطب استاتور می‌چرخد. میدان مغناطیسی در استاتور برای چرخش الکتریکی است. این کار با جذب و دفع میدان روتور توسط میدان استاتور انجام می‌شود. گردش آزادانه‌ی روتور میدان چرخش در استاتور را دنبال می‌کند.

چرخش میدان‌های مغناطیسی از این دست در ماشین‌های دو یا سه فازی تنظیم می‌شوند. برای ایجاد یک میدان مغناطیسی گردان در یک استاتور موتور، تعداد جفت‌های قطب باید با تعداد فازها در ولتاژ اعمالی یکسان باشد. قطب‌ها باید با زاویه‌ای برابر با زاویه فاز و بین فاز مجزای ولتاژ اعمالی جابه‌جا شوند.

استاتور دو فازی نوعی میدان مغناطیسی دوار می‌سازد. استاتور یک موتور القایی دو فازی از دو سیم (‏یا چند سیم)‏ تشکیل می‌شود که در زوایای قائمه در اطراف استاتور قرار می‌گیرند. محورهای کویل این دو میدان مغناطیسی خارج از فاز در زاویه قائم قرار دارند. تحلیل نحوه‌ی کار میدان چرخشی استاتور دو فازی یکی از شیوه‌های درک نحوه‌ی کار تمامی موتورهای الکتریکی جریان متناوب است. قطب‌ها به‌صورت ساعتگرد از یک قطب به قطب دیگر می‌چرخند. یک چرخه‌ی کامل ولتاژ ورودی موجب چرخش ۳۶۰ درجه‌ای قطبیت می‌شود. موتورهای تک‌فاز و سه‌فاز از همان میدان‌های مغناطیسی دوار برای چرخش روتور خود استفاده می‌کنند.

2. موتور الکتریکی سنکرون:

مزیت اصلی موتورهای سنکرون سرعت ثابت است. آن‌ها قادر به اصلاح ضریب توان پایین بار القایی هستند و تحت شرایط خاصی عمل می‌کنند. الکتروموتورهای سنکرون اغلب برای راه‌اندازی ژنراتورهای جریان مستقیم به‌کار می‌روند و در اندازه‌های تا هزاران اسب‌بخار در دسترس هستند. این موتورها به‌صورت ماشین‌های تک‌فاز یا سه‌فاز طرراحی و اغلب بدون بار استفاده می‌شوند. می‌توان از آن‌ها برای تصحیح ضریب توان استفاده کرد.

افزودن موتور الکتریکی سنکرون به مدار می‌تواند در اصلاح ضریب توان مفید باشد. این بدان معنی است که دستگاه همان مقدار کار قبل از تصحیح توان را انجام خواهد داد. با این حال، جریان کمتری را از خطوط انتقال دریافت خواهد کرد. این کار با مقدار ولتاژ پایین انجام می‌شود. کندانسورهای ثابت (‏خازن‌ها) ‏اغلب به‌جای موتورهای سنکرون برای اصلاح ضریب توان به‌کار می‌روند.

وقتی لازم است که سرعت حفظ شود یا برای تصحیح ضریب توان از الکتروموتورهای سنکرون استفاده می‌شود. اگر جریان متناوب سه فازی به موتور سنکرون اعمال شود، یک میدان مغناطیسی گردان در اطراف روتور ایجاد می‌شود. سپس روتور با جریان مستقیم انرژی می‌گیرد. یعنی مانند یک آهن‌ربای میله‌ای عمل می‌کند، چون جریان مستقیم یک قطبیت شمالی‌ـ‌جنوبی ثابت برای روتور می‌سازد. میدان مغناطیسی دوار قوی، میدان روتور قوی و فعال جریان مستقیم را جذب می‌کند. این امر منجر به نیروی چرخشی قوی بر روی شفت روتور می‌شود. بنابراین روتور قادر به تغییر بار است.

در ابتدا یک سیم‌پیچ قفس‌سنجابی به‌کار می‌رود. عملکرد الکتروموتور بدون روتور قفس‌سنجابی امکان‌پذیر نیست. به این دلیل که وقتی جریان مستقیم به استاتور اعمال می‌شود، بلافاصله یک اثر مغناطیسی چرخشی با سرعت بالا ایجاد می‌شود. این میدان گردان به سرعت از کنار قطب‌های روتور می‌گذرد، به‌نحوی که روتور فرصت استارت ندارد. در واقع، روتور ابتدا در یک جهت و سپس در جهت دیگر دفع می‌شود و فقط وقتی گشتاور دارد که با سرعت همزمان کار کند. الکتروموتوری که همزمان برای اصلاح ضریب توان استفاده می‌شود باید در کم‌تر از بار مکانیکی اسمی کار کند.

