موتورهای الکتریکی در واقع نوعی از ماشین های الکتریکی هستند که وظیفه تبدیل انرژی الکتریکی را به انرژی حرکتی(چرخشی) دارد.نوع دیگری از ماشین های الکتریکی وجود دارد که توانایی تبدیل انرژی حرکتی به انرژی الکتریکی را داراست(عکس موتور های الکتریکی) که ژنراتور نامیده میشود.موتورهای الکتریکی ساختار های متفاوتی دارند و بر سه اصل فیزیکی مغناطیس(MAGNETIC)،الکترو استاتیک(ELECTROSTATIC) و پزو الکتریک(PIEZOELECTRIC) پایبندند.این نوع ماشین های الکتریکی را میتوان بر اساس شرایط فیزیکی، نوع ساختار،کاربرد و غیره دسته بندی کرد.ساختار کلی این موتور ها به صورت دورانی و تولید گشتاور است اما موتور هایی با ساختار خطی نیز وجود دارند.
اجزاء اصلی موتور:
روتور:
قسمت متحرک موتور روتور(ROTOR) نام دارد که تحت تاثیر نیروی الغایی نیروی محرکه موتور را تامین میکند که یا به صورت آهنربای مغناطیسی و یا گاها با آهن ربای دائمی ساخته میشوند.
استاتور:
قسمت ثابت موتور که نیروی الغایی روتور را تامین میکند و بدنه اصلی موتور الکتریکی به حساب می آید استاتور((STATOR نامیده میشود که به صورت آهنربای دائمی یا سیم پیچ ساخته میشوند.
موتور های الکتریکی را میتوان به سه دسته کلی AC،DCو یونیورسال تقسیم بندی کرد که در ذیل شرح هرکدام از آنها و کاربردشان خواهیم پرداخت.
الکتروموتور های DC(جریان ثابت):
الکترو موتور های کلاسیک DC دارای ساختار ساده ایست؛به گونه ای که دارای دو قسمت اصلی استاتور با آهنربای دائمی که روتور یا سیم پیچ است که جریان DC را به حرکت چرخشی تبدیل می کنند.این نوع موتور ها به سه دسته الکتروموتور های DC سری (Series) ، الکتروموتور DC شانت (Shunt) و الکتروموتور DC مرکب (Compound) تقسیم می شوند.
الکتروموتور DC سِری(series):
الکتروموتور DC سری،دارای گشتاور راه انداز بالا بوده و از این رو در صنایعی که به گشتاور راه اندازی بالا نیاز است مانند پرس های ضربه ای جرثقیل ها ، بالابر هیدرولیک، آسانسور و غیره مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از این نوع الکتروموتور در لوکوموتیوهای شهری (مترو و تراموا) استفاده می شود که به آن اصطلاحا موتور کششی یا اصطکاکی (Traction Motor) گفته می شود.
الکتروموتور DC شانت :
الکتروموتور DC شانت یا موازی دارای گشتاور حرکتی حداکثر در دور نامی می باشد. به همین خاطر در کاربرد هایی چون هواکش های صنعتی و دمنده ها و … مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع موتورها نباید در زیر بار سنگین راه اندازی شوند چون جریان آرمیچر آنها بیش از حد بالا رفته و به موتور صدمه وارد می شود.
الکتروموتور DCکمپوند:
الکتروموتور یا موتور الکتریکی کمپوند خصوصیات هر دو الکتروموتور سری و الکتروموتور شانت را دارد . این نوع الکتروموتور به دو دسته زیر تقسیم می شود:
1-الکتروموتور DC کمپوند اضافی :
این نوع الکتروموتور در مواردی به کار می رود که خصوصیات موتور سری لازم باشد ولی با برداشتن بار، موتور غیر قابل مهار نشود و دور آن خیلی بالا نرود. مانند دستگاه های تراش که در هر دوره کاری بی بار شده و سپس در بار کامل قرار می گیرد.
