اجزای اصلی الکتروموتور
معرفی الکتروموتور و اجزای آن
در یک مبحث قبلی، ” طبقه بندی بار الکتریکی و انواع “، نشان دادم که بارهای الکتریکی را می توان با توجه به عوامل مختلف به دسته های مختلف طبقه بندی کرد.
یکی از این عوامل با توجه به عملکرد بار / استفاده به شرح زیر است:
طبقه بندی سوم: طبقه بندی بار الکتریکی بر اساس تابع بار
- بار روشنایی
- بار لوازم خانگی
- بارهای قدرت
در تاپیک های قبلی زیر، نوع اول را توضیح دادم. بار روشنایی:
- طبقه بندی بار الکتریکی و انواع – قسمت چهارم
- انواع نور مصنوعی و طراحی
- طبقه بندی وسایل روشنایی داخلی – قسمت اول
- طبقه بندی وسایل روشنایی داخلی – قسمت دوم
- طبقه بندی وسایل روشنایی در فضای باز
- مقدمه ای در فرآیند طراحی نورپردازی
و نوع دوم را توضیح دادم; بارگیری لوازم خانگی در مبحث قبلی زیر:
- انواع بارهای الکتریکی لوازم خانگی و طبقه بندی
و نشان دادم که سومین و آخرین نوع بارهای الکتریکی با توجه به کارکرد بار/مصرف بار، بارهای توان است که می توان آنها را به بارهای اصلی زیر تقسیم کرد:
- بارهای HVAC (بارهای سیستم گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع).
- بارهای آسانسور، پله برقی و راهروهای متحرک (بارهای سیستم حمل و نقل).
- بارهای موتور و پمپ (اطفاء حریق، لوله کشی، سیستم های آبیاری و غیره).
از آنجایی که این دوره EE-1 برای مبتدیان در زمینه طراحی الکتریکی است، باید این بارها یا سیستم ها را با جزئیات توضیح دهم و ساختار، اصول عملکرد و انواع مختلف آن را نشان دهم. بنابراین، اولین نوع بارهای قدرت را توضیح دادم. بارگیری HVAC در مباحث قبلی زیر:
- انواع سیستم های گرمایش – قسمت اول
- انواع سیستم های گرمایش – قسمت دوم
- تنظیمات سیستم تهویه مطبوع – قسمت اول
- پیکربندی سیستم های تهویه مطبوع – قسمت دوم
- تنظیمات سیستم تهویه مطبوع – قسمت سوم
- تجهیزات اصلی سیستم HVAC
- سیستم های کنترل HVAC و سیستم اتوماسیون ساختمان
همچنین مورد دوم بارهای قدرت را توضیح دادم. بارهای آسانسور، پله برقی و راهروهای متحرک (بارهای سیستم حمل و نقل) در تاپیک های قبلی زیر:
- انواع آسانسور و طبقه بندی – قسمت اول
- انواع آسانسور و طبقه بندی – قسمت دوم
- اجزای اساسی آسانسور – قسمت اول
- اجزای اصلی آسانسور – قسمت دوم
- دستگاه آسانسور و سیستم محرکه
- سیستم ایمنی آسانسور
- سیستم کنترل آسانسور – قسمت اول
- سیستم کنترل آسانسور – قسمت دوم
- اجزای اصلی آسانسورهای هیدرولیک
- اجزای اصلی پله برقی – قسمت اول
- اجزای اصلی پله برقی – قسمت دوم
- سیستم برق و کنترل و راهروهای متحرک
معرفی
- موتورهای الکتریکی به عنوان وسایل الکترومکانیکی تعریف می شوند که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. آنها رابط بین سیستم های الکتریکی و مکانیکی یک تاسیسات هستند.
- موتورهای الکتریکی بخش مهمی از هر سیستم الکتریکی هستند. آنها در تمام کارخانه های تولیدی، اداری و خانگی که حدود 64 درصد از کل برق تولید شده را مصرف می کنند، استفاده می کنند.
- روش های متعددی برای طراحی موتور وجود دارد، بنابراین انواع مختلفی از موتورها وجود دارد و هر نوع دارای ویژگی های عملکردی متفاوتی است (که در ادامه ذکر خواهد شد). بر اساس این ویژگی ها موتور را می توان برای یک کاربرد مشخص انتخاب کرد.
