مقدمه:
موتور الکتریکی (به انگلیسی: Electric motor)، نوعی ماشین الکتریکی است که الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل میکند.
عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیتهاست، توسط ژنراتور انجام میشود.
این دو وسیله بجز در عملکرد، مشابه یکدیگر هستند.
اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار میکنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیدههای دیگری نظیر نیروی الکترواستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار میکنند، هم وجود دارند.
ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار میگیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال میشود.
در یک موتور استوانهای، چرخانه (روتور) به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصلهای معین از محور چرخانه به چرخانه اعمال میشود، میگردد.
اغلب موتورهای الکتریکی دوار هستنند، اما موتور خطی هم وجود دارند.
در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) چرخانه یاروتور و بخش ثابت ایستانه یا استاتور خوانده میشود.
موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شدهاست.
گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده میشود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده میشود.
در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال میشود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد میشود.
با توجه به طراحی ماشین، هرکدام از بخشهای چرخانه یا ایستانه میتوانند به عنوان آرمیچر باشند.
الکتروموتور DC یا جریان مستقیم:
موتور الکتریکی جریان مستقیم به سه نوع الکتروموتور DC سری (Series) ؛ الکتروموتور DCشانت (Shunt) و الکتروموتور DC مرکب (Compound) تقسیم می شوند.
هر یک از انواع این الکتروموتور ها دارای خصوصیات خاص خود می باشند که با توجه با کاربرد هر یک از آنها را می توان مورد استفاده قرار داد.
۱-الکتروموتور DC سری:
الکتروموتور DC سری دارای گشتاور راه انداز بالا بوده و از این رو در صنایعی که به گشتاور راه اندازی بالا نیاز است مانند پرس های ضربه ای جرثقیل ها ؛ بالابر هیدرولیک؛ آسانسور مورد استفاده قرار می گیرد.
همچنین از این نوع الکتروموتور در لوکوموتیوهای شهری (مترو و تراموا) استفاده می شود که به آن اصطلاحا موتور کششی یا اصطکاکی (Traction Motor) نیز گفته می شود.
۲-الکتروموتور DC شنت :
الکتروموتور DC شانت یا موازی دارای گشتاور حرکتی حداکثر در دور نامی می باشد.
به همین خاطر در کاربرد هایی چون هواکش های صنعتی و دمنده ها و … مورد استفاده قرار می گیرد.
این نوع موتورها نباید در زیر بار سنگین راه اندازی شوند چون جریان آرمیچر آنها بیش از حد بالا رفته و به موتور صدمه وارد می شود.
۳-الکتروموتور DCکمپوند:
الکتروموتور یا موتور الکتریکی کمپوند خصوصیات هر دو الکتروموتور سری والکتروموتور شانت را دارد .
این نوع الکتروموتور به دو دسته زیر تقسیم می شود:
الکتروموتور DC کمپوند اضافی :
این نوع الکتروموتور در مواردی به کار می رود که خصوصیات موتور سری لازم باشد ولی با برداشتن بار، موتور غیر قابل مهار نشود و دور آن خیلی بالا نرود.
مانند دستگاه های تراش که در هر دوره کاری بی بار شده و سپس در بار کامل قرار می گیرد.
الکتروموتور DC کمپوند نقصانی :
این نوع الکتروموتور در مواردی به کار می رود که به سرعت تقریبا ثابت نیاز باشد (در بارهای کمتر از بار نامی) لذا معمولا از این نوع موتور در آزمایشگاه ها برای تامین دور ثابت استفاده می شود.
در صنایع مختلف معمولا به جای استفاده از الکتروموتور سری از الکتروموتور موتور کمپوند اضافی ( که خیلی شبیه سری طراحی شده باشد) استفاده می شود.
الکتروموتور AC(جریان متناوب):
الکتروموتورهای القایی AC عمومیترین الکتروموتورهایی هستند که بعنوان محرکهای مکانیکی صنعتی و خانگی استفاده میشوند. طراحی ساده و مستحکم، قیمت مناسب، هزینه نگهداری پایین و اتصال آسان و کامل به یک منبع تغذیه جریان متناوب AC از امتیازات اصلی یک الکتروموتور القایی AC است.
انواع متنوعی از الکتروموتورهای القایی AC در بازار موجود است.
الکتروموتورهای مختلف برای کارهای مختلف مناسب اند. با اینکه طراحی الکتروموتورهای القایی AC آسانتر از الکتروموتورهای DC است، ولی کنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف الکتروموتورهای القایی AC نیازمند درکی عمیقتر در طراحی و مشخصات در این نوع الکتروموتورهاست.
