قوی‌ترین انواع الکتروموتور که در صنعت هم به طور گسترده‌تری استفاده می‌شود، الکتروموتور سه‌فاز است. الکتروموتورهای سه‌فاز به‌عنوان موتورهای ناهم‌زمان نیز شناخته شده‌اند و وظیفه تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی را برعهده دارند. در این مقاله، همراه ما باشید تا با الکتروموتور سه‌فاز چیست، انواع الکتروموتور سه‌فاز، مزایا و معایبشان آشنا شده و همچنین کاربردهای الکتروموتور سه‌فاز را بررسی کنیم.
الکتروموتور سه فاز
این الکتروموتورها با برق سه‌فاز کار می‌کنند. ازآنجا که الکتروموتورهای تک‌فاز به‌وسیله برق تک‌فاز راه‌اندازی می‌شوند، ولی الکتروموتور سه‌فاز با ایجاد میدان مغناطیسی از اختلاف فاز بین سه‌فاز تغذیه کمک می‌گیرند. از الکتروموتورهای سه‌فاز برای کارهایی که نیاز به قدرت بیشتری دارند، استفاده می‌کنند.
الکتروموتورهای سه‌فاز از بخش‌های مختلفی به نام استاتور، روتور تشکیل شده‌اند. بخش استاتور ثابت بوده و حرکتی ندارد و میدان مغناطیسی تولید می‌کند. اما بخش روتور داخل استاتور قرار گرفته و متحرک است. روتور از کلاف‌های مسی درست شده و در میدان مغناطیسی استاتور شروع به حرکت می‌کند.
الکتروموتورهای سه‌فاز به‌صورت دورانی یا دوار و به‌صورت خطی تولید می‌شوند. دستگاه‌های تولید بسیاری از دورانی استفاده می‌کنند، اما در برخی مصارف از مدل‌های خطی نیز استفاده می‌شود.
ویژگی های الکتروموتور سه فاز
الکتروموتورهای سه‌فاز به این صورت کار می‌کنند که با ایجاد میدان مغناطیسی توسط استاتور، روتور به گردش درمی‌آید. برای این کار از سیم‌پیچی‌های مسی استفاده می‌شود. زمانی که جریان الکتریکی وارد شد، روتور در جهت میدان مغناطیسی چرخیده و موتور نیز حرکت می‌کند.
الکتروموتور سه‌فاز از سه‌فاز R، S و T برای عملکرد استفاده می‌کند، به همین دلیل می‌تواند توان بیشتری نسبت به الکتروموتور تک‌فاز ایجاد کند. چنین الکتروموتورهایی را از توان‌های بسیار پایین تا بسیار بالا تولید می‌کنند و اکثر آنها از نوع قفس سنجابی هستند. همچنین از این الکتروموتورها در صنعت و ساخت ماشین‌آلات استفاده می‌شود. دستگاه میکسر پودر یکی از نمونه‌های استفاده الکتروموتورهای سه‌فاز در ماشین‌آلات بسته‌بندی است. امروزه درایو الکتروموتورهای سه‌فاز برای مواردی از جمله جهت کنترل سرعت، جهت کنترل گشتاور، جهت کنترل موقعیت، حرکت آرام، بار افزایشی و پیکربندی‌های سفارشی طراحی می‌شوند.
انواع الکتروموتور سه فاز
الکتروموتورهای سه‌فاز به دلیل اینکه کاربردهای خاصی دارند در مدل‌های مختلفی مانند الکتروموتور سه‌فاز DC، الکتروموتور AC، الکتروموتور سه‌فاز یونیورسال، موتورهای القایی، الکتروموتور سه‌فاز پله‌ای و موتورهای خطی تولید می‌شوند. در ادامه به تعریف مختصر دو مورد از انواع الکتروموتورهای سه‌فاز می‌پردازیم
الکتروموتورهای سه‌فاز القایی: این الکتروموتور به دودسته سنکرون و آسنکرون تقسیم می‌شوند. یکی از عوامل تأثیرگذار بر روی سرعت و گشتاور الکتروموتورهای آسنکرون مقدار بار است. در الکتروموتورهای سه‌فاز آسنکرون سرعت چرخش میدان دوار استاتور با سرعت چرخش روتور به یک اندازه نیست. از این الکتروموتورها به دلیل ساختار ساده‌شان در صنایع استفاده می‌کنند. برعکس در الکتروموتورهای سه‌فاز سنکرون سرعت چرخش روتور با گشتاور میدان مغناطیسی استاتور برابر است و برای این همسو شدن سرعت، از یک آهنربای دائم کار استفاده می‌کنند. این الکتروموتورها دارای سرعت و گشتاور ثابتی هستند.