اصل نحوه کار موتورها:
| اصل نحوه کار موتورها |
- جریان الکتریکی که در یک حلقه سیم جریان دارد، یک میدان مغناطیسی در سراسر حلقه ایجاد می کند.
- هنگامی که این حلقه توسط میدان آهنربای دیگری احاطه شود، حلقه می چرخد و نیرویی (به نام گشتاور) تولید می کند که منجر به حرکت مکانیکی می شود.
قطعات اصلی موتور:
ماشین های الکتریکی به دو دسته موتورهای DC و AC طبقه بندی می شوند که قطعات اصلی برای هر نوع برای هر نوع متفاوت خواهد بود:
1- قطعات اصلی موتور AC:
| قطعات اصلی موتور AC |
قطعات اصلی موتورهای AC به شرح زیر است:
- محفظه.
- استاتور.
- روتور.
- بلبرینگ.
- جعبه لوله.
- پیچ چشمی.
1- محوطه
| محفظه |
محفظه شامل یک قاب (یا یوغ) و دو براکت انتهایی (یا محفظه یاتاقان) است.
محفظه موتور نه تنها اجزای موتور را در کنار هم نگه می دارد، بلکه از اجزای داخلی در برابر رطوبت و محفظه ها نیز محافظت می کند. درجه حفاظت بستگی به نوع محفظه دارد. علاوه بر این، نوع محفظه بر خنک کنندگی موتور تأثیر می گذارد. دو دسته محفظه ها به شرح زیر وجود دارد:
- محوطه را باز کنید.
- محوطه کاملا محصور.
| انواع باز و بسته |
الف- محفظه باز
| محفظه ضد چکه باز (ODP). |
محفظه های باز اجازه می دهد تا هوای خنک کننده از طریق موتور عبور کند. یکی از انواع محفظه باز، محفظه ضد چکه باز (ODP) است. این محفظه دارای دریچه هایی است که جریان هوا را امکان پذیر می کند. پره های فن متصل به روتور هنگام چرخش روتور هوا را از طریق موتور حرکت می دهند. دریچه‌ها طوری قرار گرفته‌اند که وقتی موتور بر روی سطح افقی نصب می‌شود، مایعات و جامداتی که از بالا در زوایای 15 درجه از عمودی می‌افتند، نتوانند وارد داخل موتور شوند. هنگامی که موتور روی یک سطح عمودی مانند دیوار یا پانل نصب می شود، ممکن است به پوشش خاصی نیاز باشد. محفظه های ODP باید در محیط های عاری از آلودگی استفاده شوند.
ب- محفظه کاملا محصور
این دسته شامل سه نوع زیر خواهد بود:
- محفظه بدون تهویه کاملا محصور.
- محفظه کاملاً محصور با فن خنک کننده.
- محفظه ضد انفجار.
الف- محفظه بدون تهویه کاملا محصور (TENV)
| محفظه بدون تهویه کاملا محصور (TENV) |
در برخی کاربردها، هوای اطراف موتور حاوی عناصر خورنده یا مضری است که می تواند به قسمت های داخلی موتور آسیب برساند. محفظه موتور بدون تهویه کاملاً محصور (TENV) جریان هوا را به داخل موتور محدود می کند، اما هوابند نیست. با این حال، یک درزگیر در نقطه ای که شفت از داخل محفظه عبور می کند از ورود آب، گرد و غبار و سایر مواد خارجی به موتور در امتداد شفت جلوگیری می کند.
اکثر موتورهای TENV اسب بخار کسری هستند. با این حال، موتورهای TENV اسب بخار یکپارچه برای کاربردهای خاص استفاده می شود. عدم وجود منافذ تهویه به این معنی است که تمام گرما از داخل موتور باید از طریق محفظه توسط رسانش پخش شود. این موتورهای TENV اسب بخاری بزرگتر دارای محفظه ای هستند که به شدت آجدار است تا گرما را سریعتر دفع کند. موتورهای TENV را می توان در داخل یا خارج از منزل استفاده کرد.
