دستگاههای صنعتی

موتور های الکتریکی الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می کنند. قانون کلی این است که زمانی که یک ماده حامل جریان برق تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد از سوی میدان مغناطیسی نیرویی بر آن ماده وارد می شود. در این مقاله تفاوت بین موتور الکتریکی AC و DC را بررسی می‌کنیم.

در موتور های استوانه ای معمولی روتور به صورت دورانی می چرخد زیرا از فاصله معینی از روتور به آن نیروی پیچشی وارد می شود. هر دو نوع موتور الکتریکی AC و DC از سه بخش اصلی تشکیل شده اند. روتور که وظیفه آن تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است. استاتور که قسمت ثابت موتور است و وظیفه آن ایجاد میدان تحریک است.

تغذیه که وظیفه آن تأمین انرژی مورد نیاز برای تولید میدان های الکترومغناطیسی است. در این مقاله می خواهیم به بررسی موتورهای الکتریکی و تفاوت های آن ها با یکدیگر بپردازیم.

 موتور الکتریکی AC

استاتور الکتروموتور کایجلی AC دارای سیم پیچ هایی است که با جریان متناوب تغذیه می شوند و با استفاده از این جریان یک میدان مغناطیسی دوار تولید می کنند. روتور موتور الکتریکی AC درون سیم پیچ این موتور می چرخد و به شافت خروجی متصل می گردد و با چرخش مغناطیسی گشتاور تولید می کند.

به طور کلی دو نوع موتور الکتریکی AC وجود دارد که در هر کدام از آن ها از روتور متفاوتی استفاده شده است. نوع اول این موتور ها موتور حرکتی القایی نامیده می شوند که به موتور آسنکرون نیز معروف هستند.

یک موتور حرکتی القایی از میدان مغناطیسی که توسط جریان القایی در داخل روتور ایجاد می شود استفاده می کند. مزیتی که موتورهای AC بر موتورهای DC دارند این است که هزینه تعمیر و نگهداری آن ها بسیار کمتر است و برای راه اندازی و فعالیت به یک منبع DC احتیاج ندارند.

نوع دیگری از موتور الکتریکی AC که به آن موتور همزمان نیز گفته می شود. سرعت موتور همزمان همان سرعت چرخش میدان مغناطیسی است که توسط استاتور ایجاد شده است و در حال چرخش است. سرعت همگام همیشه کسری صحیح از فرکانس منبع انرژی است. سه نوع موتور همزمان وجود دارد که عبارتند از : موتورهای اکراه، موتور هیسترزیس و موتور آهنربای دائمی.

دوره آموزش سیم پیچی موتور های الکتریکی با 30 درصد تخفیف در آموزشگاه فنی پایتخت

 

موتور الکتریکی DC

موتور DC موتوری است که انرژی الکتریکی را به کمک یک آهنربا به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. چون این موتور از جریان برق مستقیم (Direct current) استفاده می کند به آن موتور DC می گویند. این احتمال وجود دارد که با گذشت زمان کموتاتور موتورهای DC فرسوده شود، به همین دلیل این موتورها به مراقبت و نگهداری بیشتری احتیاج دارند.

برای این که بفهمید عملکرد یک موتور DC چگونه است باید یک مدار الکتریکی ساده را در نظر بگیرید که انرژی مورد نیاز آن توسط یک باتری تأمین می شود. زمانی که جریان الکتریکی وارد مدار می شود در اطراف خود یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که باعث می شود آرمیچر به طور پیوسته به چرخش در بیاید. یک موتور DC از روتور یا سیم پیچ، میله های گرافیتی، کموتاتور و استاتور که یک آهنربای ثابت و نعل شکل است تشکیل شده است.

امروزه بیشتر موتورهای الکتریکی را از نوع DC می سازند تا توسط درایو های الکترونیکی صنعتی کنترل شوند. موتورهای برقی DC در بسیاری از برنامه های کاربردی در سرتا سر دنیا به کار برده می شوند مانند دستگاه های تولید کاغذ و ماشین آلات نورد آسیاب فولادی. به علت این که در موتورهای DC بین کموتاتورها جرقه ایجاد می شود در محیط های قابل اشتعال از این موتورها استفاده نمی شود.

 

فرق موتور الکتریکی AC با DC چیست؟

موتور های AC همان گونه که از نامشان پیدا است به جریان متناوب (Alternative current) برای تولید میدان الکترومغناطیسی احتیاج دارند در حالی که موتور های DC از جریان مستقیم برای این منظور استفاده می کنند.
تفاوت دیگر این است که فرکانس تغذیه موتور DC صفر است در حالی که موتور AC با فرکانس 50 هرتز تغذیه می شود.
موتور های DC معمولاً در جایی استفاده می شوند که سرعت موتور نیاز به کنترل بیرونی دارد. این در حالی است که موتورهای AC در برنامه هایی که عملکرد انرژی را در مدت زمانی طولانی جستجو و بررسی می کنند مورد استفاده قرار می گیرند.
نکته دیگر در هنگام خرید موتور الکتریکی این است که همه موتورهای الکتریکی DC تک فاز هستند اما موتورهای AC می توانند تک فاز یا سه فاز باشند.
هر دو موتور AC و DC از اصل استفاده از سیم پیچ آرماتور و میدان مغناطیسی استفاده می کنند با این تفاوت که در موتور های DC آرماتور می چرخد ولی میدان مغناطیسی نمی چرخد. این نکته در موتورهای AC برعکس است یعنی آرماتور نمی چرخد اما میدان مغناطیسی دائماً در چرخش است.