الکتروموتور های الکتریکی AC به انواع الکتروموتور سنکرون (Synchronous) و الکتروموتور آسنکرون (Asynchronous) تقسیم می شوند. که اینها نیز دارای انواع می باشند :
الکتروموتور AC سنکرون :
در الکترو موتورهای سنکرون هم استاتور و هم روتور سیم پیچی شده است.
زمانی که استاتور را به شبکه وصل می کنیم، میدان گردان در الکتروموتور بوجود می آید که با سرعت سنکرون می چرخد.
روتور نیز سیم پیچی شده است که توسط منبع DC تغذیه می شود.
با اتصال جریان DC به روتور ؛ روتور مغناطیس ثابت شده و شروع به گردش با میدان دوار استاتور می کند.
برای راه اندازی الکتروموتور سنکرون، ابتدا روتور را به سرعت سنکرون می رسانیم و بعد جریان استاتور را وصل می کنیم.
در این صورت، قفل مغناطیسی به وجود می آید و الکتروموتورموتور پس از قطع محرک اولیه، با سرعت سنکرون می چرخد.
نکته ۱: ماشین سنکرون، ماشینی است که هم بعنوان ژنراتور سنکرون و هم بعنوان الکتروموتور سنکرون می تواند به کار رود.
نکته ۲: از این الکتروموتور برای اصلاح ضریب قدرت در کارخانه ها استفاده می شود.
به خاطر راه اندازی مشکل الکتروموتور سنکرون موارد استفاده آن محدود است.
چون الکتروموتور سنکرون دور ثابتی دارد در وسایل دقیق که این خصوصیت مورد نیاز است استفاده می شود. مانند ساعتهای الکتریکی و گرام و …
کاربرد مهم الکتروموتور سنکرون ، برای اصلاح ضریب توان (Cosφ) می باشد.
در این حالت بر روی محور الکتروموتور سنکرون باری قرار نمی گیرد یعنی الکتروموتور بدون بار کار میکند.
در این حالت الکتروموتور سنکرون را خازن سنکرون گویند.
مزایای الکتروموتور سنکرون:
– این نوع الکتروموتور دارای ضریب قدرت مناسب و قابل تنظیم است.
– این الکتروموتور بازده بسیار بالایی دارد.
– این الکتروموتور در مقابل نوسان ولتاژ حساسیت ندارد.
– امکان بکار بردن این الکتروموتور به طور مستقیم با ولتاژ زیاد وجود دارد.
– با تحریک مناسب هیچگونه قدرت راکتیو مصرف نمیکند و فقط قدرت اکتیو مناسب می گیرد.
– از این الکتروموتور میتوان به عنوان مولد قدرت راکتیو برای بالا بردن ضریب قدرت خط استفاده کرد.
معایب الکتروموتور سنکرون:
– یک وسیله راه اندازی اولیه که موتور کمکی و غیره می باشد احتیاج دارد.
– علاوه بر جریان متناوب برای سیم پیچ استاتور ، جریان دائم برای قطبهای این الکتروموتور نیز مورد نیاز است در نتیجه قیمت این الکتروموتور را نسبت به موارد مشابه خود بالا می برد.
– سرعت ابن الکتروموتور ثابت است در نتیجه قابل تنظیم نیست.
– این الکتروموتور قابلیت تحمل بار اضافه را ندارد ( در صورتیکه خیلی زیادتر از حد مجاز به آن بار دهند می ایستد و دوباره بایستی آنرا راه اندازی کرد) .
الکتروموتور AC آسنکرون(Asynchronous):
الکتروموتورهای آسنکرون خود به دو دسته ی قفسه سنجابی و روتور سیم پیچی شده (Slip Ring) تقسیم می شود:
الکتروموتور AC آسنکرون قفسه سنجابی :
الکتروموتور قفسه سنجابی روتوری استوانه ای شکل دارد که میله هایی از جنس مس و یا آلومینیوم درون شیارهای محیطی آهنی و یا فولادی قرار دارد که بر دو نوع است که نوع اول از میله های گرد تشکیل شده است و نوع دوم از میله های مستطیلی و یا به شکل دو دایره که به هم متصل و یا جدا از هم هستند تشکیل می شود .
میله های روتور الکتروموتور را به این دلیل مورب طراحی می کنند که در تاثیر میدان های استاتور بر روی روتور نوعی هم پوشانی به وجود آید و از لرزش و یا قفل شدن در لحظه ی استارت جلو گیری به عمل آید.
الکتروموتور آسنکرون به خاطر سادگی در طراحی و قیمت مناسب در خیلی از صنایع جایگزین موتورهای دیگر شده است.
موتور آسنکرون به خاطر سادگی در طراحی و قیمت مناسب در خیلی از صنایع جایگزین موتورهای دیگر شده است.
