عنوان صفحه

الکتروموتورها ممکن است رایجترین دستگاه مورد استفاده در صنعت نباشند، ولی بی شک یکی از مهمترین آنها بشمار میروند.

واژنامه اصطلاحات رایج الکتروموتور

واژه نامه ای از برخی اصطلاحات بسیار رایج مرتبط با موتورهای الکتریکی:

جریان بار کامل Amps: میزان جریانی که انتظار میرود تحت شرایط بار کامل (گشتاور) توسط الکتروموتور کشیده شود، جریان بار کامل نامیده میشود. جریان بار کامل بعنوان جریان اسمی نیز شناخته میشود.

جریان روتورقفل: جریان روتور قفل که از آن بعنوان شروع هجومی نیز یاد میشود، میزان جریانی است که میتوان انتظار داشت در بدو راه اندازی که ولتاژ کامل میشود، توسط الکتروموتور کشیده شود.

جریان ضریب سرویس: مقدار جریانی است که الکتروموتور در زمانی که در معرض درصدی از بیش باری برابر با ضریب سرویس نامی خود قرار گیرد، خواهد کشید.

برای مثال، بسیاری از موتورها دارای ضریب سرویس ۱۵/۱ هستند که موتور میتواند ۱۵ درصد اضافه باری را تحمل کند. شدت جریان ضریب سرویس، میزان جریان است که الکتروموتور تحت شرایط بار ضریب سرویس خواهد کشید.

Code Letter: نشانگر میزان جریان هجومی یا روتور قفل مورد نیاز الکتروموتور در هنگام شروع بکار آن میباشد.

Desing Letter: نشان دهنده شکل منحنی سرعت گشتاور، مانند آن چه توسط انجمن ملی تولیدکنندگان لوازم برقی (NEMA) تعریف شده است، میباشد.

طرح B موتور استاندارد با کاربری صنعتی را نشان میدهد که دارای مقدار معقول گشتاور و میزان جریان متوسط راه اندازی و عملکرد کلی مناسب برای اغلب کاربردهای صنعتی میباشد.

سایر طراحی ها تنها در کاربردهای نسبتا تخصصی مورد استفاده قرار میگیرند. موتور های طرح A معمولا مشخصه سازی نمیشوند، اما موتورهای تخصیص یافته به کاربردهای قالب ریزی تزریقی دارای مشخصه هایی مشابه طرح A میباشند.

مهمترین ویژگی طرح A، گشتاور خروجی بالای آن میباشد. طرح C مربوط به موتوری با گشتاور شروع بالا میباشد که معمولا به بارهای با شروع سخت مانند نوار نقاله که در شرایط سخت کار میکنند، محدود میشود.

طرح D که موتور لغزش بالا نیز نامیده میشود، معمولا درکاربردهای مانند جرثقیل ها، بالابر ها و پرس های ضربه ای کم سرعت که در آنها گشتاور شروع بالا به همراه جریان شروع پایین مطلوب است، مورد استفاده قرار میگیرد.

بطورکلی، بازده موتورهای طرح D در بار کامل نسبتا ضعیف بوده و بنابراین، معمولا از آن ها درکاربردهایی استفاده میشود که مشخصه های گشتاور از اهمیت زیادی برخوردار است.

راندمان: راندمان، درصدی از توان ورودی است که در واقع بکار خروجی از محور الکتروموتور تبدیل میشود. مقدار راندمان بر روی بدنه ی اغلب الکتروموتور های الکتریکی تولید داخلی ذکر میشود.

اندازه‌ قاب: موتورها در سایزهای فریم گوناگون و مطابق با کاربردهای مورد نیاز به بازار عرضه میشوند. بطورکلی، با افزایش توان اسب بخار و یا کاهش سرعت، اندازه قاب بزرگتر میشود.

NEMA  به‌ منظور استاندارد تعیین میکند. برای مثال موتوری با اندازه‌ی فریم 56 همیشه محوری با ارتفاع ۲/۱ ۳ اینچ از پایه خواهد داشت.

