الکتروموتور یک دستگاه الکترومکانیکی است که نیروی الکتریسیته را به نیروی مکانیکی تبدیل می کند. اکثر موتور های الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می کنند. همه ی الکتروموتور ها از یک اصل برای تولید حرکت استفاده می کنند و آن اصل مغناطیس می باشد (قطب های هم نام آهنربا یکدیگر را دفع می کنند و قطب های غیر هم نام یکدیگر را می ربایند).بیشتر موتور های الکتریکی دوار هستند . در یک الکتروموتور بخش دوار که معمولا داخل الکتروموتور است ،روتور و بخش ثابت ، استاتور نام دارد. الکتروموتور ها در صنایع کاربرد فراوان دارند.از الکتروموتور درصنایع دریایی ، صنایع هیدرولیک ، صنعت سیمان ، صنعت فولاد ، فن های صنعتی ، دمنده ، ابزار های برقی ، وسایل خانگی و ابزار های قدرت مورد استفاده قرار می گیرد.
الکتروموتور های DC :
موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور DC به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی ، بستگی دارد.سرعت موتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. بدلیل اینکه این نوع از موتور می تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لکوموتیوها استفاده می‌کنند.
آهنرباهای دائم در (استاتور) بیرونی یک موتور DC را میتوان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می‌توانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت.
الکتروموتور های AC:
الکتروموتورهای القایی AC عمومی ترین الکتروموتورهایی هستند که بعنوان محرکهای مکانیکی صنعتی و خانگی استفاده می‌شوند. طراحی ساده و مستحکم، قیمت مناسب، هزینه نگهداری پایین و اتصال آسان و کامل به یک منبع تغذیه جریان متناوب AC از امتیازات اصلی یک الکتروموتور القایی AC است.انواع متنوعی از الکتروموتورهای القایی AC در بازار موجود است. الکتروموتورهای مختلف برای کارهای مختلف مناسب اند. با اینکه طراحی الکتروموتورهای القایی AC آسانتر از الکتروموتورهای DC است ، ولی کنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف الکتروموتورهای القایی AC نیازمند درکی عمیقتر در طراحی و مشخصات در این نوع الکتروموتورهاست. الکتروموتور های الکتریکی AC به انواع الکتروموتور سنکرون (Synchronous) و الکتروموتور آسنکرون (Asynchronous) تقسیم می شوند.
الکتروموتور های AC سنکرون:
در الکترو موتورهای سنکرون هم استاتور و هم روتور سیم پیچی شده است. زمانی که استاتور را به شبکه وصل می کنیم، میدان گردان در الکتروموتور بوجود می آید که با سرعت سنکرون می چرخد. روتور نیز سیم پیچی شده است که توسط منبع DC تغذیه می شود. با اتصال جریان DC به روتور، روتور مغناطیس ثابت شده و شروع به گردش با میدان دوار استاتور می کند.
برای راه اندازی الکتروموتور سنکرون، ابتدا روتور را به سرعت سنکرون می رسانیم و بعد جریان استاتور را وصل می کنیم. در این صورت، قفل مغناطیسی به وجود می آید و الکتروموتورموتور پس از قطع محرک اولیه، با سرعت سنکرون می چرخد. این ماشین هم بعنوان ژنراتور سنکرون و هم بعنوان الکتروموتور سنکرون می تواند به کار رود. چون الکتروموتور سنکرون دور ثابتی دارد در وسایل دقیق که این خصوصیت مورد نیاز است استفاده می شود. مانند ساعتهای الکتریکی و گرام و …
کاربرد مهم الکتروموتور سنکرون ، برای اصلاح ضریب توان (Cosφ) می باشد. در این حالت بر روی محور الکتروموتور سنکرون باری قرار نمی گیرد یعنی الکتروموتور بدون بار کار می کند. در این حالت الکتروموتور سنکرون را خازن سنکرون گویند .به خاطر راه اندازی مشکل الکتروموتور سنکرون موارد استفاده آن محدود است.
مزایای الکتروموتور سنکرون:
این نوع الکتروموتور دارای ضریب قدرت مناسب و قابل تنظیم است.
این الکتروموتور بازده بسیار بالایی دارد.
این الکتروموتور در مقابل نوسان ولتاژ حساسیت ندارد.
امکان بکار بردن این الکتروموتور به طور مستقیم با ولتاژ زیاد وجود دارد.
با تحریک مناسب هیچگونه قدرت راکتیو مصرف نمیکند و فقط قدرت اکتیو مناسب می گیرد.