مزایای الکتروموتور آسنکرون قفس سنجابی:
– این الکتروموتور دارای ساختمان ساده ای است.
– سرعت گردش این الکتروموتور در بارهای مختلف تقریبا ثابت است
– تغییر بار باعث از حرکت ایستادن این نوع الکتروموتور نمی شود.
– نسبت به الکتروموتورهای روتور سیم پیچی شده (Slip Ring) دارای ضریب قدرت بهتری هستند.
معایب الکتروموتور آسنکرون قفس سنجابی:
– در موقع استارت این الکتروموتور جریان زیادی (۳ تا ۷ برابر جریان نامی) را از شبکه می گیرند.
– این الکتروموتور ها گشتاور استارت پایینی دارند.
– این الکتروموتور زمانی که با بار کم در حال کار است ؛ ضریب قدرتش کاهش می یابد.
– این نوع الکتروموتور به تغییرات ولتاژ حساس است و در صورت کم شدن ولتاژ جریان آن به همان نسبت افزایش می یابد.
– تغییر دور این الکتروموتور با روش کاهش ولتاژ غیر ممکن بوده و نیاز به دستگاهی (AC Drive) برای این کار دارد.
الکتروموتور AC آسنکرون روتور سیم پیچی شده:
الکتروموتورموتورهای قفسه سنجابی در لحظه ی استارت جریان زیادی را از شبکه می گرفتند و دارای گشتاور شروع کمی بودند.
برای رفع این مشکل الکتروموتورهای روتور سیم پیچی شده طراحی و ساخته شدند که این عیب را تا حد زیادی مرتفع می کردند.
ایراد الکتروموتورموتورهای قفسه سنجابی مقاومت بسیار پایین روتور آن است و میله های روتور توسط حلقه ای در ابتدا و انتهای آن اتصال کوتاه شده اند.
این امر باعث می شود که در لحظه ی استارت که روتور مغناطیس نیست شار زیادی را برای مغناطیس شدن به خود جذب کرده و باعث بالا رفتن جریان الکتروموتور شود.
در الکتروموتورهای روتور سیم پیچی شده (Slip Ring) به جای وجود میله در روتور ؛ روتور را سیم پیچی کردند و انتهای این سیم پیچ ها را به حلقه های لغزنده که خود توسط جاروبک هایی به بیرون موتور هدایت می شوند ؛ وصل کردند.
خوبی این کار این است که می شود با قرار دادن بانک های مقاومتی در سر راه این سیم پیچ ها ، مقاوت روتور را کم و زیاد کرده و جریان کشی الکتروموتور را به دلخواه تغییر دهیم.
به این بانک مقاومتی ، استارتر یا راه انداز می گویند. راه انداز دارای سه پله تا رساندن الکتروموتور به دور نامی می باشد.
پله ی اول از بانک مقاومتی با رسیدن الکتروموتور به ۳۰% دور نامی توسط کنتاکتور مربوطه از مدار خارج شده و الکتروموتور به دور گیری خود ادامه می دهد.
پله های بعدی ، در دور های ۵۰% و ۷۵% دور نامی می باشد. بعد از این دور استارتر کلا از مدار خارج شده و موتور مستقیما به شبکه متصل شده و به دور نامی می رسد.
از الکتروموتورهای روتور سیم پیچی شده در آسیاب ها ؛ سنگ شکن ها ؛ جرثقیل ها و … استفاده می شود.
مزایای الکتروموتور روتور سیم پیچی شده:
– این الکتروموتور دارای گشتاور حداکثر در لحظه ی استارت می باشد.
– جریان استارت الکتروموتور قابل تنظیم است.
– این الکتروموتور قابلیت استارت های پیاپی و زیر بار را دارد.
– گرمای تولید شده بیرون الکتروموتور و در استارتر اتفاق می افتد.
– می توان با انتخاب استارتری که ظرفیت گرمایی بیشتری دارد تعداد شروع های مجدد الکتروموتور را افزایش داد.
معایب الکتروموتور روتور سیم پیچی شده:
– به خاطر وجود ذغال در جاربک ها و ساییدگی آنها ، الکتروموتورموتور نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتری دارد.
– بقایای ذغال های ساییده شده در الکتروموتور جمع شده و باید هنگام تعمیر کلی (Overhaul) و یا فواصل ۲ تا ۵ سال این بقایا پاکسازی شود.
– قیمت بالاتری نسبت به الکتروموتورهای قفسه سنجابی دارند.