 فرکانس: فرکانسی است که الکتروموتور برای آن طراحی میشود. فرکانسی که اغلب در ایالات متحده وجود دارد ، ۶۰ سیکل است اما در سطح بین المللی، فرکانس های دیگری مانند ۵۰ سیکل را نیز میتوان یافت.

سرعت بار کامل: نشان دهنده ی سرعت تقریبی موتور در زمانی است که گشتاور خروجی یا توان اسب بخار کامل را ارائه میدهد.

بار اینرسی بالا: بارهایی است که اثر چرخ طیار نسبت بالایی دارند فن های بزرگ، دمنده ها، پرس های ضربه ای، سانتریفوژ ها، ماشین های لباس شویی تجاری و دیگر انواع  بارهای مشابه میتوانند بعنوان بارهای اینرسی بالا طبقه بندی شوند.

کلاس عایق بندی: کلاس عایق بندی، معیاری از مقاومت قطعات عایق الکتروموتور در مقابل تخریب در اثر حرارت هست. چهار نوع طبقه بندی اصلی عایق بندی در الکتروموتورها استفاده میشود. این کلاس ها به ترتیب افزایش قابلیت های حرارتی عبارت اند از: A ,B ,F و H

انواع بار: توان اسب بخار ثابت: اصطلاح توان اسب  بخار ثابت در نوع خاصی از بارها که در آن گشتاور مورد نیاز با افزایش سرعت کاهش یافته و بالعکس، استفاده میشود.

بار اسب بخار ثابت معمولا با کاربردهای فلز برداری مانند ماشین مته یا پرس کاری، ماشین های تراش، ماشین های فرز و سایر موارد مشابه مرتبط است.

گشتاور ثابت: گشتاور ثابت، عبارتی است برای تعریف مشخصه بار که در جایی که گشتاور مورد نیاز برای حرکت ماشین صرفنظر از سرعت راندن آن ثابت است، استفاده میشود. برای مثال، گشتاور موردنیاز پمپ های جابه جایی مثبت و دمنده ها، ثابت است.

گشتاور متغیر: گشتاور متغیر در بارهایی که دارای مشخصه ی نیاز به گشتاور پایین در سرعت های پایین و افزایش مقادیر گشتاور با افزایش سرعت هستند، یافت میشود. نمونه های معمول بارهای گشتاور متغیر شامل فن ها و پمپ های سانتریفوژ هستند.

فاز: فاز نشانگر نوع منبع تغذیه ای است که موتور برای آن طراحی شده و دربردارنده ی دو گروه اصلی است: تک فاز و سه فاز هست. نواحی بسیار کمی نیز وجود دارد که در آن برق دو فاز موجود است، اما از لحاظ کمیت بسیار ناچیز هستند.

قطب ها: تعداد قطب های مغناطیسی است که در زمان اعمال قدرت درون الکتروموتور به وجود می آید. قطب ها همیشه در مجموعه های دوتایی ظاهر میشوند (N و S)؛ بنابراین، تعداد قطب های درون الکتروموتور همیشه اعداد زوجی مانند ۲،۴،۶،۸،۱۰ و… هست. در موتور جریان متناوب (AC) برای تعیین سرعت سنکرون الکتروموتور، تعداد قطب ها مرتبط با فرکانس است. در انواع ۵۰ و ۶۰ سیکل، چیدمان های رایج به شکل جدول هست.

ضریب قدرت: ضریب قدرت، معیاری برای اندازه گیری نیازمندی های یک موتور خاص برای آمپراژ مغناطیسی است.

ضریب سرویس: ضریب سرویس، ضریبی است که میزان اضافه باری را که انتظار میرود موتور تحمل کند، نشان میدهد. برای مثال، از موتوری با ضریب سرویس ۱ نمیتوان انتظار تحمل مقداری بیشتر از توان اسمی آن را بطور مستمر داشت.

بطور مشابه، میتوان انتظار داشت که موتوری با ضریب سرویس ۱۵/۱ بتواند بارهای متناوبی تا ۱۵% فراتر از توان اسب بخار نامی خود را بصورت ایمن تحمل کند.

