دانلود مقاله موتورهای الکتریکی

مقدمه:
موتورهای الکتریکی دستگاه هایی هستند که انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کنند. عملکرد آنها در جهت عکس نیز امکان پذیر است؛ یعنی ژنراتورها انرژی مکانیکی را به برق تبدیل می کنند. از نظر ساختاری و اصول عملکرد، موتورها و ژنراتورها شباهت های زیادی دارند، هرچند در کاربری متفاوت عمل می کنند. اکثر موتورها بر پایه اصول الکترومغناطیس طراحی شده اند و حرکت روتور در اثر تعامل جریان الکتریکی و میدان مغناطیسی ایجاد می شود، اما موتورهایی هم وجود دارند که از پدیده های دیگر مانند نیروی الکترواستاتیک یا اثر بیزوالکتریک برای تولید حرکت بهره می گیرند. در یک موتور استوانه ای، گشتاور تولید شده ناشی از نیرویی است که بر هادی ها در فاصله مشخص از محور روتور اعمال می شود و این نیرو باعث چرخش روتور می گردد.

موتورهای الکتریکی معمولاً به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: موتورهای جریان مستقیم (DC) و موتورهای جریان متناوب (AC). دسته بندی AC خود شامل موتورهای تک فاز و سه فاز است. موتورهای تک فاز معمولاً در تجهیزات با توان پایین به کار می روند و شامل سنکرون قطب چاکدار و موتورهای القایی هستند. موتور سنکرون قطب چاکدار بیشتر در تجهیزاتی با گشتاور کم مانند پنکه ها و دستگاه های خانگی کوچک استفاده می شود، در حالی که موتور القایی تک فاز کاربردهای سنگین تر مانند ماشین لباسشویی و خشک کن ها دارد.

موتورهای AC سه فاز برای کاربردهایی با توان بالا طراحی شده اند. این موتورها از اختلاف فاز بین خطوط تغذیه چند فاز برای ایجاد میدان الکترومغناطیسی دوار استفاده می کنند. روتور اغلب از هادی های مسی تشکیل شده که در داخل فولاد قرار دارند و جریان القا شده در آن ها میدان مغناطیسی تولید می کند، که موجب چرخش روتور در جهت میدان دوار می شود. موتورهای القایی سه فاز به دلیل ساختار ساده، استحکام بالا و عملکرد پایدار در محدوده وسیعی از توان، از چند وات تا حدود ۱۰۰۰HP، در صنایع مختلف به کار می روند. این موتورها همچنین قادر به عملکرد در محیط های گرد و غبار و مناطق قابل انفجار هستند.

موتورهای DC به دلیل وجود کموتاتور و جاروبک، نیازمند نگهداری مداوم و دقیق هستند و محدودیت هایی مانند عملکرد نامناسب در محیط های با گرد و غبار یا محیط های انفجاری دارند. به همین دلیل، موتورهای القایی در بسیاری از کاربردها ترجیح داده شده اند. تا مدت ها، موتورهای القایی تنها در کاربردهای سرعت ثابت استفاده می شدند، در حالی که موتورهای DC برای کاربردهای سرعت متغیر ارجحیت داشتند. این محدودیت به دلیل روش های سنتی کنترل سرعت موتورهای القایی بود که دارای راندمان پایین و هزینه بالا بودند.

با پیشرفت الکترونیک قدرت و استفاده از تریستورها، تراتریستورهای قدرت و GTOها، امکان ایجاد محرکه های سرعت متغیر با موتورهای القایی فراهم شده است. این موتورها قادر به کار در محدوده های مختلف سرعت هستند و در برخی موارد از نظر عملکرد و هزینه با موتورهای DC رقابت می کنند. جریان راه اندازی موتورهای القایی معمولاً بین ۶ تا ۸ برابر جریان بار کامل است و ضریب قدرت آن ها در بار کم پایین است. سرعت این موتورها ابتدا به فرکانس منبع تغذیه بستگی دارد و اختلاف سرعت بین روتور و میدان استاتور یا لغزش، تعیین کننده گشتاور تولیدی است.

روش های کنترل سرعت موتورهای AC شامل چند دسته است: کنترل با منبع ولتاژ متغیر و فرکانس ثابت، کنترل با منبع ولتاژ و فرکانس متغیر، کنترل مقاومت رتور و تزریق ولتاژ به مدار رتور. این روش ها امکان تغییر سرعت موتورهای القایی را بدون تغییر ساختار اصلی فراهم می کنند و باعث بهبود عملکرد در سیستم های مختلف صنعتی و مکانیکی می شوند.

موتورهای پله ای و موتورهای خطی نیز بخش مهمی از فناوری موتورهای الکتریکی را تشکیل می دهند. موتورهای خطی حرکت مستقیم در مسیر خطی ایجاد می کنند و در خطوط حمل و نقل خودکار، سیستم های رباتیک و چاپگرهای صنعتی به کار می روند. موتورهای پله ای، با حرکت گسسته و دقیق، در تجهیزات CNC، پرینترها و سیستم های کنترل موقعیت دقیق استفاده می شوند.