ب- محفظه کاملاً محصور شده با فن خنک کننده (TEFC)
| محفظه کاملاً محصور شده با فن خنک کننده (TEFC) |
یک موتور کاملاً محصور با فن خنک کننده (TEFC) شبیه موتور TENV است، اما دارای یک فن خارجی است که در مقابل انتهای محرک موتور نصب شده است. فن برای خنک کردن بیشتر، هوا را روی قسمت بیرونی موتور می دمد. فن توسط یک کفن پوشانده شده است تا از دست زدن به آن جلوگیری شود. موتورهای TEFC را می توان در محیط های کثیف، مرطوب یا با خورندگی خفیف استفاده کرد.
ج- محفظه ضد انفجار (XP)
| محفظه ضد انفجار (XP) |
- کاربردهای وظایف خطرناک معمولاً در صنایع شیمیایی، معدن، ریخته گری، خمیر و کاغذ، مدیریت پسماند و صنایع پتروشیمی یافت می شود. در این کاربردها، موتورها باید از سخت ترین استانداردهای ایمنی برای حفاظت از جان، ماشین آلات و محیط زیست پیروی کنند. این اغلب نیاز به استفاده از موتورهای ضد انفجار (XP) دارد.
- موتور XP از نظر ظاهری شبیه به موتور TEFC است، با این حال، بیشتر محفظه های XP چدنی هستند.
- مکان های بخش I معمولاً دارای مواد خطرناک موجود در جو هستند.
- مکان‌های بخش دوم ممکن است در شرایط غیرعادی دارای مواد خطرناکی در جو باشند.
- مکان هایی که به عنوان خطرناک تعریف می شوند، بیشتر توسط کلاس و گروه خطر تعریف می شوند. مثلا،
– کلاس I، گروه های A تا D دارای گاز یا بخار هستند.
– کلاس II، گروه های E، F و G دارای گرد و غبار قابل اشتعال مانند گرد و غبار کک یا دانه هستند.
– کلاس III به گروه تقسیم نمی شود. این کلاس شامل الیاف و پرزهای قابل اشتعال است.
2- استاتور
| استاتور |
استاتور موتور از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
الف- هسته استاتور
استاتور قسمت ثابت مدار الکترومغناطیسی موتور است. استاتور مدار الکتریکی است که به عنوان آهنربای الکتریکی عمل می کند. هسته استاتور از ورقه های فلزی نازک زیادی تشکیل شده است که لامینیت نامیده می شوند. لمینیت ها برای کاهش تلفات انرژی که در صورت استفاده از یک هسته جامد به وجود می آید، استفاده می شوند.
ب- استاتور (سیم پیچی)
لایه های استاتور در کنار هم چیده شده و یک استوانه توخالی را تشکیل می دهند. سیم پیچ های سیم عایق شده در شکاف های هسته استاتور وارد می شوند.
هنگامی که موتور مونتاژ شده در حال کار است، سیم پیچ های استاتور مستقیماً به منبع برق متصل می شوند. هر گروه از سیم پیچ ها، همراه با هسته فولادی که اطراف آن را احاطه کرده است، با اعمال جریان به یک آهنربای الکتریکی تبدیل می شود. الکترومغناطیس اصل اساسی پشت کار موتور است.
3- روتور
| روتور |
روتور قسمت دوار مدار الکترومغناطیسی موتور است. میدان مغناطیسی از استاتور یک میدان مغناطیسی مخالف را به روتور القا می کند که باعث می شود روتور از میدان استاتور دور شود.
انواع روتورهای زیادی مانند روتور قفس سنجابی و روتور زخمی وجود دارد که بعدا توضیح داده خواهد شد.
4- بلبرینگ
بلبرینگ‌هایی که روی شفت نصب شده‌اند، روتور را پشتیبانی می‌کنند و اجازه می‌دهند بچرخد. همه بلبرینگ ها برای هر کاربرد مناسب نیستند. یک بلبرینگ همه منظوره جهانی وجود ندارد. انتخاب چیدمان بلبرینگ بر اساس ویژگی های زیر است:
- ظرفیت حمل بار در جهت محوری و شعاعی.
- بیش از حد سرعت و مدت زمان.
- سرعت چرخش.