لغزش: لغزش به دوصورت استفاده میشود. یکی از آن‌ها لغزش دور است که برابر با تفاوت بین سرعت سنکرون و سرعت بار کامل هست. زمانی که لغزش دور به شکل درصدی از سرعت سنکرون بیان میشود، درصد لغزش یا فقط لغزش نامیده میشود. اغلب موتورهای استاندارد با لغزش بار کامل بین ۲ تا ۵ درصد کار میکنند.

سرعت سنکرون: سرعت چرخش میدان مغناطیسی درون الکتروموتور را نشان میدهد. همچنین این سرعت تقریبا همان سرعتی است که موتور تحت شرایط بی باری در آن کار خواهد کرد.

برای مثال، یک موتور چهارقطبی که در حالت ۶۰ سیکل کار میکند، دارای سرعت میدان مغناطیسی rpm 1800 خواهد بود. سرعت بی باری محور موتور نیز بسیار نزدیک به rpm1800 خواهد بود. سرعت بار کامل همان موتور ممکن است rpm 1750 باشد. تفاوت بین سرعت سنکرون و سرعت بار کامل، لغزش موتور نامیده میشود.

دما

دمای محیط: حداکثر دمای اتاق امن پیرامون الکتروموتور در شرایط کارکرد مدام آن در بار کامل هست. در بیشتر موارد، نرخ استاندارد دمای محیط برابر ۴۰ درجه سانتیگراد است که مربوط به اتاقی بسیار گرم هست.

در انواع خاصی از کاربردها مثلاً در کشتی ها یا دیگ های بخار ممکن است به موتوری باقابلیت عملکرد در دماهای محیط بیشتر مانند ۵۰ درجه سانتیگراد یا ۶۰ نیاز باشد.

افزایش دما: میزان تغییر دمایی است که از شرایط غیر کاری، شرایط سرد، تا دمای شرایط عملیاتی در وضعیت کارکرد مدوام و در حالت بار کامل میتوان در داخل سیم پیچ موتور انتظار داشت. افزایش دما معمولا در واحد درجه سانتیگراد بیان میشود.

رتبه بندی زمانی

اغلب موتورها برای کارکرد مداوم در نظر گرفته میشوند، به این معنی که میتوان از آنها بصورت مداوم در گشتاور بار کامل، بی آن که داغ شوند، استفاده نمود.

موتورهای صنعتی مورد استفاده در انواع خاصی از کاربردها مانند دفع ضایعات، محرک شیر ها، بالابرها و دیگر انواع بارهای متناوب معمولا برای کارهای با مدت زمان کوتاه مثل پنج دقیقه، پانزده دقیقه یا یک ساعت مورد نظر قرار میگیرند. از موتور الکتریکی نیز درست مانند یک انسان، در زمانی میتوان انتظار انجام کارهای سنگین را داشت که عملکرد پیوسته آن مورد نظر نباشد.

ولتاژ

این مقدار، به میزان ولتاژی که موتور برای آن طراحی شده است، اشاره دارد.

محفظه های الکتروموتور

در حال حاضر، ترانسفورماتور قابل اطمینان ترین تجهیز الکتریکی میباشد. بعد از ترانسفورماتور نیز الکتروموتور القایی سه فاز از این لحاظ در رده دوم قرار دارد.

الکتروموتور های سه فازی که به خوبی نصب و نگهداری شده اند میتوانند تا سال ها دوام داشته باشند. یکی از عناصرهای کلیدی در طول عمر موتور، بحث خنک کاری مناسب آن است. بطورکلی، موتورها با توجه به روشهایی که برای دفع حرارت داخلی آن ها استفاده میشود، طبقه بندی میشوند. محفظه های موتور استاندارد متعددی برای کار در انواع کاربردها از “تمیز و خشک” مانند گرداننده های هوا تا “خیس یا بد” مانند آنچه در بام ها و برج های خنک کننده مرطوب یافت میشوند، موجود میباشند.

