الکتروموتور یونیورسال چیست و چگونه کار می کند؟

یک نوع الكتروموتور وجود دارد كه هم با برق مستقیم كار می‌كند و هم با برق متناوب تک فاز، این نوع موتور را الکتروموتور یونیورسال می‌گویند. نقشه زیر اتصال موتور یونیور سال به‌طریقه (باركهازن) را نشان می‌دهد. تنظیم دور به‌وسیله مقاومت تقسیم كننده ولتاژ است.

الكتروموتورهای سنكرون، آسنكرون و شیوه‌ های مختلف راه‌اندازی آنها

به‌طور كلی الكتروموتورهای جریان متناوب به دو گروه زیر تقسیم می‌شوند:
1- الكتروموتورهای سنكرون
2- الكتروموتورهای آسنكرون كه هم در قالب ۳ فاز و هم تک فاز وجود دارد .

الكتروموتورهای سنكرون

الكتروموتورهای سنكرون معمولاً دارای دور ثابت هستند و به‌همین جهت به آنها سنكرون (هم سرعت) می‌گویند. به‌عبارت دیگر در موقع كار و روشن‌بودن دور عملی روتور و در دورانی حوزه مغناطیسی استاتور (كه به‌چشم دیده نمی‌شود) با هم برابرند و اختلافی بین دوره‌ها وجود نخواهد داشت به‌همین خاطر از این نوع موتورها بیشتر در ساعت‌های برقی بكار برده می‌شوند كه سنجش زمان باید ثابت باشد.

به‌طور كلی ساختمان موتورهای سنكرون دارای قسمت‌های زیر است:
1- استاتور
2- روتور
3- پوسته و یاتاقان‌ها (یا بلبرینگ‌ها)

روتور این الكتروموتورها دارای قطب‌های سیم‌پیچی است كه در زمان كار باید برق مستقیم به آنها وصل شود و طرز راه‌اندازی آنها بدین‌صورت است كه ابتدا برق استاتور وصل می‌شود و همزمان به‌وسیله محرک (در قدیم به‌وسیله محرک خارجی بود ولی اكنون به‌صورت استارت راه‌انداز وجود دارد) روتور آن به گردش درآورده می‌شود. هنگامی‌كه دو روتور نزدیک به‌حد نامی می‌شود برق جریان مستقیم به قطب‌های روتور وصل می‌شود و در این‌موقع محرک را از آن جدا می‌كنند، به این‌ترتیب موتور به‌طور یكنواخت و با دور ثابت به گردش خود ادامه می‌دهد. بنابراین متوجه می‌شویم كه موتورهای سنكرون به دو نوع برق متناوب و مستقیم احتیاج دارند و از این بابت در صنعت مقرون‌به‌صرفه نیستند

و اما مزایا و معایب الكتروموتورهای سنكرون به شرح زیر است:

مزایای الکتروموتورهای سنکرون

1- ضریب توان خوب
2- بازده یا راندمان خوب
3- تا حدی بیش از نرمال می‌شود از آن بار گرفت.
4- در مقابل تغییر فشار الكتریكی حساس نیست.

معایب الکتروموتورهای سنکرون

1- خودبه‌خود به راه نمی‌افتد.
2- روتور آن احتیاج به برق دیگری (مستقیم) دارد.
3- سرعت آن قابل تنظیم نیست.
4- در اضافه بار زیاد از كار می‌افتد.

در موتورهای سنكرون چنانچه تحریک روتور كمترازحد معمول (نامی) شود. موتور یک جریان بی وات و ناپدیدی از شبكه می‌گیرد و ضریب قدرت یا كسینوس فی cosQ آن كم می‌شود؛ ولی اگر تحریک روتور بیش‌ازحد معمول یا نامی شود در این صورت موتور یکجریان بی وات و ناپدیدی به شبكه می‌دهد و ضریب توان شبكه را نیز بهتر می‌كند. توجه شود كه بارهای سلفی یا اندكتیویته ضریب توان شبكه را كم می‌كنند. علت اینكه موتور سنكرون به‌منزله خازن عمل می‌کند، در لحظه‌ای است كه تحریک روتور آن بیشترازحد معمول و نامی می‌شود و ضریب توان شبكه را بهتر می‌كند.
موتورهای سنكرون را چنانچه استارت راه‌انداز نداشته باشند به هر جهتی كه به‌وسیله محرک اولیه بچرخانیم در همان جهت شروع بكار می‌كنند.

الكتروموتورهای سنكرون هم در قالب ۳ فاز وجود دارد و هم تک فاز.

الكتروموتورهای آسنكرون

الكتروموتورهای آسنكرون (غیر هم سرعت) ۲ نوع هستند:
1- الكتروموتورهای آسنكرون با روتور اتصال كوتاه (قفس سنجابی) كه به روتور كیج هم معروف هستند.
2- الكتورموتورهای آسنكرون با روتور سیم‌پیچی شده با مقدار كمی تفاوت نسبت به روتور سنكرون كه به موتورهای روتور فازی معروف هستند.