اساس کار الکتروموتور های القایی:
مانند بیشتر الکتروموتورها، الکتروموتور القایی AC، یک قسمت ثابت بیرونی به نام استاتور و یک قسمت متحرک که در داخل آن می چرخد به نام روتور دارد، که میان ایندو یک فاصله هوایی دقیق و کارشناسی شده وجود دارد. به طور مجازی همه الکتروموتور ها از میدان مغناطیسی دوار برای گرداندن روتورشان استفاده میکنند. یک الکتروموتور سه فاز القایی AC تنها نوعی است که در آن میدان مغناطیسی دوار به طور طبیعی بوسیله استاتور به علت خاصیت سه فاز بودن منبع تغذیه آن تولید میشود. در حالی که الکتروموتورهای DC به وسیلهای الکتریکی یا مکانیکی برای تولید این میدان دوار نیاز دارند. یک الکتروموتور القایی AC تک فاز به یک وسیله الکتریکی خارجی برای تولید این میدان مغناطیسی دوار احتیاج دارد. در درون هر موتور الکتریکی دو سری آهنربای مغناطیسی تعبیه شدهاست. در یک الکتروموتور القایی AC یک سری از مغناطیس شوندهها به خاطراینکه تغذیه AC به سیم پیچهای استاتور متصل است در استاتور تعبیه شدهاند. بخاطر طبیعت متناوب تغذیه ولتاژ AC در الکتروموتور بر اساس قانون لنز نیرویی الکترومغناطیسی به روتور وارد میشود (درست شبیه ولتاژی که در ثانویه ترانسفورماتور القا میشود). بنابر این سری دیگر از مغناطیس شوندهها خاصیت مغناطیسی پیدا میکنند. -نام الکتروموتور القایی از اینجاست-. تعامل میان این مگنتها انرژی چرخیدن یا گشتاور را فراهم میآورد. در نتیجه محور الکتروموتور در جهت گشتاو بوجود آمده چرخش میکند.
استاتور:
استاتور از چندین لایه ورق نازک از آلیاژ آهن و سیلیسیم ساخته شده. این قطعات بصورت یک سیلندر تو خالی به هم منگنه و محکم شده اند(هسته استاتور) با شیارهایی که موازی یکدیگر ایجاد شده اند. سیم پیچهایی از سیم روکش دار در این شیارها جاسازی شدهاند. هر گروه از کلافها با هستهای که آن را فرا گرفته یک آهنربای مغناطیسی (با دو پل) را برای کار کردن با تغذیه AC شکل میدهد. تعداد قطبهای یک الکتروموتور القایی AC بستگی دارد به اتصال درونی کلافهای. کلافهای استاتور مستقیماً به منبع انرژی الکتریکی متصل شده اند. آنها به صورتی متصل شده اند که با برقراری تغذیه AC یک میدان مغناطیسی چرخنده تولید میکنند.
روتور:
روتور از چندین ورق نازک فولادی که میانشان میلههایی از مس یا آلومینیم تعبیه شده ساخته شدهاست. در رایجترین نوع روتور (روتور قفس سنجابی) این میلهها در انتهای خود به صورت الکتریکی و مکانیکی بوسیله حلقههایی به هم متصل شدهاند. تقریباً ۹۰ درصد از الکتروموتورهای القایی دارای روتور قفس سنجابی میباشند به این دلیل که این نوع روتور ساختاری مستحکم و ساده دارد. این روتور از هستهای چند تکه استوانهای با محوری که شکافهای موازی برای جای دادن میله های رسانا درون آن دارد تشکیل شدهاست. هر شکاف یک میله مسی یا آلومنیومی یا آلیاژی را شامل میشود. در این میلهها به طور دائمی بوسیله حلقههای انتهایی آنها یک مدار اتصال کوتاه برقرار است. چون این نوع مونتاژ درست شبیه قفس سنجاب است، این نام برای آن انتخاب شدهاست. میله های روتور دقیقاً با محور موازی نیستند. در عوض به دو دلیل مهم قدری اریب نصب میشوند. دلیل اول آنکه الکتروموتور با کاهش صدای مغناطیسی (برای آنکه از هارمونیکها در شکافها کاسته میشود)، بدون صدا کارکرده و دلیل دوم آن است که گرایش روتور به قفل کردن کمتر شود. دندانههای روتور به خاطر جذب مغناطیسی مستقیم تلاش میکنند که در مقابل دندانههای استاتور باقی بمانند. این اتفاق هنگامی میافتد که تعداد دندانههای روتور و استاتور برابر باشند. روتور بوسیله یاتاقان هایی در دو انتهای محور روتور نصب میشود که یک انتهای محور در حالت طبیعی برای انتقال نیرو بلندتر از طرف دیگر گرفته میشود. ممکن است بعضی الکتروموتورها محوری فرعی در طرف دیگر(غیر از طرف منتقل کننده نیرو) برای اتصال دستگاههای حسگر وضعیت محور و سرعت داشته باشند. بین استاتور و روتور شکافی هوایی موجود است. بعلت القای مغناطیسی انرژی از استاتور به روتور منتقل میشود. گشتاور تولید شده به روتور نیرو داده و سپس برای چرخیدن به آن نیرو وارد میکند. صرف نظر از روتور استفاده شده قواعد کلی برای دوران یکی است.