مقاوم در برابر قطره، ضد نشت از نوع باز

الکتروموتور صنعتی (ODP) برای محیط های خشک و تمیز مناسب هستند. همانطورکه از عنوان آنها نیز مشخص است، این موتورها میتوانند در شرایطی که آب از قسمت بالایی آن ها بر رویشان ریخته میشود، مادامی که زوایه آن از ۱۵ درجه نسبت به خط عمودی بیشتر نباشد، کار کنند.

این موتور ها معمولا دارای دریچه ها روبه پایین میباشند. برای حفظ قابلیت ضد چکه ی موتور در زمان قرار گرفتن آن در جهت مختلف، محفظه های انتهایی میتوانند بطور متناوب چرخانده شوند. خنک کاری این موتور ها توسط جریان دائمی هوای اطراف از میان بخش های داخلی موتور انجام میشود.

کاملا محصور با پروانه خنک کننده

در الکتروموتور صنعتی کاملا محصور با پروانه ی خنک کننده (TEFC)، خنک کاری توسط یک فن خارجی که در سمت مقابل محور خروجی الکتروموتور نصب میشود، صورت میگیرد.

این فن، هوای با دمای محیط را به سرتاسر سطح خروجی موتور میدمد تا از حرارت آن بکاهد. از آنجایی که هوا درون موتور حرکت نمیکند، موتورهای TEFC برای کاربردهای کثیف، گرد وخاکی و فضای باز مناسب هستند.

انواع مختلفی از الکتروموتورهای TEFC وجود دارد که شامل انواع مقاوم در برابر خوردگی، مورد استفاده در کاربردهای شیمیایی و washdown میباشند.

این موتورها دارای ویژگی خاصی هستند که کار در محیط های سخت را برای آنها ممکن میسازد. موتورهای TEFCبرای جلوگیری از چگالش در داخل موتور، معمولا دارای حفره های تراوشی در قسمت پایینی خود هستند اگر نصب این نوع موتورها در موقعیتی غیر از افقی انجام شود، مانند موتورهای ODP میتوان محفظه های انتهایی را بمنظور حفظ حفره های تراوشی در پایین ترین نقطه مجددا جابجایی نمود.

کاملا محصور با هوای بیش از اندازه

موتورهای کاملا محصور با هوای بیش از اندازه (TEAO) در دستگاه هایی مانند فن های پره ای محوری بکاری میروند که در آنها هوا توسط فن (با اتصال مستقیم) در سرتاسر موتور حرکت کرده و آن خنک میکند.

موتورهای TEAO با توجه به سرعت و دمای هوای خنک کننده، غالبا دارای دسته بندی های دوگانه ی توان میباشند. دسته بندی های معمول توان برای موتور میتوانند شامل مقادیر ۱۰اسب بخار به همراه هوای با سرعت ۷۵۰ فوت بردقیقه در دمای ۱۰۴درجه فارنهایت، ۱۰ اسب بخار به همراه هوای دارای سرعت ۴۰۰ فوت بردقیقه در دمای ۷۰ درجه فارنهایت و ۵/۱۲ اسب بخار به همراه هوای دارای ۳۰۰۰ فوت بردقیقه در دمای ۷۰ درجه فارنهایت باشند.

استفاده از موتورهای TEAO به دلیل از پیش معین شدن دمای هوا و جریان، معمولا به کاربردهای سازندگان تجهیزات اصلی (OEM) محدود میشود.

کاملا محصور بدون تهویه هوا

موتورهای کاملا محصور بدون تهویه ی هوا (TENV) معمولا به اندازه های کوچک (معمولا زیر۵ اسب بخار) که در آن سطح الکتروموتور دارای اندازه کافی برای بازتاباندن و انتقال حرارت به هوای خارج بدون استفاده از فن خارجی یا جریان هوا است، محدود میشوند. استفاده از آنها نساجی بسیار متداول است، زیرا وجود پرزهای پارچه نمیتواند مانع خنک کاری شود.