الکتروموتورهای AC: این الکتروموتورها با برق شهری کار می‌کنند و در صنایع، کشاورزی، تجهیزات حمل‌ونقل از آنها استفاده می‌شود. الکتروموتورهای AC دارای ویژگی‌هایی ازجمله استهلاک پایین، مقرون‌به‌صرفه، تعمیرات کم و آسان هستند.
الکتروموتورهای سه‌فاز DC: الکتروموتورهای جریان مستقیم بسیار ساده طراحی و ساخته شده‌اند. از کاربردهای موتورهای DC می‌توان به ربات‌ها، اسباب‌بازی، برخی از پمپ‌ها و جرثقیل‌ها اشاره کرد. الکتروموتورهای DC دارای ویژگی‌هایی ازجمله اتلاف انرژی، راندمان پایین، تعمیر مستمر و گران‌تر هستند.
ساختار الکتروموتور سه فاز
- استاتور الکتروموتور سه‌فاز: استاتور این الکتروموتور از یک سری ورقه‌های فولادی آلیاژی تشکیل شده که یک استوانه توخالی را به وجود آورده‌اند. استاتور الکتروموتور سه‌فاز را به منبع AC سه‌فاز وصل کنید. سیم‌پیچ استاتور زمانی که منبع تغذیه سه‌فاز به آن متصل شود، میدان مغناطیسی دوار ایجاد می‌کند. در ماشین‌های القایی به دلیل اینکه تلفات هیسترزیس رخ می‌دهد، جنس هسته باید از فولاد الکتریکی با پسماند کم انتخاب شود تا تلفات هیسترزیس ماشین به حداقل ممکن برسد. همچنین برای کاهش تلفات فوکو نیز از روش ورق ورق کردن هسته بهره می‌گیرند. ابعاد هسته استاتور به‌گونه‌ای است که به‌راحتی در بدنه فولادی، چدنی یا آلومینیومی استاتور محکم می‌شود. این بدنه به‌صورت پره‌دار ساخته شده تا برای تهویه بهتر، سطح تماس بیشتری با هوای محیط خود داشته باشد. در موتورهای سنگین که جابه‌جایی آن برای افراد میسر نیست، یک قلاب در بالای بدنه ماشین پیش‌بینی می‌شود که بتوان با جرثقیل آن را جابه‌جا کرد.
- روتور الکتروموتور سه‌فاز: روتور این موتورها از هسته استوانه‌ای چندلایه با شکافه‌ای موازی تشکیل شده است که قادر است هادی‌ها را حمل کند. هادی‌ها میله‌های مسی یا آلومینیومی هستند که در هر شکاف نصب‌شده و توسط حلقه‌های انتهایی اتصال کوتاه می‌شوند. شیار‌ها دقیقاً به‌موازات محور شفت ساخته نشده و شکاف‌ها نیز کمی کج هستند. این ساختار صدای میدان مغناطیسی را کاهش داده و می‌تواند از توقف موتور جلوگیری کند. انواع روتور الکتروموتور سه‌فاز شامل روتور سیم‌پیچی و روتور قفس سنجابی است. روتور قفس سنجابی نیز مانند استاتور از ورقه‌های نازک فلزی تشکیل شده‌اند که در کنار یکدیگر بدنه اصلی روتور را تشکیل می‌دهند. در استاتور از سیم‌پیچی‌های مسی استفاده شده؛ اما در شیارهای هسته روتور، میله‌هایی از جنس آلیاژ آلومینیوم قرار داده شده است. این میله‌ها مسیری بسته قفس شکل با مقاومت کم قرار داده می‌شود که نقش سیم‌پیچ را دارند.
این میله‌ها یک مسیر بسته قفس شکل با مقاومت کم به وجود می‌آورند که نقش سیم‌پیچ رو دارند. پرکاربردترین نوع روتور، مدل قفس سنجابی آن است که به علت ساختار محکم، کاربردی و ساده در اکثر الکتروموتورها به کار می‌رود.
