الکتروموتورها، بی‌شک، حیاتی‌ترین عناصر در زیرساخت‌های صنعتی و شهری مدرن هستند. این ماشین‌های الکترومکانیکی، با تبدیل انرژی الکتریکی به حرکت مکانیکی، مسئولیت به حرکت درآوردن همه چیز از پمپ‌های عظیم در پالایشگاه‌ها تا سیستم‌های تهویه در یک مجتمع تجاری را بر عهده دارند. درک صحیح انواع الکتروموتور موجود در بازار و کاربردهای آن‌ها، نه تنها برای مهندسان، بلکه برای هر کسب و کار صنعتی یک ضرورت محسوب می‌شود.

در این مقاله، نگاهی عمیق به دسته‌بندی‌های اصلی الکتروموتورها خواهیم داشت و با توجه به تمرکز وسیع صنعت بر روی جریان متناوب، بخش عمده‌ای از توجه ما بر الکتروموتورهای جریان متناوب (AC)، که بیشترین سهم را در کاربردهای توان بالا و صنایع سنگین دارند، متمرکز خواهد بود.

فهرست مطالب:

• مبانی الکتروموتور: تعریف و اجزا
• الکتروموتورهای جریان متناوب (AC)
• موتورهای القایی (آسنکرون – Induction Motors)
• موتورهای سنکرون (Synchronous Motors)
• دسته‌بندی بر اساس ولتاژ و محیط کار
• الکتروموتورهای جریان مستقیم (DC)

مبانی الکتروموتور: تعریف و اجزا

الکتروموتور بر مبنای اصل اساسی الکترومغناطیس کار می‌کند: وقتی یک هادی حامل جریان در یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی (نیروی لورنتس) بر آن اعمال می‌شود که باعث حرکت می‌شود.

ساختار کلی هر الکتروموتور، از هر نوعی که باشد، شامل دو بخش اصلی است:

• استاتور (Stator): بخش ثابت و بیرونی موتور که سیم‌پیچ‌های اصلی را در خود جای داده و میدان مغناطیسی چرخان ایجاد می‌کند.
• روتور (Rotor): بخش متحرک و داخلی موتور (شفت) که در درون استاتور قرار دارد و حرکت چرخشی را تولید می‌کند.

الکتروموتورها از منظر نوع جریان ورودی به دو دسته اصلی AC (جریان متناوب) و DC (جریان مستقیم) تقسیم می‌شوند. با توجه به سهولت دسترسی و انتقال برق AC در شبکه‌های سراسری، الکتروموتورهای AC به عنوان ستون فقرات صنایع شناخته می‌شوند.

الکتروموتورهای جریان متناوب (AC)

الکتروموتورهای AC رایج‌ترین انواع الکتروموتور در جهان هستند. سادگی ساختار، استحکام بالا، عمر طولانی و نیاز کم به نگهداری، آن‌ها را به انتخاب اول در اکثر محیط‌های صنعتی تبدیل کرده است. این موتورها را می‌توان بر اساس نحوه عملکرد، به دو زیردسته اصلی تقسیم کرد: موتورهای القایی (آسنکرون) و موتورهای سنکرون.

موتورهای القایی (آسنکرون – Induction Motors)

موتورهای القایی پرکاربردترین نوع در صنعت هستند. در این موتورها، بر خلاف موتورهای DC یا سنکرون، جریان مورد نیاز برای ایجاد میدان مغناطیسی در روتور، از طریق القای الکترومغناطیسی از استاتور تأمین می‌شود (شبیه به عملکرد ترانسفورماتور).

سرعت چرخش روتور در این موتورها همیشه کمی کندتر از سرعت میدان مغزاطیسی استاتور است؛ این اختلاف سرعت را لغزش (Slip) می‌نامند، به همین دلیل به آن‌ها آسنکرون (ناهمزمان) گفته می‌شود.