انواع الکتروموتور القایی:
معمولا دسته بندی الکتروموتورهای القایی براساس تعداد کلاف های استاتور است که عبارتند از:
-الکتروموتور القایی تک فاز
-الکتروموتور القایی ۳ فاز
الکتروموتور القایی تک فاز:
بین انواع الکتروموتورها، از الکتروموتورهای القایی AC تکفاز بیشتر استفاده میشود. منطقی است که این نوع الکتروموتور دارای قیمت پایین تر و هزینه نگهداری کمتر است. همان طور که از نام آن برمی آید، این نوع از الکتروموتور تنها یک پیچه یا یک کلاف اصلی دارد و با یک منبع تغذیه متناوب تک فاز کار میکند. در تمام الکتروموتورهای القایی تک فاز، روتور از نوع قفس سنجابی است. الکتروموتور تک فاز القایی خودراه انداز نیست. هنگامی که الکتروموتور به یک منبع تغذیه تک فاز متصل است کلاف اصلی دارای جریانی متناوب میشود. این جریان متناوب میدان مغناطیسی ای ضربانی تولید میکند. به سبب القا، روتور تحریک میشود. چون میدان مغناطیسی اصلی ضربانی است گشتاوری که برای چرخش الکتروموتور لازم است بوجود نمیآید و سبب ارتعاش روتور و نه چرخش آن میشود. از این رو الکتروموتور القایی تک فاز به دستگاه آغازگر (استارتر) نیاز دارد که میتواند ضربات آغازی را برای چرخش موتور تولید کند. دستگاه آغازگر الکتروموتورهای القایی تک فاز اساساً پیچهای اضافی در استاتور است (پیچه راه انداز). پیچه استارت میتواند دارای خازنهای سری ویا سوئیچ گریز از مرکز باشد. هنگامی که ولتاژ تغذیه برقرار است جریان در پیچه اصلی بسبب مقاومت پیچه اصلی ولتاژ تغذیه را افت میدهد (ولتاژ به جریان تبدیل میشود). در همین حین جریان در پیچه استارت بسته به مقاومت دستگاه استارت به افزایش ولتاژ تغذیه تبدیل میشود. فعل و انفعال میان میدانهای مغناطیسی که پیچه اصلی و دستگاه استارت (شامل پیچه کمکی و خازن) میسازند میدان برایندی میسازند که در جهتی گردش میکند. محور الکتروموتور گردش را در جهت این میدان برایند آغاز میکند. هنگامی که الکتروموتور به ۷۵ درصد دور مجاز خود میرسد یک سوئیچ گریز از مرکز پیچه استارت را از مدار خارج میکند. از این لحظه به بعد الکتروموتور تک فاز میتواند گشتاور کافی را برای ادامه کارکرد خود نگه دارد. بجز انواع خاص، معمولا همه الکتروموتورهای تک فاز فقط برای کاربریهای کمتر از ۳ اسب بخار استفاده میشوند. با توجه به انواع تکنیکهای استارت، الکتروموتورهای القایی تک فاز AC در انواعی به شرح ذیل قرار دارند.
الکتروموتور تکفاز القایی AC با فاز شکسته :
الکتروموتور فاز شکسته با عنوان استارت القایی / کارکرد القایی هم شناخته میشود که دو پیچه دارد. پیچه استارت از سیم نازکتر و تعداد دور کمتر نسبت به پیچه اصلی برای بوجود آوردن مقاومت بیشتر ساخته شدهاست. همچنین میدان پیچه استارت در زاویهای غیر از آنچه که پیچه اصلی دارد قرار میگیرد که سبب آغاز چرخش محور الکتروموتور میگردد. پیچه اصلی که از سیم ضخیم تری ساخته شدهاست الکتروموتور را همیشه درحالت چرخش باقی نگه میدارد. گشتاور آغازین کم است مثلاً ۱۰۰ تا ۱۷۵ درصد گشتاور نامی است. الکتروموتور برای استارت جریان زیادی طلب میکند، که تقریباً ۷۰۰ تا ۱۰۰۰ درصد جریان نامی است. گشتاور حداکثر تولید شده نیز در محدوده ۲۵۰ تا ۳۵۰ درصد از گشتاور نامی میباشد.کاربری های خوب برای الکتروموتورهای فاز شکسته شامل سنگ سمباده های کوچک، دمندهها و فنهای کوچک و دیگر دستگاههایی با نیاز به گشتاور آغازین کم و با نیاز به الکتروموتور هایی با قدرت ۱/۲۰ تا ۱/۳ اسب بخار میباشد.این الکتروموتورها در کاربریهایی که نیاز به روشن و خاموش کردن های پیاپی و یا نیاز به گشتاور زیاد دارند مناسب نیست.