2-الکتروموتور DC کمپوند نقصانی :
این نوع الکتروموتور در مواردی به کار می رود که به سرعتِ تقریبا ثابت نیاز باشد (در بارهای کمتر از بار نامی) لذا معمولا از این نوع موتور در آزمایشگاه ها برای تامین دور ثابت استفاده می شود.
البته الکتروموتور های جریان ثابتDC دارای نقص ها و اشکالاتی نیز هست بسیاری از این محدودیت های ناشی از نیاز به جاروبک هایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبک ها و کموتاتور ایجاد اصطکاک میکند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبک ها می بایست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور میشود، بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد میکند و به این معنی است که جاروبک ها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می‌کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل میکند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچ ها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می‌رسیم.
الکتروموتور های AC(جریان متناوب)
الکتروموتور های AC ساده ترین و متداول ترین الکترو موتور هاست که در صنایع و منازل قابل مصرف وبسیار پرکاربرد است.در مقایسه با الکترو موتور های DC دارای مزیت هایی از قبیل طراحی و ساخت اسان،نگهداری و تعمیر ساده تر و منبع جریان قابل دسترس AC است. اما در مقابل نصب به الکترو موتور های DC قابلیت کنترل گشتاور و سرعت در آن به مراتب به تخصص بیشتری نیازمند است. معمولا دسته بندی الکتروموتورهای القایی براساس تعداد کلاف های استاتور است که عبارتند از:
-الکتروموتور القایی تک فاز
-الکتروموتور القایی سه فاز
الکترو موتور های تک فاز:
این نوع الکترو موتور ها همانطور که از اسمشان پیداست، دارای تنها یک سیم پیچ برای حرکت هستند به این صورت که تنها سیم پیچ موجود در استاتور با اتصال به جریان متناوب، جریان مغناطیسی ضربانی تولید میکند اما به دلیل تک سیم پیچ بودن به تنهایی قادر به حرکت دراوردن موتور نیست زیرا این جریان ضربانی صرفا باعث لرزش روتور شده و سبب چرخش ان نمی شود به همین دلیل برای اغاز حرکت نیازمند یک استارتر است که ضربات آغازی را در موتور ایجاد کند. دستگاه آغازگر الکتروموتورهای القایی تک فاز اساساً پیچه‌ای اضافی در استاتور است (پیچه راه انداز). پیچه استارت می تواند دارای خازنهای سری ویا سوئیچِ گریز از مرکز باشد.
هنگامی که ولتاژ تغذیه برقرار است جریان در پیچه اصلی به سبب مقاومت پیچه اصلی ولتاژ تغذیه را افت می‌دهد (ولتاژ به جریان تبدیل میشود). در همین حین جریان در پیچه استارت بسته به مقاومت دستگاه استارت به افزایش ولتاژ تغذیه تبدیل میشود. فعل و انفعال میان میدانهای مغناطیسی که پیچه اصلی و دستگاه استارت (شامل پیچه کمکی و خازن) می‌سازند میدان برایندی می‌سازند که در جهتی گردش میکند. محور الکتروموتور، گردش را در جهت این میدان برایند آغاز میکند. هنگامی که الکتروموتور به ۷۵ درصد دور مجاز خود می‌رسد یک سوئیچِ گریز از مرکز پیچه استارت را از مدار خارج میکند. از این لحظه به بعد الکتروموتور تک فاز می تواند گشتاور کافی را برای ادامه کارکرد خود نگه دارد. بجز انواع خاص، معمولا همه الکتروموتورهای تک فاز فقط برای کاربری‌های کمتر از 3 اسب بخار استفاده میشوند.
الکترو موتور سه فاز:
الکترو موتور های 3 فاز به دلیل ضعف الکترو موتور های تک فاز وارد فاز صنعتی شده و برای مصارفی با نیاز گشتاور و سرعت بالاتر تولید شدند.این الکترو موتور ها با داشتن 3 یا چند سیم پیچ در روتور خود که عموما دارای تعدادی هادی مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند.که از اختلاف فاز موجود بین فازهای منبع تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان، استفاده می‌کنند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادی‌ها القای جریان میکند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می شود که محور الکتروموتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.
