آشنایی با موتور الکتریکی

در صنایع گوناگون نیاز داریم به نحوی الکتریسیته را به حرکت تبدیل کنیم و
این جا است که باید بدانیم موتور الکتریکی چیست و نحوه راه اندازی آن را بشناسیم.

موتورهای الکتریکی به دو دسته AC و DC تقسیم می شوند و کاربردهای مختلفی دارند.

در این مقاله با اساس موتور الکتریکی، اجزای آن و تفاوت دو نوع AC و DC آشنا می شویم.

#1 موتور الکتریکی چیست؟

اگر بخواهیم به صورت ساده بگوییم موتور های الکتریکی نوعی ماشین الکتریکی هستند اما ماشین الکتریکی چیست؟

ماشین های الکتریکی (Electric machine) نوعی دستگاه است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکترکی یا حتی برعکس این مورد تبدیل می کند یا
حتی سطح ولتاژ جریان های متناوب را به سطح دیگری از ولتاژ تغییر می دهد.

اگر به صورت کلی جمع بندی کنیم ماشین الکتریکی هر دستگاهی است که انرژی های الکتریکی و مکانیکی را به هم تبدیل کند و
اگر این انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی تغییر پیدا کند به آن موتور و اگر برعکس این مورد باشد به آن ژنراتور می گویند.

باید گفت که پرکاربرد ترین ماشین الکتریکی موتور ها هستند.

#2 موتور الکتریکی چگونه ساخته می شود؟

موتور های الکتریکی به صورت ساده از قطعات زیر ساخته شده اند:

1. ذغال هادی
2. سوییچ
3. آرمیچر
4. محور اصلی
5. آهنربا
6. منبع برق مستقیم

برای اینکه یک موتور الکتریکی بسازیم اصلا نیازی نیست کار سختی انجام بدهیم، تنها کاری که باید بکنیم این است که
دو میله آهنربایی را خم کنیم و به یکدیگر متصل کنیم به گونه ای که دو قطب آهنربا (N و S) روبه روی هم باشند
بعد یک نوع از مواد الکترومغناطیس (مانند میخ یا شی فلزی سیم پیچ شده) را دقیق بین آنها قرار دهیم.

البته باید گفت که موتور های الکتریکی پیشرفته تری هم هستند که اجزای تشکیل دهنده بیشتری چون موارد زیر دارند:

1. روتور
2. استاتور
3. فاصله هوایی
4. سیم پیچ
5. کموتاتور
6. تغذیه موتور
7. کنترل موتور

جالب است بدانید که در گذشته تصوری وجود داشت مبنی بر اینکه مغناطیس و الکتریسیته دو چیز جدا از هم هستند.

اما در قرن 19ام دانشمندی به نام ماکسول ثابت کرد که تعامل بارهای مثبت و منفی را نیرو صورت می دهد.

#3 شیوه کار موتور های الکتریکی

موتور های الکتریکی بر اساس قانون آهنرباها کار می کنند یعنی اینکه قطب های همنام همدیگر را دفع می کنند و
قطب های ناهمنام همدیگر را جذب می کنند که به این قانون، قانون بنیادین آهنرباها می گویند.

اگر که ما دو آهنربای میله ای را خم کنیم جوری که قطب های ناهمنامشان جلوی هم قرار گیرند و
بعد از آن در میان این دو میله آهنربا یک الکترومغناطیس یا یک آهنربای الکتریکی قرار دهیم ما یک موتور الکتریکی داریم.

حال چگونه این ها باهم کار می کنند و موتور الکتریکی ما فعال می شود؟

الکترومغناطیس میان این دو میله باعث چرخش این دو آهنربا و در نتیجه چرخش میله موتور می شود.

به همین واسطه مهم ترین بخش یک موتور الکتریکی آهنربای الکتریکی آن است.

یک ماده الکترومغناطیس می تواند یک میخ باشد که به دور آن 100 دور سیم کشی کرده باشیم
(100 یک مثال است هر تعداد دور که داشته باشد قدرت بیشتری دارد).

ساخت موتور ساده

البته این سیم باید به یک باطری یا منبع برق وصل باشد.

با اتصال این سیم به برق موتور شروع به کار می کند و دو میله آهنربا شروع به دفع یک دیگر می کنند و
باعث چرخش می شوند.

این چرخش به صورت یک نیم دور می باشد و اگر ما بتوانیم کاری کنیم که
این سیم پیچ برقی که روی میخ وجود دارد جریان + و – آن مدام با هم عوض شود باعث می شویم که
موتور همیشه در چرخش باشد.