الکتروموتور تک فاز القایی AC با استارت خازنی :
این نوع الکتروموتور همان الکتروموتور با فاز شکسته، اصلاح شده با خازنی سری با آن برای بهبود استارت است. همانند الکتروموتور معمولی با فاز شکسته، این نوع الکتروموتور یک سوئیچ گریز از مرکز داشته که هنگامی که محور الکتروموتور به ۷۵ درصد سرعت نامی میرسد، پیچه استارت را از مدار خارج مینماید. از آنجا که خازن در مدار استارت است، گشتاور استارت بیشتری تولید میکند که معمولاً در حدود ۲۰۰ تا ۴۰۰ درصد گشتاور نامی است و جریان استارت معمولاً بین ۴۵۰ تا ۵۷۵ درصد جریان نامی است که بسیار کمتر از الکتروموتور با فاز شکسته و بعلت سیم ضخیمتر در مدار استارت است. نوع اصلاح شدهای از الکتروموتور با استارت خازنی، الکتروموتور با استارت مقاومتی است. در این نوع الکتروموتور خازن استارت با یک مقاومت جایگزین شدهاست. الکتروموتور با استارت مقاومتی در کاربریهایی مورد استفاده قرار میگیرد که میزان گشتاور استارت، کمتر از مقداری که الکتروموتور با استارت خازنی تولید میکند لازم است. صرف نظر از هزینه، این الکتروموتور امتیازات عمدهای نسبت به الکتروموتور با استارت خازنی ندارد. این الکتروموتورها در انواع مختلف کاربریهای پولی و تسمهای مانند تسمه نقالههای کوچک و در پمپها، دمندههای بزرگ و کاربریهای چرخ دندهای به خوبی استفاده میشوند.
الکتروموتور تک فاز القایی AC با خازن دائمی اسپلیت:
این الکتروموتور نوعی خازن به طور دائم متصل به صورت سری به پیچه استارت دارد. این کار سبب آن میشود که پیچه استارت تازمانی که محور الکتروموتور به سرعت چرخش نامی خود برسد بصورت پیچهای کمکی عمل کند. از آنجا که خازن عملکرد اصلی، باید برای استفاده مداوم طراحی شده باشد، نمیتواند توان استارتی معادل یک الکتروموتور استارت خازنی ایجاد نماید. گشتاور استارت یک الکتروموتور تکفاز با خازن دائمی معمولاً کم و در حدود ۳۰ تا ۱۵۰ درصد گشتاور نامیاست. الکتروموتورهای تکفاز با خازن دائمی، جریان راه اندازی پایینی دارند که معمولاً در کمتر از ۲۰۰ درصد جریان نامی است که آنها را برای کاربریهایی دارای پریودهای خاموش-روشن با سرعت بالا بسیار مناسب میسازد. این الکتروموتورهای تک فازامتیازات فراوانی دارند. طراحی الکتروموتور براحتی برای استفاده با کنترل کنندههای سرعت دوران میتواند اصلاح شود. همچنین میتوانند برای بازدهی بهینه و ضریب توان بالا در بار نامی طراحی شوند. آنها به عنوان قابل اطمینانترین الکتروموتور تک فاز مطرح میشوند. مخصوصا به این خاطر که به سوئیچ گریز از مرکز نیازی ندارند. این الکتروموتورها بسته به طراحیشان کاربری بسیار متنوعی دارند که شامل فنها، دمندهها با نیاز به گشتاور استارت کم و پریودهای کاری غیر دائمی مانند بازکنندههای درب گاراژها میشود.
الکتروموتور تک فاز القایی AC استارت با خازن / کارکرد با خازن:
این الکتروموتور، همانند الکتروموتور با استارت خازنی، خازنی از نوع استارتی در حالت سری با پیچه کمکی برای گشتاور زیاد استارت دارد. همچنین مانند یک الکتروموتور با خازن دائمی، خازنی از نوع کارکرد دائم دارد که درکنار خازن استارت در حالت سری با پیچه کمکی است که بعد از شروع به کار الکتروموتور از مدار خارج میشود. این حالت سبب بوجود آمدن گشتاوری اضافی میشود. این نوع الکتروموتور میتواند برای بازده بیشتر طراحی شود. این الکتروموتور بخاطر خازنهای کارکرد دائم و استارت و سوئیچ گریز از مرکز آن نسبتا پرهزینهاست. این الکتروموتور میتواند در بسیاری از کاربریهایی که از هر الکتروموتور تک فاز دیگری انتظار میرود استفاده شود. این کاربریها شامل ماشینهای مرتبط با چوب، کمپرسورهای هوا، پمپهای آب فشار قوی، پمپهای تخلیه و دیگر کاربردهای نیازمند گشتاورهای بالا میشوند.
