الکتروموتور

مقدمه و توضيحات کلي

الکتروموتورها دستگاه‌هایی هستند که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند. در اکثر این موتورها جریان الکتریکی و میدان مغناطیسی در سیم‌پیچ باعث حرکت یک شفت و ایجاد انرژی مکانیکی می‌شوند.

الکتروموتورها را می‌توان در دسته‌بندی‌های مختلفی با توجه به نوع منبع تغذیه، تیپ، ساختمان داخلی، کاربرد و حرکت خروجی موتور، قرار داد.
در موتورهای الکتریکی یک رسانای حامل جریان الکتریکی (مانند سیم) در یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد و میدان مغناطیسی بر سیم نیرو وارد می‌کند. بر اساس گشتاور ایجادشده، موتورهای الکتریکی می‌توانند نیروی خطی یا چرخشی (دوار) ایجاد کنند. در موتور دوار، بخش متحرک روتور (rotor) و بخش ثابت استاتور (stator)، خوانده می‌شود.

اجزای اصلی موتور الکتریکی

روتور (Rotor)

بخش متحرک در موتور الکتریکی، روتور نام دارد که با چرخش شفت توان مکانیکی ایجاد می‌کند. در روتور رسانای جریان الکتریکی نصب‌شده که وقتی در معرض میدان مغناطیسی استاتور قرار می‌گیرند، نیروی لازم برای چرخش شفت را ایجاد می‌کنند.

یاتاقان (Bearings)

یاتاقان بخشی است که از روتور محافظت می‌کند تا روتور بتواند حول محور خود بچرخد.

استاتور (Stator)

بخش ثابت موتور است و از سیم‌پیچ و آهنربا تشکیل‌شده است.

شکاف هوایی (Air gap)

فاصله بین روتور و استاتور شکاف هوایی نام دارد. این شکاف تا حد ممکن کوچک است و زیاد بودن آن بر عملکرد موتور تأثیر منفی دارد. در اثر افزایش شکاف هوایی تلفات شار مغناطیسی افزایش می‌یابد به همین دلیل باید فاصله حداقل باشد.

اجزا موتور الکتریکی

شکل 1- اجزا موتور الکتریکی

در شکل 1 اجزا موتور الکتریکی عبارت‌اند از:

1. حفاظت موتور؛
2. سیم‌پیچ و عایق‌بندی، دمای خنک‌ساز و ارتفاع نصب؛
3. حرارت دهی و تهویه، طراحی مکانیکی و میزان حفاظت، فناوری مربوطه؛
4. یاتاقان و روغن‌کاری؛
5. شفت و روتور، بالانس و ارتعاش؛
6. رنگ و پرداخت رنگ؛
7. نوع ساخت موتور؛
8. پلاک موتور؛

حفاظت موتور، اتصالات، جعبه ترمینال، ولتاژها، شدت‌جریان و فرکانس:

موتورها می‌توانند 1.5 برابر جریان ثبت‌شده و در ولتاژ و فرکانس ثبت‌شده را برای 2 دقیقه تحمل کنند.

دو نوع حفاظت برای موتورهای الکتریکی وجود دارد: محافظت وابسته به جریان و محافظت وابسته به دما.

حتما بخوانید: نحوه کارکرد الکتروموتور

محافظت وابسته به جریان:

در این نوع، فیوزها، فقط برای محافظت از کابل در صورت اتصال کوتاه استفاده می‌شوند و برای محافظت موتور در برابر اضافه‌بار مناسب نیستند. در این نوع، موتورها با ابزارهایی نظیر مدار شکن یا رله‌های اضافه‌بار در برابر اضافه‌بار محافظت می‌شوند. این نوع حفاظ برای حالتی که روتور قفل می‌شود مناسب است.

کاربردهای این حالت: برای حالت‌هایی که زمان شروع کوتاه (short start-up time) است و یا شدت‌جریان ابتدایی زیاد نیست و همچنین تعداد عملیات سوییچ کم (low number of switching operation) است.

حفاظت وابسته به دما:

حس‌گرهای دمایی- سوئیچ‌های دوفلزی:

سوئیچ‌های دوفلزی (Bimetal) با تغییر شکل مکانیکی و برای حرارت در درازمدت عمل می‌کنند.

سوییچ‌های دوفلزی برای حالی مناسب هستند که دما به‌تدریج افزایش پیدا می‌کند.

ترمیستور PTC:

این ترمیستورها بیشترین حفاظت را برای موتور در برابر حرارت فراهم می‌کنند. ظرفیت حرارتی کم این ترمیستورها باعث می‌شود تا کوچک‌ترین افزایش دما را ثبت کنند.

مناسب برای حالت‌های شروع سنگین (heavy duty start-up)، تعداد سوئیچ بالا و تغییرات زیاد در با، دمای بالای محیط و سیستم‌های تأمین پر نوسان.

