الکتروموتور های صنعتی بر اساس عملکرد اجزای موتور الکتریکی به دو دسته موتورهای برق جریان مستقیم dc و موتورهای برق جریان متناوب ac دسته بندی می شوند. مهمترین اجزای الکتروموتور شامل چرخ دنده ها، سیم پیچی ، اتصالات و مقاومت ها می باشد. الکتروموتورها دارای دو بخش اساسی سیم پیچ میدان و سیم پیچ آرمیچر هستند. سیم پیچ میدان باعث ایجاد میدان مغناطیسی شده و سیم پیچ آرمیچر این میدان مغناطیسی را به منظور به حرکت در آوردن شافت موتور به جریان در می آورد.
- الکتروموتور جریان مستقیم (Direct Current) یا DC
- الکتروموتور جریان متناوب (Alternating Current) یا AC
- الکتروموتورهای خاص
الکتروموتورهای DC
این نوع الکتروموتور با برق DC کار می‌کنند و به طور گسترده در لوازم خانگی، ماشین آلات و وسایل نقلیه استفاده می‌شوند. هنگامی که یک تغذیه می‌شود یک میدان مغناطیسی در استاتور موتور ایجاد می‌شود. که این میدان، باعث جذب و دفع آهنربای روی روتور شده و در نتیجه باعث حرکت آن می‌شود.
اجزای الکتروموتور DC
ساختمان موتورهای DC از اجزای مختلفی تشکیل شده است که به شرح زیر است:
استاتور الکتروموتور DC
بدنه اصلی بدون حرکت موتورها را استاتور می‌نامند. استاتور یک میدان مغناطیسی دوار می‌سازد که روتور را به حرکت در می‌آورد. یا به عبارتی دیگر، قسمت ساکن موتور است که سیم‌پیچ‌های میدان را در خود جای می‌دهد و منبع الکتریکی را از طریق پایانه‌های خود دریافت می‌کند.
روتور الکتروموتور DC
روتور قسمت متحرک موتور است که بر محور خود می‌چرخد و توسط یک شکاف هوا از سیم پیچ میدان جدا می‌شود.
کموتاتور الکتروموتور DC
کموتاتور یک موتور DC یک ساختار استوانه‌ای شکل است که از قطعات مسی کنار هم ساخته شده‌است این قطعات مسی شکل، با استفاده از میکا (ورق نسوز) از یکدیگر عایق شده‌اند. وظیفه اصلی یک کموتاتور تامین جریان الکتریکی به سیم‌پیچ است.
جاروبک‌ها الکتروموتور DC
جاروبک‌های یک موتور DC از جنس گرافیت و کربن ساخته شده‌اند. وظیفه‌ی جاروبک‌ها انتقال جریان الکتریکی از مدار خارجی به کموتاتور است. از این رو جاروبک‌ها و کموتاتورها با انتقال توان از مدار الکتریکی با روتور در ارتباط هستند.
بدنه الکتروموتور DC
قاب بیرونی یک موتور DC یک استوانه توخالی است که از فولاد ریخته‌گری شده یا فولاد نورد شده به نام یوغ ساخته شده‌است که از هسته الکتروموتور محافظت می‌کند.
الکتروموتورهای جریان متناوب به دو دسته‌ی تک‌فاز و سه‌فاز تقسیم بندی می‌شوند. و پرکاربردترین نوع الکتروموتورها در صنعت هستند. انواع مختلفی از این الکتروموتورها در بازار موجود است و هر کدام دارای ویژگی‌های متفاوتی هستند. اما متداول‌ترین موتور الکتریکی مورد استفاده در صنعت (برای پمپ ها، فن‌ها و …) موتورهای قفس سنجابی است.
ساختمان الکتروموتور از دو قسمت اصلی متحرک و ثابت تشکیل شده‌است که به قسمت متحرک الکتروموتور روتور و به قسمت ثابت الکتروموتور استاتور می‌گویند. در یک الکتروموتور میان روتور و استاتور هماهنگی وجود دارد و روتور تحت گشتاوری که ناشی از میدان مغناطیسی موجود در استاتور است به دور خود در حال گردش است. در حالت کلی دینام یا موتورهای الکتریکی ساده از شش قسمت اصلی تشکیل شده است که در زیر به آنها اشاره خواهیم کرد:
- استاتور
- روتور
- شفت
- بلبرینگ‌ها
- سیستم خنک کننده
- پوسته موتورهای AC
همان‌طور که می‌دانید قسمت ثابت یا ساکن الکتروموتور را استاتور می‌گویند و وظیفه‌ی آن هدایت میدان مغناطیسی درون دینام است. استاتور از چند لایه‌ی فلزی تشکیل شده‌است که داخل هر لایه سیم‌پیچ‌هایی قرار دارد که با وصل شدن جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی در آن ایجاد می‌شود. استاتور موتورهای القایی سه فاز، دارای شیارهایی است که درون آنها سیم پیچی سه فازی جاسازی شده است، این سیم پیچ ها 120 درجه از هم فاصله دارند، و با توجه به نحوه‌ی سیم‌پیچی، به صورت 2 قطبی، 4 قطبی، 6 قطبی و 8 قطبی هستند.