الکتروموتور تکفاز القایی AC با قطب سایه دار (با حلقه اتصال کوتاه) :
الکتروموتورهای تک فاز با قطب سایه دار فقط یک پیچه یا کلاف اصلی دارند و پیچه یا کلاف راه انداز ندارند. استارت خوردن بوسیله طرح خاص آن که حلقه پیوسته مسی ای را دور قسمت کوچکی از هر قطب الکتروموتور حلقه میکند انجام میشود. این سایه که قطب را دو تکه میکند سبب میشود که میدان مغناطیسی ای ضعیفتر در ناحیه سایه خورده نسبت به قسمت دیگر و در کنار آن بوجود آید. تعامل میان میدانها محور را به چرخش وامی دارد. چون الکتروموتور با قطب سایه خورده پیچه استارت، سوئیچ استارت ویا خازن ندارد از نظر الکتریکی ساده و ارزان است. همچنین سرعت آن را صرفا با تغییر ولتاژ یا بوسیله یک پیچه با چند دور مختلف میتوان کنترل کرد. ساختار الکتروموتور با قطب سایه خورده از نظر مکانیکی اجازه تولید انبوه را میدهد. درحقیقت این الکتروموتورها به الکتروموتورهای یکبار مصرف معروفند. بدین معنی که جایگزین کردن آنها ارزانتر از تعمیر آنهاست. الکتروموتورهای با قطب سایه دار مشخصات مثبت زیادی دارند. اما چندین مورد عیب هم دارند. گشتاور استارت کم آن معمولاً ۲۵ تا ۷۵ درصد گشتاور نامی است. آنها الکتروموتورهایی با اتلاف بالا هستند که سرعتی حدود ۷ تا ۱۰ درصد سرعت سنکرون دارند. عموماً بازده این نوع الکتروموتور بسیار پایین است (کمتر از ۲۰ درصد). هزینه اولیه پایین آن را برای قدرت کمتر یا کاربردهای با کار کمتر مناسب میسازد. شاید وسیعترین استفاده از آنها در فنهای چند سرعته برای استفاده خانگی است. ولی گشتاور کم، الکتروموتور تک فاز دارای قطب سایه دار را برای بیشتر کاربریهای صنعتی یا تجاری که در آنها کار مداوم یا پریودهای گردش بیشتر معمول است غیر قابل استفاده میکند.
الکتروموتور القایی سه فاز :
برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از الکتروموتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده میشود. این الکتروموتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای منبع تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان، استفاده میکنند. اغلب، روتور شامل تعدادی هادیهای مسی است که در فولاد قرار داده شدهاند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادیها القای جریان میکند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب میشود که محور الکتروموتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.
این نوع از الکتروموتور با نام الکتروموتور القایی معروف است. برای اینکه محور این الکتروموتور به حرکت درآید بایستی همواره محور الکتروموتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به الکتروموتور بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کنندههای در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع الکتروموتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچهای روتور جریان میدان جدایی اعمال میشود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در الکتروموتور همزمان وجود دارد، الکتروموتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز، به گردش در میآید. الکتروموتورهای همزمان (سنکرون) را میتوانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.
سرعت یک الکتروموتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان مغناطیسی استاتور، گشتاور تولیدی موتور را تعیین میکند. تغییر سرعت در این نوع از الکتروموتورها را میتوان با داشتن دسته سیم پیچهای مختلف با تعداد قطبهای مختلف در بخش استاتور که با استفاده از آنها سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر میکند، ممکن ساخت. همچنین با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه، میتوان کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت این نوع ازالکتروموتور را داشت.