۱. موتور القایی قفس سنجابی (Squirrel Cage)

• ساختار: روتور این موتورها از میله‌های رسانای ضخیمی تشکیل شده که در دو انتها توسط حلقه‌هایی اتصال کوتاه شده‌اند و شکل قفسی مشابه قفس سنجاب دارند.
• مزایا: ساختار فوق‌العاده مستحکم و ساده، نیاز به نگهداری بسیار کم، ارزان بودن، و قابلیت اطمینان بالا.
• کاربردها: به دلیل سادگی و استحکام، این موتورها در اکثر کاربردهای صنعتی عمومی از جمله فن‌ها، پمپ‌ها (آب و فاضلاب)، کمپرسورها، و نوار نقاله‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و بخش عمده‌ای از تولیدات سازندگان بزرگ را تشکیل می‌دهند.

۲. موتور القایی روتور سیم‌پیچی شده (Wound Rotor)

• ساختار: روتور به جای میله‌های قفس سنجابی، دارای سیم‌پیچ‌های سه فاز است که از طریق حلقه‌های لغزان (Slip Rings) به مقاومت‌های خارجی متصل می‌شوند.
• مزایا: امکان افزودن مقاومت به مدار روتور در زمان راه‌اندازی، باعث کاهش جریان راه‌اندازی و در عین حال افزایش گشتاور راه‌اندازی می‌شود.
• کاربردها: این موتورها برای کاربردهایی که نیاز به گشتاور راه‌اندازی بسیار بالا تحت بار دارند (مانند بالابرهای سنگین، جرثقیل‌های بزرگ و برخی خردکننده‌ها) یا نیاز به کنترل محدود سرعت دارند، ایده‌آل هستند.

موتورهای سنکرون (Synchronous Motors)

موتورهای سنکرون نوع دیگری از انواع الکتروموتور AC هستند که در آن‌ها، روتور دقیقاً با سرعت میدان مغناطیسی دوار استاتور (سرعت سنکرون) می‌چرخد و لغزش صفر است.

• عملکرد: روتور این موتورها معمولاً توسط یک منبع DC خارجی (برای تحریک) یا آهنرباهای دائم، دارای میدان مغناطیسی ثابت می‌شود.
• مزایا: راندمان بالا، سرعت کاملاً ثابت و مستقل از بار، و مهم‌تر از همه، توانایی بهبود ضریب توان شبکه برق در محل نصب.
• کاربردها: در کاربردهای با توان بسیار بالا (مانند پمپ‌ها و کمپرسورهای بزرگ در صنایع نفت و گاز) و همچنین در شرایطی که حفظ سرعت ثابت یک الزام حیاتی است، استفاده می‌شوند.

دسته‌بندی بر اساس ولتاژ و محیط کار

الکتروموتورهای AC همچنین بر اساس سطح ولتاژ و محیط نصب به دسته‌های تخصصی‌تر تقسیم می‌شوند که در صنایع بزرگ نقشی کلیدی دارند.

موتورهای فشار ضعیف، متوسط و قوی

تقسیم‌بندی بر اساس ولتاژ، توان و ساختار موتور را تحت تأثیر قرار می‌دهد:

• فشار ضعیف (Low Voltage – LV): این موتورها عموماً تا توان حدود ۲۰۰ کیلووات و در ولتاژهایی نظیر ۳۸۰/۴۰۰ ولت کار می‌کنند و رایج‌ترین انتخاب در کارگاه‌ها و صنایع کوچک و عمومی هستند.
• فشار متوسط و قوی (Medium/High Voltage – MV/HV): این موتورها برای توان‌های بسیار بالا (از چند صد کیلووات تا مگاوات) طراحی شده‌اند و در ولتاژهای بالاتر (مانند ۳.۳ کیلوولت، ۶.۶ کیلوولت و ۱۱ کیلوولت) کار می‌کنند. ساختار آن‌ها پیچیده‌تر و مستحکم‌تر است تا بتوانند بارهای سنگین و تنش‌های الکتریکی بالا را تحمل کنند. کاربرد این انواع الکتروموتور در صنایع مادر مانند فولاد، سیمان، پتروشیمی و تأسیسات بزرگ آب‌رسانی است.

