مکانیزم الکترومکانیکی که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند به عنوان موتور الکتریکی شناخته می شود. موتور به عبارت دیگر وسیله ای است که نیروی چرخشی تولید می کند. فعل و انفعال میدان های مغناطیسی و الکتریکی برای عملکرد یک موتور الکتریکی به ویژه در دستگاه های بی سیم مانند مته های بی سیم بسیار مهم است.

تکامل موتورهای الکتریکی

مایکل فارادی، فیزیکدان بریتانیایی، به عنوان یکی از مهم ترین دانشمندان قرن نوزدهم شناخته می شود که در کشف و توسعه موتورهای الکتریکی مشارکت داشته است. فارادی در سال 1821 با استفاده از آهنربا و میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان الکتریکی به چرخش موفق سیم دست یافت.

???? بسیاری از اشکال اضافی از موتورهای الکتریکی و همچنین معماری هایی که ممکن است موتور DC کلاسیک نامیده شوند، در طول زمان توسعه یافته اند.

به دنبال آن، موتور الکتریکی عملی به جای اختراع در سال 1872 پیدا شد، زمانی که یکی از ژنراتورهای نمایش داده شده در نمایشگاه جهانی وین پس از اتصال ناخواسته به ژنراتور دیگر شروع به چرخش خود به خود کرد. این منجر به درک این موضوع شد که همان اصولی که برای ژنراتورها اعمال می شود می تواند برای موتورها نیز اعمال شود. ژنراتورها در قرن بیستم در نتیجه افزایش سریع کاربرد عملی آنها به ستون اصلی بسیاری از بخش ها تبدیل شدند.

ژنراتورها و موتورها

خرید ژنراتورها انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند، در حالی که موتورهای الکتریکی انرژی الکتریکی را به چرخش و انواع مختلف انرژی مکانیکی تبدیل می کنند.

موتورها و ژنراتورها با وجود وظایف متضاد خود، از نظر طراحی و عملکرد مشترکات زیادی دارند. در حقیقت، تنها چیزی که لازم است یک آزمایش ساده با دو موتور مدل همراه با هم است تا نشان دهد که یک موتور الکتریکی ممکن است به عنوان یک ژنراتور نیز عمل کند.

این دو نوع ماشین به طور سنتی به دلیل روش متمایز استفاده از آنها به طور مستقل طراحی شده اند.

موتورهای الکتریکی چگونه کار می کنند

موتورهای الکتریکی نیروی مکانیکی چرخشی در آرمیچر - واقع در روتور یا استاتور - در اطراف شفت با استفاده از جریان الکتریکی برای تولید میدان‌های مغناطیسی دوار ایجاد می‌کنند. برای تبدیل انرژی الکتریکی به انفجارهای شدید نیرو و تولید درجات دینامیکی از سرعت یا قدرت، طرح‌های موتورهای متعددی از همان فرض اولیه استفاده می‌کنند.

اجزای موتور

در حالی که موتورهای الکتریکی چینی از نظر شکل و نوع متفاوت هستند، بسیاری از آنها شامل قطعات و مجموعه های زیر هستند (از مرکز شروع می شوند و به سمت بیرون کار می کنند):

✅ سیم پیچ

✅ محور موتور مرکزی

✅ بلبرینگ و غلتک (برای کاهش اصطکاک و سایش)

✅ برس (در موتورهای DC)

✅ پایانه ها (قرار گرفته روی روتور، قسمت گردان یا استاتور، قطعه ثابت)

✅ کاربردهای صنعتی موتورهای الکتریکی

✅ قاب و سپرهای انتهایی

موتورهای الکتریکی در طیف وسیعی از کاربردها در صنعت استفاده می شوند. در زیر نمونه هایی از کاربردهای صنعتی رایج آورده شده است:

✅ ماشین آلات سنگین

✅ سیستم های تهویه مطبوع

✅ سنگ شکن

✅ پمپ ها

✅ ماشین تراش

✅ کمپرسور

✅ فن ها و دمنده ها

موتورهای الکتریکی در انواع مختلف

موتورهای الکتریکی در طرح های مختلف با ویژگی های عملکردی و ایمنی متفاوت هستند، اما ممکن است به دو نوع تقسیم شوند: جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC).

در حالی که منبع تغذیه قابل توجه ترین تمایز بین این دو نوع موتور است، هر کدام مجموعه ای از ویژگی ها و کاربردهای خاص خود را دارند. موتورهای AC می‌توانند تجهیزات پیچیده‌تر و ظریف‌تری را هدایت کنند، در حالی که موتورهای DC معمولاً برای تأمین انرژی تجهیزات بزرگ‌تری استفاده می‌شوند که نیاز به نگهداری و کنترل کمتری دارند. از آنجایی که موتورهای AC می توانند گشتاور بیشتری تولید کنند، بسیاری از صنعتگران معتقدند که آنها از موتورهای DC قدرتمندتر هستند.