اجزای تشکیل دهنده استاتور
به طور کلی استاتور از سه بخش زیر تشکیل شده است:
انواع استاتور
- استاتور تک‌فاز : در موتورهای الکتریکی، استاتور تک‌فاز، از یک دسته سیم‌پیچ در استاتور آن استفاده می‌شود و برای توان‌های پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- استاتور سه فاز : در این نوع دینام‌ها از سه دست سیم‌پیچ در استاتور استفاده می‌شود و برای توان‌های بالا و مصارف صنعتی سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- قفس سنجابی ساده (Squirrel Cage)
- روتور قفس سنجابی مضاعف (Double Squirrel Cage)
- روتور سیم پیچی شده (Wound Rotor)
موتورهای روتور قفس سنجابی ساده و مضاعف، نامیده می‌شوند و به موتورهای روتور سیم پیچی شده، سنکرون می‌گویند. برای مطالعه در مورد تفاوت بین موتورهای آسنکرون و سنکرون می‌توانید به مقاله”” مراجعه کنید. خوب است بدانید متداول ترین روتور برای موتورهای القایی سه فاز، روتور قفس سنجابی ساده است، دلیل این نامگذاری این است که شباهت زیادی به قفس سنجاب دارد.
تمامی اجزای داخلی الکتروموتور درون یک محفظه از جنس آلومینیوم یا چدن قرار می‌گیرد. این محفظه “پوسته دستگاه” نام دارد و بر اساس توان (کیلووات یا اسب بخار) و کاربرد مورد نظر می‌تواند از جنس آلومینیوم یا چدن انتخاب شود.
شفت
شفت یکی از اصلی‌ترین بخش‌های الکتروموتور است. میله‌ای است که داخل روتور قرار می‌گیرد و نیروی گشتاور تولید شده از طریق همین میله به دیگر دستگاه‌ها مثل گیربکس انتقال می‌یابد. هرچه ابعاد الکتروموتور بزرگتر باشد شفت آن بلندتر است. با توجه به اینکه در هنگام راه اندازی الکتروموتور، فشار اصلی بر روی شفت است به همین دلیل شفت باید مقاومت بالایی در برابر ضربات و فشارهای وارده داشته باشد و از آلیاژ مناسبی ساخته شده باشد.
بلبرینگ‌ها
در الکتروموتورها قطعاتی که بین روتور و استاتور قرار می‌گیرند را می‌گویند، بلبرینگ‌ها از دو طوقه ساخته شده‌اند. که قسمت ثابت آن به استاتور وصل است و قسمت متحرک آن روی روتور قرار می‌گیرد. هر چقدر تماس بین دو طوقه کمتر باشد اصطکاک کمتر و در نتیجه بازدهی موتور بیشتر است.
در طراحی بلبرینگ‌ها میزان فشار و اصطکاکی که باید هر بلبرینگ تحمل کند در نظر گرفته می‌شود به عبارتی سایز بلبرینگ و تعداد ساچمه‌ها با میزان فشار تحمیلی به بلبرینگ رابطه‌ی مستقیمی دارد. هرچه فشار بیشتر، سایز بلبرینگ بزرگتر و تعداد ساچمه‌های آن بیشتر است. در موتورهای الکتریکی صنعتی بزرگ که با فشار بالا کار می‌کنند به جای بلبرینگ از رولبرینگ استفاده می‌کنند زیرا ساچمه‌ها تحت فشار بالا می‌شکند.
سیستم خنک کننده
سیستم خنک کننده در الکتروموتور باعث می‌شود دمای الکتروموتور تا حد زیادی کاهش یابد. روش‌های مختلفی برای سیستم خنک کننده الکتروموتور وجود دارد اما روش‌های IC411 و IC416 متداول‌تر هستند. در روش IC411 از یک فن خنک کننده متصل به شفت استفاده می‌شود و در روش IC416 از فن مستقل از شفت یعنی متحرک با الکتروموتور دیگر استفاده می‌شود.