به طور کلی الکتروموتورها از نظر منبع تغذیه و جریان مصرفی به دو دسته اصلی طبقه‌بندی می‌شوند. الکتروموتور جریان مستقیم که به آنها Direct Current می‌گویند و دسته دوم الکتروموتور جریان متناوب که به آنها Alternative Current می‌گویند. اما در یک دسته بندی کلی، موتورهای الکتریکی را می‌توان به سه دسته اصلی تقسیم بندی کرد:
- الکتروموتور جریان مستقیم (Direct Current) یا DC
- الکتروموتور جریان متناوب (Alternating Current) یا AC
- الکتروموتورهای خاص
الکتروموتورهای DC
این نوع الکتروموتورها با برق DC کار می‌کنند و به طور گسترده در لوازم خانگی، ماشین آلات و وسایل نقلیه استفاده می‌شوند. هنگامی که یک الکتروموتور DC 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.
از مزایای الکتروموتورهای DC می‌توان به توانایی کنترل دقیق سرعت آنها نسبت به موتورهای AC اشاره کرد همچنین نسبت به الکتروموتورهای AC نصب و راه اندازی آنها راحت تر است. از آنجایی که موتورهای DC می‌توانند فورا راه اندازی، متوقف و معکوس شوند که عاملی بسیار مهم برای کنترل عملکرد تجهیزات تولید است. به همین دلیل در صنعت، موتورهای DC به اندازه موتورهای القایی سه فاز به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند.
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 آرمیچر 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 AC
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.
اجزای الکتروموتور AC
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
استاتور الکتروموتورهای 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:
- شیار
- سیم‌پیچ
- هسته
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.
روتور الکتروموتورهای AC
یکی از تفاوت‌های اساسی بین موتورهای AC و موتورهای DC مربوط به روتور است. بر خلاف موتورهای DC، روتور موتورهای AC هیچ ارتباط مستقیمی با منبع تغذیه خارجی نداشته و قدرت خود را از استاتور دریافت می‌کند. خوب است بدانید میدان مغناطیسی ایجاد شده در استاتور باعث چرخش روتور می‌شود. به طور کلی، روتور در موتورهای الکتریکی نقش اصلی در تولید نیرو و چرخش را دارد. در موتورهای القایی سه فاز، روتور می‌تواند به صورت زیر باشد:
- 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، موتورهای آسنکرون نامیده می‌شوند و به موتورهای روتور سیم پیچی شده، سنکرون می‌گویند. برای مطالعه در مورد تفاوت بین موتورهای آسنکرون و سنکرون می‌توانید به مقاله"موتور سنکرون و آسنکرون" 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.
پوسته موتورهای AC
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 بلبرینگ 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.
الکتروموتورهای خاص
الکتروموتورهای دیگری هم در صنعت هستند که برای موارد خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند، این الکتروموتورها شامل الکتروموتورهای پله‌ای، بدون جاروبک، هیسترزیس موتور، روتور رلوکتانسی و یونیورسال هستند. اجزای اصلی الکتروموتورهای خاص نیز همانند الکتروموتورهای AC و DC شامل استاتور، روتور، شفت و پوسته است که عملکردی مشابه با اجزای موتورهای AC و DC دارد.
کلام آخر
مقاله فوق مرور کلی بر انواع الکتروموتورها و اجزای سازنده آنها است. از آنجایی که انواع مختلفی از الکتروموتورها در بازار موجود است و با توجه به نوع الکتروموتور اجزای آن متفاوت است برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد انواع الکتروموتورها و اجزای آن می‌توانید با کارشناسان فنی کالاصنعتی در ارتباط باشید.