(عملکرد موتور الکتریکی سنکرون)

جریان سه‌فازی که موتور الکتریکی با آن تغذیه می‌شود یک میدان مغناطیسی چرخشی در استاتور ایجاد می‌کند. این میدان مغناطیسی گردان، رساناها را در روتور قطع می‌کند، ولتاژ القا می‌کند و باعث جریان می‌شود. این جریان‌ها یک میدان قطبیت مخالف در روتور ایجاد می‌کنند. جاذبه‌ی بین این میدان‌های مخالف استاتور و روتور، گشتاور تولید می‌کند که باعث چرخش روتور می‌شود.

سیم‌پیچ قفس‌سنجابی می‌تواند به روتور اضافه شود. این الکتروموتور، پیچش بسیار سنگینی دارد که با حلقه‌های مسی به هم وصل می‌شوند. ولتاژ پایین در این سیم‌پیچ‌های کوتاه‌شده توسط میدان استاتور سه‌فاز القا می‌شود. به دلیل اتصال کوتاه، جریان نسبتاً بزرگی در قفس‌سنجابی ایجاد شده که این باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی می‌شود که با میدان چرخشی استاتور تعامل دارد. به دلیل این تعامل روتور شروع به چرخیدن می‌کند، و بعد میدان استاتور. گشتاور کامل در الکتروموتور سنکرون به‌سرعت افزایش می‌یابد.

وقتی به سرعت همزمان برسیم، بار اعمال می‌شود. یک سوئیچ که توسط نیروی گریز از مرکز کار می‌کند برای اعمال جریان مستقیم به روتور به‌کار می‌رود. نیاز به یک منبع جریان مستقیم برای روتور، این موتور را به دستگاهی گران‌قیمت خواه برای کار و خواه جهت نگهداری تبدیل می‌کند. منبع جریان مستقیم ممکن است بخشی از موتور باشد یا از یک ژنراتور خارجی. موتورهای سنکرون نیز مانند انواع دیگر موتورها مزایا و معایبی دارند.

3. موتور الکتریکی جریان مستقیم القایی:

الکتروموتور القایی رایج‌ترین موتور جریان مستقیم و طراحی آن ساده است. روتور موتور القایی به یک منبع ولتاژ خارجی متصل نمی‌شود. وجه تسمیه‌ی این موتور از ولتاژ متناوب در مدار روتور است که توسط میدان مغناطیسی گردان در استاتور القا می‌شود. القا در این موتور مشابه القا در ترانسفورماتور است. روتور روی شفت نصب و با یاتاقان‌ها پشتیبانی می‌شود. موتور های القایی اغلب بزرگ هستند و به طور دائمی نصب می‌شوند. این الکتروموتور بارها را با سرعت نسبتاً ثابتی می‌راند که در ماشین‌های شستشو، کمپرسور یخچال و اره‌ها به‌کار می‌روند.

ساختار استاتور موتور الکتریکی القایی و سنکرون سه‌فاز تقریباً مشابه هستند. با این حال، روتور آن‌ها کاملاً متفاوت است. موتور القایی از سیلندر لایه‌ای ساخته می‌شود. سیم‌پیچ‌ها هم دو نوع هستند و اغلب قفس‌سنجابی. کل این سیم‌پیچ از میله‌های مسی سنگین، که در انتها با یک حلقه‌ی فلزی از مس یا برنج به هم متصل شده‌اند، تشکیل می‌شود. نیاز به هیچ عایق‌بندی‌ای بین هسته و میله‌ها نیست. این، به دلیل ولتاژهای بسیار پایین تولیدشده در میله‌های روتور است.

(اجزاء الکتروموتور جریان متناوب)

نوع دیگر سیم‌پیچ‌ها شامل سیم‌پیچ‌هایی است که در شیارهای روتور قرار می‌گیرند. روتور یک الکتروموتور القایی نمی‌تواند با همان سرعت میدان مغناطیسی گردان بچرخد. اگر سرعت یکسان بود، هیچ حرکت نسبی بین میدان‌های استاتور و روتور وجود نداشت. بدون حرکت نسبی، هیچ ولتاژ القایی در روتور وجود نخواهد داشت. تفاوت بین سرعت میدان استاتور دوار و سرعت روتور، لغزش نامیده می‌شود. هرچه لغزش کوچک‌تر باشد، سرعت روتور به سرعت میدان استاتور نزدیک‌تر می‌شود.

