الکتروموتور

الکتروموتور

الکتروموتور، یک ماشین الکتریکی است که انرژی الکتریکی را تبدیل به انرژی مکانیکی می‌کند. اکثر الکتروموتورها از طریق ارتباط بین منبع انرژی الکتریک و میدان مغناطیسی، در یک سیم‌پیچی کار می‌کنند. این کار سبب می‌شود تا نیرویی در قالب گشتاور وارده به شفت موتور ایجاد شود. الکتورموتورها می‌توانند از منبع مستقیم برق تغذیه شوند که به آن‌ها، DC (Direct Current) می‌گویند. منبع برق مستقیم می‌تواند سازه‌ای مثل باتری باشد. همچنین امکان دارد الکتروموتورها از منبع برق جایگزین تغذیه شوند که به آن‌ها AC (Alternating Current) می‌گویند. منبع برق جایگزین می‌توانند شامل مواردی مثل ژنراتور یا اینورتر شود. موتورهای AC به نسبت سبکتر هستند و در ماشین‌ّهای بزرگتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. چرا که توانایی تولید قدرت بیشتری نسبت به موتورهای DC دارند.

موتورهای AC، به سه نوع تقسیم می‌شوند: القایی، همزمان و خطی. موتورهای القایی به دو دسته‌ی تک‌فاز و سه‌فاز تقسیم می‌شوند. همچنین موتورهای همزمان نیز دارای انواع هیسترس و رلوکتانس می‌باشند.

موتورهای DC نیز به دو نوع خودمحرک و محرک جدا تقسیم می‌شوند. دسته‌ی خود محرک دارای انواع سری، کامپاند (مرکب) و موتورهای شنت است. موتورهای مرکب، دارای دو نوع شنت کوتاه و شنت بلند هستند. در تقسیمی دیگر، موتورهای DC به دو دسته‌ی خاردار و بدون خار تقسیم می‌شوند.

الکتروموتورها با قوانین الکترو مغناطیس کار می‌کنند. اگر یک جریان الکتریسیته را از یک سیم عبور دهید، دور سیم، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود. اگر سیم را به دور یک جسم استوانه‌ای (شفت) بپیچید و جریان برق را از آن عبور دهید، یک میدان مغناطیسی دور شفت ایجاد خواهد شد. یک طرف شفت، قطب منفی و دیگری قطب مثبت آهنربا خواهد بود. همانطور که می‌دانید، قطب‌های ناهمنام یکدیگر را جذب می‌کنند. وقتی شفت را با آهنرباهای دیگری محصور کنیم، قانون جذب قطب‌های ناهمنام، سبب چرخش شفت خواهد شد.

اجزای یک الکتروموتور

نحوه‌ی طراحی الکتروموتورها می‌تواند بسیار متفاوت از یکدیگر باشد. البته همه‌ی الکتروموتورها سه قطعه‌ی اصلی دارند. روتور (چرخاننده)، استاتور (ثابت‌کننده) و کوموتاتور (جابجاکننده). این سه قطعه، نیروهای الکترومغناطیس را تولید می‌کنند و تا زمانی که برق به حد کافی به دستگاه برسد، سبب می‌شوند تا شفت الکتروموتور پیوسته در حال چرخش باشد.

برای ایجاد نیروی مکانیکی در یک الکتروموتور،‌ نیاز به دو قطعه‌ی اساسی داریم: یک قطعه‌ی ثابت و یک قطعه‌ی چرخان. گرچه طراحی‌های مختلفی وجود دارد، اما معمولا استاتور یک آهنربای ثابت، یا ردیفی از آهنرباها است که در لبه‌ی پوشش موتور قرار می‌گیرند که معمولا یک محفظه‌ی استوانه‌ای پلاستیکی است.

روتور معمولا یک رشته سیم مسی پیچیده به دور یک محور است که داخل استاتور می‌شود. وقتی جریان الکتریکی از این سیم‌پیچی رد می‌شود، میدان مغناطیسی به وجود آمده، در تعامل با میدان ایجادشده توسط استاتور، سبب می‌شود تا محور به چرخش درآید.

دیگر قطعه‌ی مهم یک الکتروموتور، کموتاتور است. این قطعه، در یک طرف شفت قرار می‌گیرد. این قطعه، یک حلقه‌ی فلزی است که به دو قسمت مساوی تقسیم شده است. هر بار که شفت، نیم دور می‌چرخد، کموتاتور، جهت جریان الکتریکی را برعکس می‌کند. این کار به طور پیوسته ادامه دارد تا اینکه شفت از چرخش باز نایستد.

مزایای الکتروموتور

الکتروموتورها، در مقایسه با موتورهای معمولی، دارای مزایایی هستند. مهمترین این مزایا را در زیر مشاهده می‌کنید:

• هزینه‌ی اولیه‌ی راه‌اندازی این موتورها در مقایسه با موتورهای با سوخت فسیلی، پایینتر است، اما قدرت ایجادشده توسط هر دو نوع، تقریبا یکسان است.
• این موتورها از قطعات قابل جداسازی تشکیل شده‌اند، بنابراین طول عمر بیشتری دارند.
• ظرفیت الکتروموتورها تا ۳۰ هزار ساعت برآورد می‌شود (البته در صورت نگهداری مناسب). بنابراین تعمیرات و نگهداری کمتری نیاز دارند.
• این موتورها، کارآیی به شدت بالایی دارند و قابلیت کنترل اتوماتیک، سبب ایجاد قابلیت آغاز و توقف خودکار می‌شود.

معایب الکتروموتور

مهمترین معایب الکتروموتور شامل موارد زیر می‌باشد:

• الکتروموتورهای بزرگ، به راحتی قابل جابجایی نیستند. بنابراین باید محاسبات دقیق درباره‌ی ولتاژ دقیق و جریان الکتریسیته‌ی مورد نیاز انجام گیرد.
• در برخی شرایط، که دسترسی به نیروی الکتریکی ممکن نیست، هزینه‌ی عملیات الکتروموتورها بسیار بالا است.