موتور AC

جریان متناوب توسط موتور AC به نیروی مکانیکی تبدیل می شود. موتورهای القایی، موتورهای سنکرون و موتورهای خطی سه نوع موتور هستند. موتورهای AC بیشترین استفاده را در تجارت دارند زیرا مزایای مختلفی را ارائه می دهند:

• ساخت آنها ساده است
• به دلیل مصرف کمتر در راه اندازی، مقرون به صرفه تر هستند
• آنها همچنین مستحکم تر هستند و بنابراین به طور کلی طول عمر بیشتری دارند
• نیاز به نگهداری کمی دارند
• ساخت آنها ساده است

موتور DC

موتور DC مکانیزمی است که توان الکتریکی DC را به نیروی مکانیکی تبدیل می کند. عملکرد آن بر این ایده اساسی استوار است که وقتی هادی حامل جریان در میدان مغناطیسی قرار می گیرد، نیرویی به آن وارد می شود و گشتاور ایجاد می شود. موتورهای DC همچنین در تنظیمات صنعتی بسیار رایج هستند زیرا بسته به فرمت (به موضوع موتور بدون جاروبک مراجعه کنید)، مزایای قابل توجهی را ارائه می دهند:

???? دقیق و سریع هستند

???? سرعت آنها را می توان با تغییر ولتاژ تغذیه تنظیم کرد

???? نصب آنها حتی در سیستم های موبایل (با باتری) ساده است

???? گشتاور استارت عالی است

???? شروع می کنند، متوقف می شوند، شتاب می گیرند و به سرعت معکوس می شوند

مزایای موتورهای AC در مقابل DC

هر نوع موتور مجموعه ای از مزایای خاص خود را دارد که آن را برای انواع کاربردهای تجاری و صنعتی ایده آل می کند. برای مثال، موتورهای AC همه کاره و ساده برای استفاده هستند. برخی از مزایای اضافی آنها به شرح زیر است:

• نیازهای برق اولیه کم که از اجزای انتهایی دریافت کننده محافظت می کند
• سطوح فعلی و شتاب شروع قابل کنترل
• افزودنی های VFD یا VSD که می توانند سرعت و گشتاور را در مراحل مختلف استفاده تنظیم کنند
• دوام و طول عمر بیشتر
• قابلیت راه اندازی چند فازی

موتورهای DC دارای مزایای خاص خود هستند، از جمله:

• نصب و نگهداری آسان تر است.

• قدرت شروع و گشتاور بالا

• زمان واکنش سریع راه اندازی، توقف، و شتاب

• در انواع ولتاژهای استاندارد موجود است

موتور AC یا DC کدام قدرتمندتر است؟

موتورهای AC معمولاً قدرتمندتر از موتورهای DC هستند (مطالعه در مورد تفاوت موتورهای DC با AC) زیرا می توانند گشتاور بیشتری را با جریان بالاتر ایجاد کنند. از طرف دیگر موتورهای DC کارایی بیشتری دارند و از انرژی ورودی خود بیشتر استفاده می کنند. موتورهای AC و DC در اندازه ها و قدرت های مختلف برای برآوردن نیازهای برق هر کسب و کاری موجود هستند.

موتورهای DC بدون جاروبک در مقابل برس‌دار:

موتورهای براش و موتورهای براشلس دو نوع رایج از موتورهای DC (یا موتورهای BLDC) هستند. موتورهای DC براش، همانطور که از نامشان پیداست، دارای برس هایی هستند که برای جابجایی موتور و چرخش آن استفاده می شود. کنترل الکترونیکی جایگزین تابع کموتاسیون مکانیکی در موتورهای براشلس می شود. یک موتور DC بدون جاروبک یا بدون جاروبک ممکن است در کاربردهای متعددی مورد استفاده قرار گیرد. آنها از نظر جاذبه و دافعه بر اساس همان اصول سیم پیچ و آهنرباهای دائمی کار می کنند. هر دو مزایا و معایبی دارند که ممکن است باعث شود بسته به نیاز برنامه شما یکی را بر دیگری ترجیح دهید.

موتور الکتریکی براش دار

برس کربن می تواند یکی از موارد زیر باشد: از یک یا چند اتم کربن تشکیل شده است. یک یا چند شنت و پایانه گنجانده شده است.

???? براش ها از پنج خانواده مختلف برس ساخته شده اند. هر کدام برای نیاز خاصی طراحی شده اند و روش ساخت خود را دارند.

هر متخصص در کنترل حرکت باید بتواند بین موتورهای DC برس دار و بدون جاروبک تمایز قائل شود. پیش از این، موتورهای برس خورده نسبتاً رایج بودند. اگرچه موتورهای DC بدون جاروبک به طور کامل جایگزین آنها شده است، موتور DC صحیح در هر نوع ممکن است پروژه را به طور قابل توجهی کارآمدتر کند.