ساختمان موتورهای آسنكرون مشابه سنكرون بوده بااین تفاوت كه روتور سنكرون دارای قطب‌های سیم‌پیچی شده است كه در هنگام كار به برق مستقیم وصل می‌شود ولی روتور موتور آسنكرون یا حالت اتصال كوتاه به‌وسیله شمش‌های آلومینیومی و مسی دارد و یا روتور فازی است كه در هنگام كار لزوماً از طریق رینگ‌های لغزنده به جعبه مقاومت‌های خارجی وصل می‌شود. (برای كنترل مقدار دور نسبت به بار) الكتروموتورهای آسنكرون دارای لغزش هستند. یعنی همیشه دور عملی روتور از دور مغناطیسی نامی استاتور عقب می‌ماند و این عقب‌ماندگی تقریباً بین ۴٪ تا ۷٪ دور نامی است، به‌عبارت‌دیگر الكتروموتور آسنكرونی كه دارای دور نامی ۳۰۰۰ دور در دقیقه است در هنگام كار، دور عملی روتور آن ممكن است ۲۸۵۰ دور در دقیقه بشود، به‌همین‌خاطر به این نوع موتورها آسنكرون یا غیر هم‌سرعت می‌گویند. الكتروموتورهای آسنكرون هم به صورت سه فاز و هم به صورت تک فاز وجود دارند.

بدنیست گفته شود كه الكتروموتورها دارای ۲ نوع فركانس هستند .
1- فركانس استاتور كه از طریق برق شبكه به آن می‌رسد و در كشور ایران مقدار آن ۵۰ هرتز است.
2- فركانسی كه در روتور آن به‌وجود می‌آید و مقدارش بستگی به دور همان روتور دارد و معادله آن چنین است:

• فركانس روتور
• فركانس استاتور (شبكه)
• دور نامی استاتور (دور حوزه مغناطیسی)
• دور عملی روتور

بنابراینِ؛ چنانچه فركانس استاتور الكتروموتوری كه از شبكه برق می‌گیرد  ۵۰ هرتز باشد و دور نامی استاتور ۳۰۰۰ دور و دور عملی روتور ۲۸۵۰ دور در دقیقه باشند، فركانس روتور برابر است با:
پس فركانس روتور در حالت كار ۲.۵ هرتز در ثانیه می‌شود. البته باید توجه داشت، زمانی‌كه برق شبكه به استاتور وصل شده ولی هنوز روتور ثابت است و حركت نكرده، در همین لحظه فركانس‌های استاتور و روتور باهم برابرند.

راه اندازی الكتروموتورهای آسنكرون

الكتروموتورهای آسنكرون ۳ فاز به‌خاطر كاهش جریان به روش‌های مختلفی راه‌اندازی می‌شوند:

1- راه‌اندازی به‌صورت ستاره مثلث

2- راه اندازی به‌صورت قراردادن مقاومت در خط
3- راه‌اندازی روتور فازی و قراردادن مقاومت در مسیر روتور
4- راه‌اندازی رپولزیونی (موتورهای رپولزیونی كه از طریق جاروبک‌ها و سیم‌پیچی روتور جریان راه‌اندازی را كم می‌كنند).

راه‌اندازی الكتروموتورهای آسنكرون سه فاز به صورت ستاره مثلث: در این نوع راه‌اندازی، جریان راه‌اندازی (A1 دو برابر جریان نامی موتور (A2) است.) راه‌اندازی به‌طریقه ستاره مثلث معمولاً برای الكتروموتورهایی است كه قدرت آنها از  ۳Kw بیشتر است، كمتر از ۳kw را‌ه‌اندازی الكتروموتور آسنكرون سه فاز روتور فازی به‌صورت قراردادن مقاومت در مسیر روتور است.

جریان راه‌اندازی در این نوع موتورها ۲ برابر جریان نامی است یعنی:

• جریان نامی موتور
• جریان راه اندازی
• N = تعداد دور در دقیقه

چنانچه الكتروموتور آسنكرون سه فاز در زیر بار نامی راه‌انداز شود، منحنی آن طبق شكل زیر است. در این نوع راه‌اندازی جریان لحظه راه اندازی A1 ،۶ برابر جریان نامی A2 است .

اگر الكتروموتور آسنكرون سه فاز با بار سنگین راه‌اندازی شود در این نوع راه‌اندازی، جریان راه‌اندازی برابر است با جریان قطع‌كردن موتور، یعنی جریان كار معمولی موتور در زیر بار مساوی جریان راه‌اندازی است.

الكتروموتورهای آسنكرون در موقع راه‌اندازی و كار معمولی دارای افت ولتاژ هستند. بدین‌ معنی كه در موقع راه‌اندازی ۱۵٪ و در موقع كار معمولی ۳٪ افت ولتاژ دارند معمولاً جریان شروع به كار (جریان راه‌اندازی) الكتروموتورهای روتور فازی بیشتر از موتورهای قفس سنجابی است. روتور فازی ۷ برابر جریان نامی و قفس سنجابی ۶ برابر جریان نامی است. یادآوری می‌شود كه بعضی از الكتروموتورهای آسنكرون دارای ۲ مقدار دور است، یعنی فرضاً ۱۵۰۰ و ۳۰۰۰ دور در دقیقه، این نوع الكتروموتورها كه به موتورهای (دالاندر) معروف هستند دارای ۲ گروه سیم‌پیچی مربوط به هم در یک استاتور هستند كه یک بار به‌صورت مثلث با دور كمتر و یک بار به‌صورت ۲ ستاره با دور بیشتر اتصال می‌شوند، معمولاً موتور دالاندر به الكتروموتورهایی گفته می‌شود كه دور آنها یک به دو است، یعنی دور بیشتر آن برابر دور كمتر آن است، در غیر اینصورت موتورهای ۲ دور نامیده می‌شوند نه دالاندر كه دارای ۲ سیم‌پیچی مجزا بوده و دورهای آن ممكن است یک به دو نبوده بلكه مثلاً یک به چهار باشد.
شكل زیر سیم پیچ یک الكتروموتور دالاندر را نشان می‌دهد، اعداد كنار حروف تعداد و قطب‌ها را نشان می‌دهد. مثلاً ۸ قطب مثلث و ۴ قطب دو ستاره.