از این الکتروموتور میتوان به عنوان مولد قدرت راکتیو برای بالا بردن ضریب قدرت خط استفاده کرد.
معایب الکتروموتور سنکرون:
یک وسیله راه اندازی اولیه که موتور کمکی و غیره می باشد احتیاج دارد.
علاوه بر جریان متناوب برای سیم پیچ استاتور ، جریان دائم برای قطبهای این الکتروموتور نیز مورد نیاز است در نتیجه قیمت این الکتروموتور را نسبت به موارد مشابه خود بالا می برد.
سرعت ابن الکتروموتور ثابت است در نتیجه قابل تنظیم نیست.
این الکتروموتور قابلیت تحمل بار اضافه را ندارد ( در صورتیکه خیلی زیادتر از حد مجاز به آن بار دهند می ایستد و دوباره بایستی آنرا راه اندازی کرد).
الکتروموتور AC آسنکرون:
نوعی از موتور جریان متناوب موتور AC آسنکرون (غیرهمزمان) است که توان مورد نیاز در قسمت متحرک آن از طریق القای الکترومغناطیسی تأمین می‌شود. موتورهای القایی AC پرکاربردترین موتورهایی هستند که در سامانه‌های کنترل حرکت صنعتی و همچنین خانگی به کار گرفته می‌شوند. طراحی ساده و پایدار، بهای ارزان، هزینه نگه داری پایین و اتصال آسان و کامل به یک سرچشمه نیروی AC برتری‌های بنیادی موتورهای القایی AC هستند.الکتروموتورهای آسنکرون خود به دو دسته ی روتور سیم پیچی شده (Slip Ring) و قفسه سنجابی تقسیم می شود.
الکتروموتور AC آسنکرون قفسه سنجابی:
الکتروموتور قفسه سنجابی روتوری استوانه ای شکل دارد که میله هایی از جنس مس و یا آلومینیوم درون شیارهای محیطی آهنی و یا فولادی قرار دارد که به هم متصل و یا جدا از هم هستند تشکیل می شود . استاتور دارای سیم پیچ‌هایی است که با عبور جریان AC از آنها میدان مغناطیسی دوار تولید می‌کنند. این میدان مغناطیسی موجب القا شدن ولتاژ در هادی‌های رتور می‌شود و این ولتاژ و با توجه به مقاومت الکتریکی هادی‌ها جریانی را در آنها به وجود می‌آورد. این جریان نیز به نوبه خود یک میدان مغناطیسی تولید می‌کند، حال آنکه این میدان مغناطیسی با میدان مغاطیسی تولید کننده خود یعنی میدان استاتور مخالفت می‌کند. این مخالفت میدان‌ها موجب می‌شود تا روتور در جهت حرکت میدان دوار استاتور به حرکت درآید تا خطوط میدان کمتری را قطع کند.
این حرکت روتور گشتاوری را حول محور روتور ایجاد می‌کند. میله های روتور الکتروموتور را به این دلیل مورب طراحی می کنند که در تاثیر میدان های استاتور بر روی روتور نوعی هم پوشانی به وجود آید و از لرزش و یا قفل شدن در لحظه ی استارت جلو گیری به عمل آید.
مزایای الکتروموتور آسنکرون قفس سنجابی:
این الکتروموتور دارای ساختمان ساده ای است.
سرعت گردش این الکتروموتور در بارهای مختلف تقریبا ثابت است.
تغییر بار باعث از حرکت ایستادن این نوع الکتروموتور نمی شود.
نسبت به الکتروموتورهای روتور سیم پیچی شده (Slip Ring) دارای ضریب قدرت بهتری هستند.
معایب الکتروموتور آسنکرون قفس سنجابی:
در موقع استارت این الکتروموتور جریان زیادی (۳ تا ۷ برابر جریان نامی) را از شبکه می گیرند.
این الکتروموتور ها گشتاور استارت پایینی دارند.
این الکتروموتور زمانی که با بار کم در حال کار است ؛ ضریب قدرتش کاهش می یابد.
این نوع الکتروموتور به تغییرات ولتاژ حساس است و در صورت کم شدن ولتاژ جریان آن به همان نسبت افزایش می یابد.
تغییر دور این الکتروموتور با روش کاهش ولتاژ غیر ممکن بوده و نیاز به دستگاهی (AC Drive) برای این کار دارد.
الکتروموتور AC آسنکرون روتور سیم پیچی شده:
