الکتروموتور سنکرون چیست و نحوه عملکرد آن ها چگونه است؟
موتور های سنکرون و آسنکرون از جمله انواع الکتروموتور های AC هستند که با جریان متناوب راه اندازی می شوند. این موتور ها از لحاظ مکانیزم فنی با یکدیگر متفاوت اند و کاربرد هریک متناسب نیاز کاربر متغیر است.
موتور سنکرون نوعی از موتور های الکتریکی هستند که سرعت روتور و میدان مغناطیسی استاتور با یکدیگر برابر است و با تغییر و یا کنترل سرعت هر یک، سرعت جزء دیگر نیز تغییر می کند. به دلیل سرعت یکسان روتور و استاتور در این موتور ها لغزشی وجود ندارد و تغییرات بار بر روی دور موتور تاثیر نمی گذارد.
در حقیقت استاتور در موتور سنکرون از یک منبع AC تغذیه کرده و یک میدان مغناطیسی با سرعت سنکرون که از رابطه زیر محاسبه می گردد، ایجاد می نماید و در عین حال روتور از منبع DC تغذیه می کند به همین خاطر به ماشین الکتریکی سنکرون، موتور های دو تحریکه (Doubly Excited) نیز می گویند.
N = NS = 120 f/P
در این رابطه Ns همان سرعت سنکرون یا سرعت چرخش روتور (بر حسب دور در دقیقه) است ، f فرکانس که موتور تغذیه می کند (بر حسب هرتز) و p تعداد قطب های استاتور می باشد.
راه اندازی موتور های سنکرون به جریان القائی روتور متکی نمی باشد. روتور دارای آهنربای دائمی و یا سیم پیچ های میدانی بوده و انرژی مورد نیاز آن از یک منبع خارجی تامین می گردد، در حالی سیم پیچ های استاتور یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد کرده و این جریان را به روتور القا می نماید و این گونه باعث ایجاد گشتاور و چرخش روتور و نهایتا جریان مکانیکی می گردد.
راهنمای کامل برای خرید انواع موتور ac و مدل ها و برند های آن کلیک کنید.
انواع مدل های موتور الکتریکی سنکرون
موتور های سنکرون متناسب با مکانیزم فنی و انواع روتور در مدل های مختلفی تولید و به کار گرفته می شوند. این مدل ها شامل موتور براشلس (بدون جاروبک)، موتور رلوکتانس و هیسترزیس می باشند که هریک بر اساس نیاز کاربر مورد استفاده قرار می گیرد.
همچنین هریک از این مدل ها متناسب با نوع برق مصرفی در دو سری تک فاز و سه فاز موجود است که از لحاظ ساختار ظاهری با یکدیگر مشابه اند و تفاوت آن ها در نحوه عملکرد وکاربرد آن هاست.
تفاوت موتور سنکرون تکفاز با سه فاز در چیست ؟
در موتور سنکرون تک فاز، استاتور و روتور از دو دسته سیم پیچ و یک منبع تغذیه تک فاز برای تامین ولتاژ مورد نیاز، استفاده می کنند و عبور جریان AC از این سیم پیچ یک میدان ضربانی ایجاد می گردد.
در حالی که در موتور های سنکرون سه فاز، تنها استاتور از سه دسته سیم پیچ سه فاز برای تامین انرژی بهره برده و منبع تغذیه سیم پیچ روتوراز استاتور و تحت تاثیر نیروی القائی الکترومغناطیس می باشد و عامل ایجاد چرخش، میدان دوار ایجاد شده در داخل استاتور است.
موتور های سنکرون تک فاز غالبا به دلیل طراحی ساده، ابعاد مناسب و توان متوسط، برای مصارف خانگی (ماشین تراش و…) و نیمه صنعتی (اره های برقی و…) از الکتروموتور کوچک تک فاز استفاده می شود.
در صورتی که انواع موتور سنکرون سه فاز به دلیل توان بالا، طراحی مستحکم و هزینه بهره وری مناسب در صنایع مختلفی مانند صنایع غذایی، دارویی، خودروسازی، کشاورزی، دریایی، نفت و گاز، معدن، فولاد و … کاربرد دارند.
براشلس موتور ها (Brushless Motors) چه نوعی از ماشین های الکتریکی هستند؟
موتور های براشلس گونه ای از موتور های سنکرون جریان متناوب است و مکانیزم آن ها بدین صورت است که سیم پیچ های درون موتور ثابت بوده و آهنربا می چرخد و توسط این چرخش، ولتاژ مورد نیاز به سیم پیچ منتقل می گردد.
به دلیل آنکه در انواع دیگر موتور های الکتریکی قطعه ای به نام جاروبک وظیفه انتقال ولتاژ درون موتور را بر عهده دارد و موتور های براشلس از این قطعه بی نیاز هستند، موتور های بدون جاروبک نیز می گویند.
این نوع موتور ها در ساختار های تک فاز، دو فاز، سه فاز، پنج فاز و… موجودند ولی پرکاربرد ترین نوع آن ها موتور براشلس سه فاز می باشد.
از مزایا موتور سنکرون براشلس می توان به کاهش میزان اصطکاک و حرارت موتور و نهایتا کاهش سایش قطعات (به دلیل عدم وجود براش)، عدم تولید جرقه و صدای کم اشاره کرد.
همچنین در مواردی همچون کشتی های هوایی، خودرو های پرنده، هواپیما های مدل، مولتی روتر ها، کواد کوپتر ها، ماشین های مسابقه ای، قایق موتوری و …. کاربرد گسترده ای دارند.
ماشین هیسترزیس (Hystersis Motors) چیست و چه کاربردی دارد؟
موتور هیسترزیس گونه ای از موتور سنکرون تک فاز است. این موتور دارای استاتور استوانه ای همراه با دو سیم پیچ اصلی وکمکی و روتور متشکل از مواد مغناطیسی و بدون سیم پیچ و دندانه می باشد.
عملکرد این موتور به گونه ای است که هنگام دریافت جریان AC توسط استاتور، میدان مغناطیسی دوار تشکیل شده و و ولتاژ ثانویه در روتور القا می گردد. پس از آن گشتاور جریان گردابی همراه با گشتاور هیسترزیس در روتور ایجاد می شود و باعث چرخش آن می گردد.
موتور های هیسترزیس در دستگاه های زمان بندی، ابزار ضبط و تولید صدا، ساعت برقی، چاپگر از راه دور و… کاربرد دارند. از مزایای موتور هیسترزیس می توان به عدم وجود لغزش در موتور به دلیل سیم پیچ نبودن روتور و همچنین میزان صدای تولیدی کم آن اشاره کرد. لذا راندمان، ضریب توان و گشتاور آن در سطح متوسط می باشد.
کاربرد موتور سنکرون آسنکرون synchronous در صنعت
موتور های سنکرون یا موتور های دو تحریکه به دلیل دارا بودن سرعت ثابت، لغزش و نوسانات کم در صنایع مختلفی که نیازمند دقت بالا می باشند کارایی گسترده ای دارند.
مواردی همچون ساعت، تایمر های آنالوگ، خمیرکوب ها، آسیاب سیمان، کمپرسور های هوا، دمنده ها، پمپ های گریز از مرکز، کارخانه نورد فلزی و … . همچنین به دلیل سوئیچ ساده و سریع از حالت موتور به ژنراتور از این موتور ها در تولید برق از توربین های بادی و آبی کوچک بکار گرفته می شود.
از دیگر کاربرد های الکتروموتور synchronous می توان به اصلاح ضریب توان (cosɸ، بار روی محور موتور از بین می رود و موتور بدون بار کار می کند)، تغییر فرکانس، تنظیم ولتاژ و موقعیت یابی (تعیین موقعیت دقیق خصوصا در علم رباتیک) نام برد.
ویژگی الکتروموتور رلوکتانس سنکرون (Reluctance Motors)
موتور های رلوکتانس سنکرون دارای سه جزء اصلی روتور، استاتور و سیم پیچی توزیع شده در شیار های استاتور می باشند و مکانیزم و کارکرد این موتور ها تحت تاثیر موقعیت روتور است.
بطوری که با تحریک سیم پیچ های تعبیه شده در استاتور، میدان دواری در شکاف هوایی موجود در روتور ایجاد می شود که با حرکت اولیه روتور، اختلاف القائی در محور های چرخش روتور به وجود می آید و این اختلاف باعث ایجاد گشتاور رلوکتانسی و نهایتا چرخش متناوب روتور می گردد.
موتور های رلوکتانسی دارای بازده و عملکرد مناسب و هزینه ساخت کمی هستند و کنترل آن ها نیز آسان است ولی از معایب آن می توان به ضریب توان و سرعت کارکرد پایین و همچنین ریپل گشتاور اشاره داشت که با استفاده از آهنربای دائم می توان این کاستی ها را کاهش داد.
عملکرد و مکانیزم الکتروموتور آسنکرون چگونه است؟
موتور های آسنکرون نوع دیگری از ماشین های جریان متناوب یا AC هستند که کاربردی ترین نوع آن ها نیز محسوب می شوند که قابلیت کارکرد به صورت موتور آسنکرون تک فاز و یا سه فاز را دارند.
در موتور های آسنکرون بر خلاف موتور سنکرون، سرعت چرخش روتور و استاتور برابر نمی باشد و همین تفاوت بین سرعت چرخش شفت و میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط استاتور، موجب چرخش موتور می گردد.
همچنین راه اندازی موتور های سنکرون تنها با انتقال جریان الکتریکی به استاتور انجام می شود و نیازی به تامین منبع تغذیه خارجی و اضافی برای راه اندازی روتور نیست و روتور تحت القای الکترومغناطیسی به چرخش در می آید. به همین دلیل به موتور های آسنکرون، موتور القائی نیز می گویند.
موتور القائی متناسب با نوع روتور در دو مدل روتور قفس سنجابی و روتور سیم پیچی شده تقسیم می گردند که هریک دارای کاربرد و عملکردی متمایز می باشند. عمده ترین کاربرد این ماشین ها در پمپ ها، فن گریز از مرکز، کارخانه کاغذسازی و نساجی، کمپرسور و بالابر ها و… هستند.
ساختار و عملکرد موتور Asynchronous قفس سنجابی (قفسی)
موتور های قفس سنجابی نوعی از ماشین های آسنکرون هستند. شکل ظاهری روتور در این موتور به صورت استوانه ایست که بر روی یک محور سوار شده است. این استوانه دارای شیار های طولی بوده که با فواصل عمقی یکسانی از یکدیگر قرار گرفته اند.
درون این شیار ها میله های آلمینیومی و یا مسی که به عنوان هادی جریان شناخته می شوند و دارای شکل مستطیلی و یا گرد (یا هر دو) و به صورت مورب هستند، پر می شوند.
همچنین این شیار ها در ابتدا و انتهای روتور به یکدیگر متصل هستند و شکل ظاهری مشابه یک قفس سنجاب را به خود اختصاص می دهند که به همین دلیل به این موتور ها قفس سنجابی (Squirrel-cage rotor) یا قفسه ای می گویند.
از مزایای این موتورها می توان به قیمت مناسب، استفاده آسان، سرعت گردش ثابت در بار های مختلف، ضریب قدرت بالا، عدم لرزش و یا قفل شدن محور در لحظه استارت موتور و… نام برد. ولی حساسیت به تغییرات ولتاژ، گشتاور پایین و کاهش ضریب قدرت در هنگام کاهش بار این موتور را می توان از معایب آن ها دانست.
معرفی موتور القائی روتور سیم پیچی شده و مقایسه آن با قفس سنجابی
در این موتور ها به جای قرارگیری میله در روتور، روتور موتور سیم پیچی می شود. هر یک از این سیم پیچ ها از طریق جاروبک (وظیفه انتقال جریان به روتور و هدایت به خارج از موتور را برعهده دارد) به حلقه های لغزنده متصل می شوند.
لذا با افزودن یک مقاومت خارجی در مدار، باعث ایجاد یک گشتاور در روتور و نهایتا چرخش آن می شود. تفاوت موتور های قفس سنجابی و روتور سیم پیچی شده در مقاومت روتور آن هاست.
در موتور های قفسه ای به دلیل آنکه میله های روتور در ابتدا انتها اتصال کوتاه شده اند، در هنگام استارت روتور شار زیادی را برای مغناطیس شدن به خود جذب می کند که باعث بالا رفتن جریان موتور و کاهش گشتاور می گردد. به همین دلیل طراحی روتور های سیم پیچی شده این مشکل را برطرف کرده است.
از دیگر مزایای ماشین ها، امکان استارت های پشت سر هم، قابلیت تنظیم استارت موتور، حداکثر بودن گشتاور در لحظه استارت و…. اشاره کرد.
4 تفاوت اساسی ماشین های سنکرون و آسنکرون Asynchronous و synchronous را بدانید
- در موتور سنکرون به دلیل یکسان بودن سرعت استاتور و روتور لغزشی وجود ندارد در صورتی که این لغزش در موتور القائی مشهود است.
- به منظور راه اندازی موتور سنکرون به یک منبع تغذیه اضافی برای چرخش روتور نیاز است ولی در موتور های آسنکرون خیر. به همین دلیل راه اندازی موتور القائی آسان تر است.
- با افزایش بار سرعت موتور در سنکرون ثابت است ولی در آسنکرون با افزایش بار، سرعت کاهش می یابد.
- هزینه تعمیر و نگه داری موتور سنکرون به نسبت از ماشین آسنکرون بیشتر است.
به منظور دریافت مشاوره، آگاهی از لیست قیمت و سفارش محصولات با مشاورین و کارشناسان شرکت گذرگاه صنعت و تجارت ایرانیان تماس حاصل فرمایید.
89 200 888 –021
فکس : 15 230 888 –021
در اسرع وقت پاسخگو هستیم.