- تحمل زندگی.
اندازه یاتاقان مورد استفاده در ابتدا بر اساس ظرفیت تحمل بار آن، در رابطه با باری که قرار است حمل شود و الزامات مربوط به عمر و قابلیت اطمینان آن انتخاب می شود.
عوامل دیگری نیز باید در نظر گرفته شوند، مانند دمای کارکرد، شرایط محیطی کثیف و گرد و غبار، و ارتعاشات و شوک های موثر بر یاتاقان ها در شرایط کار و استراحت.
انواع بلبرینگ:
انواع مختلفی از یاتاقان ها در بازار وجود دارد که هر کدام ویژگی ها و کاربردهای متفاوتی دارند که این انواع به شرح زیر است:
الف- بلبرینگ های شیار عمیق.
بلبرینگ های شیار عمیق رایج ترین نوع بلبرینگ هستند و می توانند بارهای شعاعی و رانشی را تحمل کنند. به دلیل گشتاور اصطکاک پایینی که دارند، برای سرعت های بالا مناسب هستند.
در یک بلبرینگ، بار از مسابقه بیرونی به توپ و از توپ به مسابقه داخلی منتقل می شود.
از آنجایی که توپ یک کره است، فقط در یک نقطه بسیار کوچک با مسابقه درونی و بیرونی تماس می گیرد که به چرخش بسیار نرم کمک می کند. این همچنین به این معنی است که سطح تماس زیادی برای نگه داشتن بار وجود ندارد، بنابراین اگر بلبرینگ بیش از حد بارگذاری شود، توپ ها می توانند تغییر شکل دهند و یاتاقان را خراب کنند.
ب- رولبرینگ استوانه ای
این رولبرینگ ها در کاربردهایی استفاده می شوند که باید بارهای شعاعی سنگین را تحمل کنند. در یاتاقان غلتکی، غلتک یک استوانه است، بنابراین تماس بین نژاد داخلی و خارجی یک نقطه نیست، بلکه یک خط است. این امر بار را در یک منطقه بزرگتر پخش می کند و به یاتاقان اجازه می دهد تا بارهای شعاعی بسیار بیشتری را نسبت به یاتاقان توپ تحمل کند.
با این حال، این نوع بلبرینگ برای تحمل بارهای رانش زیادی طراحی نشده است.
ج- بلبرینگ تماس زاویه ای
بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای در حلقه‌های داخلی و خارجی دارای مسیرهایی هستند که نسبت به یکدیگر در جهت محور یاتاقان جابه‌جا می‌شوند. این بدان معنی است که آنها برای تطبیق بارهای ترکیبی مانند بارهای شعاعی و محوری همزمان در ماشین های عمودی مناسب هستند.
د- رولبرینگ کروی رانش
در یاتاقان‌های رانش کروی، بار با زاویه‌ای نسبت به محور بلبرینگ از یک مسیر به مسیر دیگر منتقل می‌شود. آنها علاوه بر اعمال بارهای شعاعی کوچک به طور همزمان برای تحمل بارهای محوری بالا مناسب هستند. یاتاقان‌های رانش کروی غلتکی نیز خود تراز هستند.
E- بلبرینگ آستین
یاتاقان های آستین دارای قطعات متحرک نیستند، آنها به یک لایه نازک روغن متکی هستند تا اصطکاک را کاهش دهند و به شفت موتور اجازه چرخش آزادانه را می دهند. این فیلم روغن برای عمر یاتاقان آستین بسیار مهم است.
هنگامی که به درستی روغن کاری شود، در واقع هیچ تماس فیزیکی بین یاتاقان و شفت وجود ندارد. اگر به دلایلی لایه روغن خراب شود، تماس فلز به فلز بین شفت و یاتاقان باعث می شود که یاتاقان خیلی سریع فرسوده شود و به زودی از کار بیفتد یاتاقان
های آستین معمولاً به دلیل عملکرد نسبتاً بی صدا و هزینه کمتر در مقایسه با توپ انتخاب می شوند. بلبرینگ ها
یاتاقان های آستین را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:
الف- یاتاقان های آستین دار فلنجی برای ماشین هایی با ارتفاع شفت تا 1120 میلی متر استفاده می شود. ماشین‌هایی که دارای یاتاقان‌های این نوع هستند سریع و آسان تراز می‌شوند. شکاف هوا بین استاتور و روتور از کارخانه تنظیم شده است و نیازی به تنظیم بیشتر در محل در هنگام نصب ندارد.