سرعت روتور به الزامات گشتاور بار بستگی دارد: هرچه بار بیشتر باشد، نیروی چرخش مورد نیاز برای چرخش روتور قوی‌تر خواهد بود. چرخش نیرو تنها در صورتی افزایش می‌یابد که EMF القا شده توسط روتور افزایش یابد. این EMF تنها در صورتی افزایش می‌یابد که میدان مغناطیسی با سرعت بیشتری روتور را قطع کند. برای افزایش سرعت نسبی بین میدان و روتور، روتور باید سرعت خود را کم کند.

این بدان معنی است که در بارهای سنگین‌تر، الکتروموتور القایی آهسته‌تر از بارهای سبک‌تر می‌چرخد. لغزش مستقیماً متناسب با بار موتور است. تغییرات معمول جریان برای تغییرات نرمال بار الزامی است. این به این دلیل است که سیم‌پیچچ‌های روتور مقاومت پایینی دارند. موتورهای الکتریکی القایی، موتورهای سرعت ثابت نامیده می‌شوند.

بیشتر بخوانید: کاربرد الکتروموتور دریایی

الکتروموتور القایی تکفاز متداول‌ترین موتور الکتریکی است. کم‌ترین هزینه‌ی اولیه را داشته و به تعمیر و نگهداری کمی نیاز دارد. میدان استاتور در موتور تک‌فاز می‌چرخد و به‌سادگی قطبیت بین قطب‌ها را با تغییر  قطبیت ولتاژ جریان متناوب عوض می‌کند. القای مغناطیسی باعث می‌شود ولتاژ در روتور القا شده و در نتیجه یک میدان مغناطیسی در روتور ایجاد می‌شود.

این میدان مخالف میدان استاتور است. هنگامی که کشش بین دو میدان وجود داشته باشد، به یک نیروی چرخشی تبدیل می‌شود و روتور را به سمت میدان مغناطیسی استاتور می‌برد. این دو میدان به طور پیوسته جایگزین یکدیگر می‌شوند و بنابراین روتور با استارت به چرخش ادامه خواهد داد. مشکل بعدی طراحی یک روش شروع برای رسیدن به این موتور تکفاز برای شروع بدون نیروی خارجی در هر زمان شروع آن است.

عملیات اصلی موتور الکتریکی تک‌فاز برای همه‌ی انواع آن یکسان است. سرعت یک موتور قفس‌سنجابی به فرکانس منبع قدرت و تعداد قطب‌های آن بستگی دارد. هر چه فرکانس بیشتر باشد، موتور سریع‌تر خواهد بود؛ هر چه قطبیت موتور بیشتر باشد، موتور کندتر کار می‌کند. اگر روتور قفس سنجابی به‌سرعت میدان استاتور دوران کند، میله‌های هادی روتور با توجه به میدان چرخش، ثابت می‌مانند؛ یعنی هیچ ولتاژی به میله‌ها القا نخواهد شد و هیچ جریانی برای تولید گشتاور ایجاد نمی‌شود.

از آنجا که هیچ گشتاوری تولید نمی‌شود، روتور کند خواهد شد تا زمانی که جریان کافی برای گشتاور و نگه‌داشتن روتور در سرعت ثابت القا شود. بنابراین، روتور کندتر از میدان مغناطیسی چرخشی استاتور می‌چرخد. افزایش بار روی الکتروموتور باعث می‌شود که روتور کند شود؛ به‌عبارت دیگر، میدان دوران میله‌های روتور را با سرعت بالاتری نسبت به قبل قطع می‌کند. این امر اثر افزایش جریان در میله‌ها و در نتیجه افزایش قدرت قطب روتور را دارد. این قدرت، حمل بار بزرگ‌تر را برای موتور ممکن می‌سازد.

الکتروموتورهای قفس سنجابی با لغزش کم‌تر از ۵ درصد تا حدود ۲۰ درصد ساخته می‌شوند. موتورهایی با لغزش ۵ درصد یا بیشتر برای کاربردهای سنگین هستند. موتوری با لغزش ۵ درصد یا کم‌تر 1، موتور با لغزش نرمال نامیده می‌شود. یک الکتروموتور لغزش نرمال اغلب به‌عنوان موتوری با سرعت ثابت شناخته می‌شود، زیرا سرعت با تغییرات بار بسیار کم تغییر می‌کند.