برای آشنایی کامل با محصولات جمکو، کاتالوگ جدید را دریافت کنید.

دانلود کاتالوگ

الکتروموتورهای ضدانفجار (Explosion-Proof)

در محیط‌های صنعتی که خطر وجود گازها، بخارات، یا گرد و غبار قابل اشتعال بالاست (مانند پالایشگاه‌ها، سکوهای نفتی، صنایع شیمیایی و معادن)، استفاده از موتورهای استاندارد می‌تواند فاجعه‌آفرین باشد.

• ویژگی‌ها: الکتروموتورهای ضدانفجار با بدنه‌ای بسیار قوی (Ex-d) طراحی می‌شوند که قادر است انفجار احتمالی در داخل خود را مهار کند و از سرایت شعله یا جرقه به اتمسفر خارجی جلوگیری نماید. همچنین، تدابیری برای کنترل دمای سطح موتور و جلوگیری از رسیدن به دمای اشتعال محیط، در نظر گرفته می‌شود.

الکتروموتورهای استخراج دود (Smoke Extraction Motors)

این موتورها از انواع الکتروموتور تخصصی هستند که نقش حیاتی در سیستم‌های ایمنی ساختمان‌ها و تونل‌ها ایفا می‌کنند.

• ویژگی‌ها: این موتورها باید قادر باشند در شرایط بحرانی (مانند آتش‌سوزی)، دود و گازهای سمی را برای مدت زمان مشخصی در دمای بسیار بالا (مانند ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد یا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد) با قدرت تهویه کنند، بدون اینکه در اثر حرارت از کار بیفتند. عملکرد آن‌ها مستلزم استفاده از عایق‌ها و یاتاقان‌های مخصوص مقاوم در برابر دما است.

الکتروموتورهای جریان مستقیم (DC)

الکتروموتورهای DC، که با جریان مستقیم کار می‌کنند، به صورت سنتی به دلیل قابلیت کنترل سرعت عالی و گشتاور راه‌اندازی بالا شناخته می‌شوند. این مزایا آن‌ها را به گزینه‌ای مناسب برای کاربردهای دقیق و کششی (مانند آسانسورها و وسایل نقلیه الکتریکی قدیمی) تبدیل کرده بود.

با این حال، به دلیل نیاز به جاروبک و کموتاتور (که استهلاک بالایی داشته و نیاز به نگهداری دوره‌ای دارند)، و همچنین پیشرفت درایورهای الکترونیکی که کنترل سرعت موتورهای AC را بسیار بهبود بخشیده‌اند، امروزه کاربرد الکتروموتورهای DC جاروبک‌دار در صنایع سنگین و توان بالا به شدت کاهش یافته است و بیشتر کاربرد آن‌ها به موتورهای بدون جاروبک (BLDC) در لوازم الکترونیکی و تجهیزات با توان کم محدود می‌شود.

نتیجه‌گیری: اهمیت انتخاب درست و توان تولید داخلی

شناخت انواع الکتروموتور و زیردسته‌های آن‌ها (از القایی قفس سنجابی و روتور سیم‌پیچی گرفته تا موتورهای سنکرون و تخصصی مانند ضدانفجار و اسموک) یک فاکتور کلیدی در بهینه‌سازی عملکرد و کاهش هزینه‌های عملیاتی هر واحد صنعتی است. انتخاب صحیح یک الکتروموتور باید با در نظر گرفتن نوع ولتاژ (فشار ضعیف یا متوسط)، نوع بار، الزامات محیطی (عادی یا ضدانفجار)، و نیاز به کنترل سرعت صورت گیرد.

خوشبختانه، تولیدکنندگان داخلی بزرگی در کشور وجود دارند که با تمرکز بر همین انواع الکتروموتورهای پرکاربرد AC و منطبق با استانداردها و نیازهای صنایع بزرگ کشور (نظیر فشار متوسط و ضدانفجار)، توانسته‌اند نیاز صنایع را با اتکا به دانش بومی و کیفیت قابل رقابت، تأمین نمایند و استقلال صنعتی در این حوزه را محقق سازند.