ب- بلبرینگ های آستین سوار بر روی پایه نصب می شوند. پایه را می توان در قاب استاتور ادغام کرد یا به طور جداگانه نصب کرد. اگر با قاب استاتور ادغام شود آسان و سریع تراز می شود.
5- جعبه لوله
| جعبه لوله |
نقطه اتصال برق به سیم پیچ های استاتور موتور.
6- پیچ چشمی
| پیچ چشمی |
برای بلند کردن موتورهای سنگین با بالابر یا جرثقیل برای جلوگیری از آسیب موتور استفاده می شود.
2- قطعات اصلی موتور DC:
| قطعات اصلی موتور DC |
قطعات اصلی برای موتورهای DC به شرح زیر است:
1- استاتور
استاتور سیم پیچ میدان و قطب را حمل می کند. استاتور همراه با روتور مدار مغناطیسی یا هسته دستگاه را تشکیل می دهد. این یک استوانه توخالی است.
2- روتور
سیم پیچ آرمیچر را حمل می کند. آرمیچر عضو حامل بار است. روتور به شکل استوانه ای است.
3- سیم پیچ آرمیچر
این سیم پیچ در میدان مغناطیسی تنظیم شده در سیم پیچ ثابت (فیلد سیم پیچ) می چرخد. این عضو حامل بار است که روی روتور نصب شده است. سیم پیچ آرمیچر یک سیم پیچ پیوسته است. یعنی آغاز و پایانی ندارد. از تعدادی سیم پیچ به صورت سری تشکیل شده است.
4- سیم پیچی میدان
این یک سیستم هیجان انگیز است که ممکن است یک سیم پیچ الکتریکی یا یک آهنربای دائمی باشد و روی استاتور قرار دارد.
توجه: موتورهای DC به طور کلی بر اساس نحوه اتصال سیم پیچ آرمیچر و میدان به منبع تغذیه DC طبقه بندی می شوند.
5- کموتاتور
| سیم پیچ کموتاتور |
سیم پیچ های روی آرمیچر از طریق کموتاتور که از تعدادی میله یا بخش های کموتاتور تشکیل شده است که از یکدیگر عایق شده اند، خاتمه یافته و به هم متصل می شوند. کموتاتور با روتور می چرخد و برای تصحیح ولتاژ القایی و جریان در آرمیچر که هر دو
برس AC 6 هستند عمل می کند.
| برس ها |
اینها فنر گرافیت کربنی هستند که برای سوار شدن بر روی کموتاتور بارگذاری می شوند و به عنوان رابط بین مدار خارجی و سیم پیچ آرمیچر عمل می کنند.
7- لهستانی
| لهستانی ها |
سیم پیچ میدان در قطب هایی قرار می گیرد که تعداد آنها با درجه بندی ولتاژ و جریان دستگاه تعیین می شود.
8- شکاف / دندان
برای پشتیبانی مکانیکی، محافظت در برابر سایش و عایق الکتریکی بیشتر، آسترهای شکاف نارسانا اغلب بین سیم پیچ ها و دیواره های شکاف قرار می گیرند. ماده مغناطیسی بین شکاف ها دندان نامیده می شود.
9- محفظه موتور
محفظه موتور از هسته آهنی، برس ها و یاتاقان ها پشتیبانی می کند.
در تاپیک بعدی انواع موتورهای الکتریکی را توضیح خواهم داد . پس لطفا دنبال کنید
توجه: این مباحث در مورد موتورها در این دوره EE-1: دوره طراحی برق مبتدی فقط مقدمه ای برای مبتدیان است تا اطلاعات اولیه کلی در مورد موتورها و پمپ ها به عنوان یک نوع بار قدرت را بدانند. اما در سایر سطوح دروس طراحی الکتریکی، محاسبات بار موتور و پمپ را به طور مفصل نشان خواهیم داد و توضیح خواهیم داد.