(عملکرد موتور القایی قفس سنجابی)

گاهی اوقات یک بار اضافی ناگهانی بر موتور الکتریکی اعمال خواهد شد. برای جلوگیری از تأخیر موتور در هر اضافه‌بار، این موتورها چیزی به نام گشتاور شکست دارند. گشتاور شکست بسیار بیشتر از گشتاور بار مجاز است. منحنی سرعت و گشتاور، گشتاور شکست را برای یک موتور معمولی تا ۲۷۰ درصد گشتاور بار مجاز نشان می‌دهد. عملکرد موتوری که بیش از حد بار تحمل می‌کند برای دوره‌ای طولانی موجب افزایش گرمای بیش از حد در الکتروموتور می‌شود و ممکن است در نهایت سیم‌پیچ‌های موتور را بسوزاند. موتورهای قفس‌سنجابی معمولاً نیازمند اتصال مستقیم به منبع برق با استفاده از کنتاکتور مناسب است.

در الکتروموتورهای قفس سنجابی بزرگ و در برخی انواع دیگر موتورها جریان‌ها بسیار بالا هستند. معمولاً موتور الکتریکی برای تحمل این جریان‌های بالا ساخته می‌شود. با این حال، از آنجایی که این جریان‌ها تقریباً شش برابر جریان بار مجاز هستند، ممکن است یک افت ولتاژ بزرگ در سیستم قدرت وجود داشته باشد. برخی از روش‌های کاهش جریان شروع باید برای محدودیت افت ولتاژ به سطح قابل قبولی استفاده شود.

عیب یابی الکتروموتور:

یکی از بزرگ‌ترین مشکلات ممکن، عیب‌یابی موتور الکتریکی است. معمولاً نموداری برای عیب‌یابی، این کار را تسهیل می‌کند. الکتروموتور های کوچک معمولاً دچار مشکل خاصی نمی‌شوند و در کل باید دو بار در سال برای تشخیص فرسایش و حذف شرایطی که ممکن است منجر به فرسایش بیشتر شود بررسی شوند. باید دقت ویژه‌ای برای بازرسی یاتاقان‌های موتور، بریدگی‌ها، و دیگر قطعات پوشیدنی انجام شود. دقت کنید که کثیفی و گرد و غبار در تهویه هوا یا بند آوردن قطعات در حال حرکت، اختلال ایجاد نکنند.

هنگام نصب یک موتور جدید و یا انتقال یک موتور از جایی به جای دیگر، خوب است که سیم‌کشی را بررسی کنید. دقت کنید که از اندازه‌ی مناسب سیم برای تغذیه‌ی نیروی الکتریکی موتور استفاده کنید. در بسیاری از موارد جایگزینی سیم از معایب بعدی جلوگیری می‌کند. سیم‌کشی مناسب به جلوگیری از گرم‌شدن بیش از حد الکتروموتورها کمک می‌کند و هزینه‌های الکتریکی را کاهش می‌دهد.

راه‌اندازی کلیدهای سیم‌پیچ معمولاً مشکل کمی ایجاد می‌کند؛ با این حال، توجه منظم به سوئیچ‌ها موجب افزایش عمر و دوام آن‌ها می‌شود. از کاغذ سمباده خوب برای تمیز کردن کنتاکت‌ها استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که عضو لغزشی روی شافت که سوئیچ سیم‌پیچ را اجرا می‌کند، آزادانه حرکت کند. بار هدایت‌شده را به طور منظم بررسی کنید. گاهی اوقات، اصطکاک اضافی به تدریج در داخل ماشین گسترش می‌یابد و اضافه‌بار روی الکتروموتور تحمیل می‌کند، بنابراین دمای موتور را چک کنید.

موتور الکتریکی که سه برابر معمول کار می‌کند به سه برابر توجه نیاز دارد. موتورها باید با توجه به توصیه‌ی سازنده روغن‌کاری شوند. اجازه ندهید که کموتاتور روی الکتروموتور جریان مستقیم با گرد و غبار یا روغن پوشانده شود. گاهی باید آن را با یک پارچه تمیز و یا یک مرطوب کننده با یک حلال پاک کرد. در صورت لزوم از کاغذ سمباده استفاده کنید.