در موتور های الکتریکی پیشرفته آرمیچر کار این میخ را انجام می دهد.

آرمیچر آهنربایی الکتریکی است که از پیچیدن چندین سیم به دور چند میله فلزی تشکیل شده است.

#4 انواع موتور های الکتریکی

موتور های الکتریکی انواع زیادی دارند که در بخش های مختلف صنعت کاربرد دارند.

ما در این بخش به چند نمونه پر کاربرد آنها اشاره می کنیم و به شرح آن می پردازیم.

#1-4 موتور های DC

این نوع موتور یکی از اولین موتورهای الکتریکی دوار بود که توسط فردی به نام مایکل فارادی در سال 1821م ساخته شد.

در این موتور یک سیم فلزی آویخته بود که در یک ظرف جیوه شناور بود و
یک آهنربا نیز در میان ظرف وجود داشت.

در هنگامی که به سیم جریان الکتریکی وارد می شد سیم به دور آهنربا به گردش در می آمد.

از این موتور امروزه جز برای آموزش در کلاس های فیزیک استفاده نمی شود.

در این نوع موتور می توان بجای ماده سمی جیوه از آب نمک که رسانای خوبی است نیز استفاده کرد.

#2-4 موتورهای یونیورسال

موتور یونیورسال یکی از انواع موتور الکتریکی DC است که دارای میدان سیم پیچ است.

این موتور ها می توانند هم با جریان DC و هم با جریان AC کار کنند که
عموما از جریان AC در این موتور ها استفاده می شود.

یکی از محاسن این موتور این است که در آن می توانیم تغذیه AC را روی موتور های الکتریکی DC به کار ببریم.

کاربرد این موتورها در دستگاه های چرخ گوشت و مخلوط کن بیشتر به چشم می خورد.

#3-4 موتور های پله ای

یکی دیگر از انواع موتور الکتریکی، موتور الکتریکی پله ای هستند که
در آن ها یک آهنربای دائمی که نیروی خود را کامل از دست نمی دهد با
دسته ای از آهنرباهای خارجی که توانایی روشن و خاموش شدن الکترونیکی را دارند کنترل می شود.

موتور های پله ای قابل کنترل هستند و به همین خاطر کاربردهای زیادی نیز دارند چون می توانند بسیار سریع یا بسیار آرام بچرخند.

#4-4 موتور AC

موتور های AC عمومی ترین موتور هایی هستند که در صنعت و مصرف خانگی استفاده می شوند.

موتور های AC از یک استاتور و روتور و یک شکاف هوایی که
فاصله ثابت میان روتور و استاتور است، تشکیل شده اند.

موتور های الکتریکی AC به دو نوع سه فاز و تک فاز تقسیم می شوند.

#5 کاربرد موتور الکتریکی

انواع موتور الکتریکی کاربرد زیادی در زندگی امروز ما دارند و
بخش جدایی ناپذیری از صنعت شده اند.

این موتور ها را برای به حرکت در آوردن وسایل حمل و نقل زمینی و هوایی مانند هلیکوپتر ها و یا خودرو ها یا حتی دوچرخه های برقی استفاده می کنند.

همچنین از این موتور ها در دستگاه های الکترونیکی مانند چرخ گوشت و مخلوط کن استفاده می شوند.

یکی دیگر از کاربردهای موتور های الکتریکی اسباب بازی هایی مانند ماشین های کنترلی است.

یکی از کاربرد های نظامی آن در ساخت پهباد هایی که با نام کوادکوپتر معروف هستند است اما
یک کاربرد خاص موتور های الکتریکی کاربرد بلعکس آنها یعنی در حالت ژنراتوری است.

یعنی آنکه بجای تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی از آنها برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی استفاده شود.

مثال آن را می توان موتور های داخل سد ها که از انرژی آب برای ساخت برق استفاده می کنند معرفی کرد.

در این نوع موتور ها با به چرخش درآمدن میله سری و آرمیچر و کار کردن آهنربا ها و آرمیچر برق تولید می شود و
به سیم های متصل به موتور انتقال می یابد.

#6 تفاوت موتور AC و DC

کنترل پذیری موتورهای DC از موتور های AC آسان تر می باشد ولی
طراحی موتور های AC ساده می باشد و همچنین قیمت و هزینه نگهداری پایین آن ها از امتیازات اصلی موتور های AC می باشد.