سیم‌پیچ و عایق‌بندی، دمای خنک‌ساز و ارتفاع نصب:

سیستم عایق‌بندی Durigent IR 2000 از سیم‌های دارای پوشش همراه با مواد عایق‌بندی و نیز رزین نفوذناپذیر و مقاوم در برابر دما تشکیل‌شده است. این سیستم عایق مکانیکی و الکتریکی خوبی را در طی عمر مفید موتور فراهم می‌کند.

دما و ارتفاع نصب

برای خروجی مدنظر جهت کار در حالت پیوسته مطابق با استاندارد IEC-60034-1 در فرکانس 50 هرتز، باید دمای محیط یا سردکننده 40 درجه سانتی‌گراد باشد و حداکثر ارتفاع نصب 1000 متر از سطح دریا، باشد. موتورهای 1LE1، 1MB1 و 1PC1 برای دمای محیط بیش از 40 درجه طراحی‌شده‌اند و مجهز به نشت گیر می‌باشند.

برای دمای بیشتر محیط یا ارتفاع نصب بیش از 1000 متر باید بازدهی موتور در یک ضریبی (K_HT) ضرب شود. بسته به‌اندازه قاب موتور و تعداد پل‌ها می‌توان تعداد سیم‌پیچ‌ها را برای کار در شرایط عملیاتی مختلف اضافه کرد.

در این رابطه P_adm توان واقعی موتور و P_rated توان اسمی موتور است و ضریب k_HT را می‌توان از جدول زیر محاسبه کرد.

حرارت دهی و تهویه، طراحی مکانیکی و میزان حفاظت،

برای موتورهایی که سیم‌پیچ آن‌ها درخطر رطوبت به دلیل شرایط جوی هستند، مانند موتورهای غیرفعال در شرایط مرطوب و یا موتورهایی که در معرض نوسانات دمایی گسترده قرار دارند باید از حرارت دهنده‌های ضد میعان استفاده کرد. بدین منظور یک ورودی کابل مخصوص در ترمینال باکس فراهم‌شده است.

لازم به ذکر است که حرارت دهی ضد میعان نباید در حین عملیات روشن شود.

برای تهویه نیز گزینه‌های مختلفی وجود دارد:

• فن/ فن‌های مستقل که در موتورهای سری 1LE1 و 1MB1 از سایز 71 تا 315 تعبیه‌شده‌اند.
• فن پروانه‌ای خروجی فلزی
• پوشش فن برای صنایع نساجی

یاتاقان و روغن‌کاری

عمر یاتاقان در موتورهایی که به شکل افقی سوار شده‌اند درصورتی‌که بارگذاری محوری اضافی نداشته باشند 40000 ساعت و درصورتی‌که با حداکثر بار استفاده شوند 20000 ساعت است. این اعداد با فرض کارکرد موتور با فرکانس 50 هرتز بیان‌شده‌اند و درصورتی‌که فرکانس افزایش پیدا کند کمتر خواهند شد.

اکثر موتورها مجهز به سیستم روغن‌کاری دائمی هستند. گریس کاری مجدد در موتورها می‌تواند باعث افزایش عمر یاتاقان شود.

شفت و روتور

شفت استاندارد ساخته‌شده از فولاد ضدزنگ را می‌توان برای سری‌های 1LE1 و 1MB1 و 1PC1 استفاده کرد.

تمام روتورها به شکل دینامیکی با یک کلید مخصوص بالانس می‌شوند. به شکل قراردادی نوع کلید برای بالانس بر روی شفت نوشته می‌شود:

F: بالانس تمام کلید (Full key Convention)– H: بالانس نیمه کلید (Half-Key Convention)– N: بالانس بدون کلید (without Key Convention)

انواع ساختمان موتورها:

ازلحاظ ساختمان می‌توان موتورها را به چهار دسته بدون فلنج، فلنج‌دار، فلنج استاندارد و فلنج ویژه دسته بندی کرد که جداول زیر این دسته‌بندی‌ها را نشان می‌دهد.

پلاک موتور

مشخصات پلاک موتور:

1. نوع ماشین: Ac ولتاژ پایین،
2. کد موتور
3. کد کارخانه (هویت، شماره‌سریال و …)
4. نوع ساختمان (با فلج، بدون فلنج و …)
5. نوع محافظت؛
6. ولتاژ اسمی و نوع اتصال سیم‌پیچ؛
7. فرکانس (هرتز)
8. شدت‌جریان اسمی (آمپر)؛
9. توان اسمی (کیلووات)
10. فاکتور توان (cosɸ)؛
11. بازده؛
12. گشتاور اسمی؛
13. کلاس بازده (IE)؛
14. استاندارد و مشخصات؛
15. وزن ماشین (کیلوگرم)
16. کلاس دما؛
17. ابعاد موتور (frame size)؛
18. اطلاعات تکمیلی (اختیاری)؛
19. محدوده دما عملیاتی (معمولاً زمانی درج می‌شود که با استاندارد فاصله داشته باشد)؛
20. ارتفاع نصب (اگر بیشتر از 1000 متر باشد)؛
21. اطلاعات مشتری
22. تاریخ ساخت؛
23. نوع بالانس (در این مثال نیمه کلید)؛
24. حرف کد؛
25. شماره مدل موتور.