گاهی اوقات لازم است که یک موتور الکتریکی را برای کاری دیگر منتقل کنیم یا ماشین به‌طور مداوم کار کند در حالی که پیش از آن برای دوره‌های کوتاه‌مدتی از آن استفاده شده است. وقتی الکتروموتور تحت شرایط مختلف یا در طرحی جدید به‌کار گرفته می‌شود، دقت کنید که آن را به‌درستی ارزیابی کرده باشید. قرارگیری چنین موتوری در چرخه‌ی کاری مداوم منجر به افزایش دمای بیش از حد و  فرسودگی می‌شود. در بسیاری از موارد، تشخیص علائم آسان است، و نشان می‌دهد که دقیقا چه چیزی معیوب شده است.

با این حال، انواع معایبی هم هستند که علائم مشابهی دارند و لازم است که هر علت احتمالی را به‌طور جداگانه بررسی کنیم. اغلب مشکلات حرکتی رایج را می‌توان با چند تست بررسی کرد. طبیعی است که ابتدا ساده‌ترین تست‌ها را انجام دهید. برای مثال، وقتی یک الکتروموتور روشن نمی‌شود، شما ابتدا اتصالات را بررسی می‌کنید، چون این کار ساده و آسانی است. در تشخیص معایب، ترکیبی از علائم اغلب دارای نشانه‌ای مشخص است.

سوئیچ‌های استارت، که در بسیاری از انواع الکتروموتورهای تک‌فاز یافت می‌شوند، گاهی اوقات منشاء دردسر هستند. اگر این سوییچ‌ها در وضعیت بسته قرار گیرند، موتور الکتریکی به سرعت مورد نظر نخواهد رسید. همچنین اگر نقاط تماس سوئیچ تنظیم نشده باشند یا اکسیده شده باشند، موتور روشن نمی‌شود. با این حال، مهم است که به یاد داشته باشید که هر گونه تنظیم سوئیچ یا اتصالات باید تنها در کارخانه یا خدمات مجاز انجام شود.

نگهداری موتورها نسبتی مستقیم با حفظ و نگهداری کموتاتورها دارد. الکتروموتورهای سری نباید در کاربردهای طولانی‌مدت و پیوسته مورد استفاده قرار گیرند؛ چرا که کموتاتورها منبع بالقوه‌ی دردسر هستند. کموتاتورهای آغشته به روغن می‌توانند موجب عملکرد کند و جرقه زدن شدید شوند.

تهویه‌ی اجباری معمولاً ویژگی ذاتی طراحی الکتروموتورهای القایی است. کاهش حجم هوای خنک‌کننده ناشی از معابر مسدودشده‌ی هوا، خرابی دمنده یا تراکم کم هوا در ارتفاعات بالاتر، منجر به گرم‌شدن بیش از حد هوا و کاهش طول عمر سیم‌پیچ می‌شود. سیستم عایق الکتروموتور معمولاً طوری طراحی می‌شوند که در دمای محیط حداکثر ۴۰ درجه‌ی سانتیگراد (‏۱۰۴ درجه‌ی فارنهایت) ‏کار کنند. هر گونه افزایش دمای محیط بیش از ۴۰ درجه‌ی سانتیگراد موتور الکتریکی را با اختلال مواجه و عمر آن را کوتاه خواهد کرد.

عواملی که دمای هوای ورودی را افزایش می‌دهند از جمله قرارگیری موتورها در مقابل تهویه‌ی تجهیزات دیگر و مکان‌هایی است که دمای بالایی دارند. همچنین، ویژگی‌های عملکردی موتورها زمانی تغییر می‌کند که در ولتاژهای بالا یا پایین در فرکانس مجاز کار می‌کنند. عدم تعادل ولتاژ زمانی رخ می‌دهد که ولتاژهای فاز با یکدیگر متفاوت باشند. هنگامی که ولتاژ در میان سه فاز تغییر می‌کند، ولتاژ نامتعادل جریان را در یک یا دو فاز افزایش می‌دهد و باعث گرم شدن بیش از حد می‌شود.

قیمت الکتروموتور:

چناچه که می خواهید یک موتور الکتریکی خریداری کنید ولی نمی دانید که کدام یک از مدل ها مناسبتان می باشد آتور صنعت شما را در این زمینه کمک می کند.شما عزیزان می توانید جهت خرید الکتروموتور ، دریافت کاتالوگ و مشاوره فنی تخصصی با کارشناسان شرکت با شماره تلفن 32004-031 تماس حاصل فرمایید.