در مواقعی که درباره تعمیر و نگهداری از موتور الکتریکی نگرانی وجود دارد از موتورهای AC استفاده می شود زیرا همان طور که قبلاً گفته شد موتورهای DC به مراقبت و تعمیر بیشتری احتیاج دارند.
در کارهایی که به سرعت ثابت با راه اندازی بار های سنگین احتیاج داریم موتورهای AC بهتر از موتورهای DC هستند.

موتورهای AC دارای یک کنترل کننده هستند و استفاده و نگهداری از آن ها ارزان تر و مقرون به صرفه تر است در حالی که موتور های DC از اجزای متحرک زیادی تشکیل شده اند که جایگزین کردن آن ها هزینه زیادی دارد.
میدان های چرخشی موتورهای AC و DC با همدیگر تفاوت دارد. در موتور های AC میدان مغناطیسی به دلیل چرخیدن جریان های متناوب و متقارنی که پشت سر هم قرار دارند دائماً می چرخد. این چرخش میدان مغناطیسی به علت سرعت تغییر AC است. این در حالی است که در موتورهای DC چرخش میدان مغناطیسی با تغییر کردن ولتاژ ثابت و مکان واقعی کویل متصل شده امکان پذیر است.
روش کنترل سرعت موتورهای DC و AC نیز متفاوت است. سرعت موتورهای AC می تواند تا زمانی که سرعت جریان متناوب تغییر می کند تغییر کند اما در موتور های DC سرعت فقط زمانی تغییر می کند که سرعت روتور تغییر کند. در این موتورها سرعت روتور متناسب با ولتاژ است، پس با تغییر ولتاژ می توان سرعت موتور را تغییر داد.

نحوه تولید گشتاور در موتور های AC و DC متفاوت است. در موتورهای القایی AC میدان چرخشی استاتور و میدان مغناطیسی چرخشی روتور برای تولید گشتاور با همدیگر تعامل دارند و سرعت های روتور و میدان مغناطیسی با یکدیگر همگام است. در موتور های DC هم میدان مغناطیسی روتور و میدان مغناطیسی استاتور برای تولید گشتاور با همدیگر تعامل دارند اما در حین چرخش میدان مغناطیسی آرماتور ثابت است.
با توجه به تفاوت هایی که درباره آن ها توضیح داده شد می توان نتیجه گرفت که محرک های موتور های AC و DC، همچنین عملکرد و کاربرد های آنان با همدیگر کاملاً متفاوت است.

 

مزایا و معایب موتور های آسنکرون یا AC

مزایا

• این موتورها ارزان قیمت هستند.
• موتورهای آسنکرون استهلاک پایینی دارند و هزینه تعمیر و نگهداری از آن ها کمتر است.
• راه اندازی و کنترل موتور های AC آسان تر است.
• اگر این موتورها را با استفاده از اینورتر کنترل کنند هزینه کمی به دنبال خواهد داشت.
• مهمترین مزیت موتور های AC یا القایی این است که

معایب

• دقت کنترل سرعت این موتورها پایین است.
• گشتاوری که تولید می کنند یکنواخت نیست.
• به علت این که سرعت روتور موتورهای AC با میدان دوار برابر نیست نمی توانند موقعیت را کنترل کنند.
• تلفات این موتورها زیاد و راندمان آن ها پایین است.
• مزایا و معایب موتور الکتریکی DC

مزایا موتورهای DC

• موتورهای DC در کنترل سرعت دقت قابل قبولی دارند.

• طراحی موتورهای DC ساده و قابل فهم است.
• امکان کنترل سرعت آن ها ساده است و با تغییر ولتاژ انجام می شود.
• امکان کنترل گشتاور آن ها ساده است و با تغییر جریان انجام می شود.
• گشتاور وسیع و یکنواختی تولید می کنند.
• کنترل و راه اندازی این موتورها آسان است.
• موتورهای DC در سرعت های پایین گشتاور مناسبی ایجاد می کنند.
• برای این موتورها امکان کنترل مستقل دور از گشتاور وجود دارد.

معایب

• به علت این که موتورهای DC دارای کموتاتور و جاروبک هستند استهلاک بالایی دارند و هزینه های ناشی از نگهداری و تعمیرشان زیاد است.
• موتورهای DC که قدرت بالایی دارند دارای ابعاد بسیار بزرگی هستند.
• این موتور ها نسبت به موتورهای AC قیمت بالایی دارند.
• این موتورها برای راه اندازی به جریان برق مستقیم احتیاج دارند.
• پاسخ سرعت موتورهای DC چندان قابل قبول نیست.
• راندمان این موتورها نسبتاً پایین است.

 

منبع