الکتروموتور القایی سه فاز قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده ( اسلیپ رینگ ) :
الکتروموتور با حلقه لغزان یا الکتروموتور با روتور سیم پیچی شده، نوعی از الکتروموتورهای القایی قفس سنجابی است. درحالی که استاتور در این الکتروموتور همانند الکتروموتور قفس سنجابی است یک سری از پیچهها را روی روتور خود دارد که در حالت مدارکوتاه نیستند ولی به یک سری از رینگهای لغزان ختم میشوند. این پیچهها در اضافه کردن مقاومتها و خازنهای خارجی سودمندند. لغزش لازم برای تولید گشتاور حداکثر نهایی مستقیماً با مقاومت روتور متناسب است. در الکتروموتور با حلقه لغزان مقاومت موثر روتور با اضافه کردن مقاومت خارجی میان حلقههای لغزان کاهش میابد. بنابراین امکان بدست آوردن لغزش بیشتر و همچنین گشتاور حداکثر نهایی در سرعتهای کمتر وجود دارد. یک مقاومت خارجی میتوانددر سرعت تقریباً صفر را نتیجه دهد که گشتاو حداکثر نهایی بسیار زیادی با جریان استارت کم را تولید میکند. هنگامی که محور الکتروموتور شتاب میگیرد مقدار مقاومت میتواند کاهش یابد تا مشخصات الکتروموتور برای کارهایی با فشار کاری زیاد مناسب شود. هنگامی که الکتروموتور به سرعت دوران نامی میرسد خازنهای خارجی از مدار خارج میشوند و این یدین معنی است که اکنون الکتروموتور به عنوان یک الکتروموتور القایی استاندارد کار میکند.
این نوع الکتروموتور برای فشارهای استاتیکی ثابت که درآنها گشتاور نهایی باید در سرعت تقریباً صفر تولید شده و الکتروموتور درکمترین زمان و با کمترین مصرف جریان تا سرعت نامی شتاب گیرد ایدهآل است. قسمت انتهایی الکتروموتور با حلقه لغزان که در آن حلقهها به همراه مجموعه جاروبکها است به نگهداری منظم نیاز داردکه از نظر قیمت، استاندارد بودن آن را به عنوان یک الکتروموتور القایی قفس سنجابی غیر ممکن میکند. اگر پیچهها کوتاهتر شده و استارت زده شود معمولاً جریان بالا از روتور در حالت توقف عبورمی کند که در حد ۱۴۰۰ درصد است. درحالیکه در این حالت درآن گشتاوری در حد ۶۰ درصد تولید مینماید که در بسیاری از کاربریها امکان پشتیبانی چنین موردی نیست. با تغییر مقاومتهای روتور منحنی سرعت گشتاور تعدیل میگردد که بدین وسیله سرعتی که درآن الکتروموتور در بار مشخصی کارمی کند تعدیل میشود. مقدار اضافه بار میتواند سرعت را تا ۵۰درصد سرعت سنکرون کاهش دهد. خصوصاً هنگامی که بار، از انواعی با نیاز به گشتاور – سرعتهای مختلف مثل پرسهای چاپ یا کمپرسورها است. کاهش سرعت تا زیر ۵۰درصد بازده را به خاطر اتلاف انرژی در مقاومتها به شدت کاهش میدهد. این نوع الکتروموتور در کاربریهایی با چرخش با گشتاور و سرعتهای مختلف مانند پرسهای چاپ، کمپرسورها، تسمه نقالهها، بالابرها و آسانسورها مورد استفاده قرار میگیرد.
الکتروموتور پلهای یا سرو :
نوع دیگری از الکتروموتورها، الکتروموتور پلهای یا سرو موتور است، که در آن یک روتور درونی، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهایی با کنترل الکترونیکی روشن-خاموش شدن خارجی، کنترل میشود. یک الکتروموتور پلهای ترکیبی از یک الکتروموتور DC و یک سلونوئید است.
الکتروموتورهای پلهای ساده توسط بخشی از یک سیستم دندهای در حالتهای موقعیتی معینی قرار میگیرند، اما الکتروموتورهای پلهای کنترل شده، میتوانند بسیار آرام بچرخند. الکتروموتورهای پلهای کنترل شده با رایانه یکی از فرمهای سیستمهای تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان بار باشند.
الکتروموتور خطی :
یک الکتروموتور خطی اساساً یک الکتروموتور است که از حالت دوار درآمده تا بجای اینکه یک گشتاور گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش، بوجود آورد. الکتروموتورهای خطی اغلب الکتروموتورهای القایی یا پلهای هستند.
الکتروموتور القایی سه فاز قفس سنجابی :
تقریبا ۹۰ درصد از الکتروموتورهای القایی AC سه فاز از این نوعند. که روتور آنها از نوع قفس سنجابی است که قبلا توضیح داده شد. محدودههای طبقه بندی نیروی آنها از یک سوم تا چند صد اسب بخار است. الکتروموتورهای سه فاز از این نوع که در محدوده یک اسب بخار به بالا قرار دارند در مقایسه با الکتروموتورهای مشابه تک فاز کم هزینه ترند و میتوانند در زمان استارت با بارهای سنگینتر کار کنند.