- محفظه الکتروموتور سه‌فاز: با نگه‌داشتن محفظه موتور روتور به‌وسیله شافت بر روی مجموعه‌ای از یاتاقان‌ها، اصطکاک شافت چرخان را کاهش می‌یابد. محفظه الکتروموتور سه‌فاز درپوش‌های انتهایی دارد که پایه‌های بلبرینگ را نگه داشته و یک فن را به شفت متصل می‌کند که هنگام چرخش شافت موتور می‌چرخد. فن از خارج محفظه، هوای محیط را می‌کشد و از طریق روتور و استاتور هوا را مجبور به خنک کاری اجزای موتور می‌کند و گرما را در سیم‌پیچ‌های مختلف پخش می‌کند.
- سیم‌پیچ الکتروموتور سه‌فاز: استاتور این الکتروموتورها به دلیل محیط ۳۶۰ درجه دایره‌ای‌شکل باید حداقل سه سیم‌پیچ با اختلاف زاویه ۱۲۰ درجه مکانی از هم داشته باشد. سیم‌پیچ‌های الکتروموتورهای سه‌فاز به حداقل ۶ شیار نیاز دارند. سیم‌پیچ‌ها به‌گونه‌ای قرار گرفته‌اند که اختلاف هر سیم‌پیچ با دیگری ۱۲۰ درجه باشد.
مزایای الکتروموتور سه فاز
- الکتروموتورهای سه‌فاز دارای قیمت ارزان هستند
- این نوع از موتورها کاربردشان آسان است.
- هزینه بهره‌وری مناسب است.
- دارای طراحی مستحکم و ظاهر زیبایی هستند.
- استهلاکشان کمتر است.
- امکان تولید در قدرت‌های بالا وجود دارد.
- الکتروموتورهای سه‌فاز قدرتشان بسیار بالاست
- این الکتروموتورها برای ایجاد گشتاور بالا به خازن نیاز ندارند.
معایب الکتروموتور سه فاز
- یکی از بزرگ‌ترین معایب الکتروموتور سه‌فاز این است که در سرعت‌های پایین‌تر از سرعت نامی، گشتاور افت می‌کند. در لحظه استارت برای بارهایی که نیاز به گشتاور راه‌اندازی بالا و یا گشتاور ثابت دارند، عملاً کاربردی ندارند.
- عیب دیگر این موتورها این است که برای راه‌اندازی به برق سه‌فاز صنعتی نیازمند هستند.
- همچنین دارای صدای زیاد و گوش خراشی هستند.
کاربرد الکتروموتور سه فاز
معمولاً الکتروموتورهای سه‌فاز به دلیل تأمین قدرت موتورهای قوی‌تر در صنایع کاربرد زیادی دارند. برخی از کاربردهای الکتروموتور سه‌فاز به‌صورت زیر است:
- بالابرها
- جرثقیل
- فن‌های بزرگ
- ماشین‌های تراش
- موج‌شکن‌ها
- کارخانه‌ها استخراج نفت
- منسوجات
- صنایع غذایی
- صنایع دارویی
- معدن
- کشاورزی
- نفت، گاز و پتروشیمی
طرز کار موتور الکتریکی سه فاز
به الکتروموتور سه‌فاز، دینام القایی نیز گفته می‌شود. معمولاً در الکتروموتور سه‌فاز سرعت چرخش دینام کمتر از فرکانس منبع تغذیه است. چون‌که این شرایط باعث به حرکت درآمدن الکتروموتور در نتیجه این اتفاق می‌شود. اگر زنجیره فوق رعایت نشود، میدان‌های متعادل‌کننده‌ای که در روتور تولید می‌شوند، وجود نخواهند داشت. اختلافاتی بین فازهای منبع تغذیه وجود دارد که موتور سه‌فاز القایی از این اختلاف جهت ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار در درون خود، استفاده می‌کنند.
عواملی که بر سرعت الکتروموتور سه فاز تأثیر دارد
یکی از عواملی که در سرعت الکتروموتور تأثیرگذار بوده، فرکانس است و میزان گشتاور در این موتورها به لغزش ناشی از دینام سه‌فاز و اختلاف سرعت بین روتور و میدان دوار بستگی دارد .زمانی که در الکتروموتورهای سه‌فاز AC، سیم‌پیچ‌های مختلفی با قطب‌های متفاوت استاتور وجود داشته باشند، می‌توانید سرعت را تغییر دهید. ولی در الکتروموتورهای القایی برای تغییر سرعت باید میزان فرکانس منبع تغذیه را تغییر دهید.
اگر این مقاله برایتان مفید بود با ما در میان بگذارید. بازرگانی نیلویی همیشه به خواسته‌ها و نیازهای مشتریان توجه می‌کند.
بیشتر بخوانید: انواع الکتروموتور تک فاز