محیط های مخاطره آمیز

موتورهای مورد استفاده در محیط های مخاطره آمیز، شکل خاصی از موتور کاملا محصور بوده و با توجه به نوع کاربرد و محیط، همچنان که در ماده ۵۰۰ قانون ملی برق تعریف شده است، در دسته بندی های متفاوتی قرار میگیرند.

دو نوع رایج تر اینگونه موتور ها شامل کلاس “I” الکتروموتور ضد انفجار و کلاس “II” مقاوم در برابر جرقه و گرد و غبار میباشند. اصطلاح ضد انفجار بسیار رایج است، اگرچه به اشتباه برای اشاره به تمام دسته بندی های این گونه موتورها استفاده میشود.

اصطلاح ضد انفجار تنها برای محیط های کلاس “I” بکار میرود که شامل مایعات، بخارها و گازهای بالقوه قابل انفجار میباشند. کلاس “II” در اصطلاح مقاوم در برابر جرقه زنی و گرد غبار گفته میشود. این موتورها در محیط های حاوی گرد و غبار قابل احتراق مانند پودر زغال سنگ و … استفاده میشوند.

ضریب سرویس

بعضی موتورها دارای ضریب سرویسی غیر از ۱ هستند، یعنی الکتروموتور میتواند بارهایی فراتر از توان  اسمی خود را نیز تحمل کند موتوری با ضریب سرویس ۱۵/۱ میتواند دارای اضافه باری ۱۵ درصد باشد، از این رو، یک موتور ۱۰ اسب بخار با ضریب سرویس ۱۵/۱ میتواند باری به مقدار ۵/۱۱ اسب بخار را تحمل کند.

انواع استاندارد موتورهای باز از نوع مقاوم در برابر قطره ضد چکه دارای ضریب سرویس ۱۵/۱ میباشند، درحالی موتورهای ODP با توان کم یا خیلی کم میتوانند ضریب سرویس های بالاتری در حدود۵/۱ یا حتی بالاتر داشته باشند، موتورهای TEFC استاندارد دارای ضریب سرویس ۱ میباشند، اما امروزه موتورهای TEFC  با ضریب سرویس ۱۵/۱ نیز توسط بعضی سازندگان ساخته شده است. پرسشی که اغلب مطرح میشود این است که آیا در محاسبات بار موتور باید از ضریب سرویس استفاده شود، یا خیر. در مجموع، بهترین جواب این است که برای طول عمر مناسب موتور نباید از ضریب سرویس در محاسبات بار پایه استفاده شود.

با انجام اینکار، موتور بهتر میتواند در هنگام وقوع شرایط نامطلوب از خود مقاومت نشان دهد. این شرایط نا مساعد مواردی مثل دماهای محیط بالاتر از معمول، کم یا زیاد شدن ولتاژ، عدم تعادل ولتاژ و اضافه بار را شامل میشود.

درصورت عدم استفاده از ضریب سرویس در محاسبات بار پایه، احتمال اینکه در این شرایط به موتور آسیب وارد شده و یا از طول عمر آن کاسته شود، کمتر میشود.

با این حال، پمپ های با کاربردی سبک زیادی نیز وجود دارند که موتور های آنها بطور معمول برای کار در ضریب سرویس آنها اندازه بندی شده است.

نمونه هایی از آنها شامل پمپ های مسکونی با کار متناوب سبک مانند پمپ های فاضلاب یا محصولات OEM کوچک میباشند. که در آنها فاکتور هزینه از اولویت بیشتری برخوردار است.

کلاس های عایق بندی

از تماس بخشهای الکتریکی هر الکتروموتور با سایر سیم کشی و بخش مغناطیسی آن باید اجتناب شود سیستم عایق بندی دربرگیرنده پوششی است که سیم مغناطیسی آن باید اجتناب شود.

سیستم عایق بندی دربرگیرنده پوششی است که سیم مغناطیسی درون سیم پیچ را از ورقه های فولادی جدا میکند. همچنین، سیستم عایق بندی شامل نوارها، بوش ها، بندهای رشته ای، پوشش نهایی و سیم های سربی است که مدارات الکتریکی را به جعبه انشعاب می آورند. سیستم های عایق بندی با توجه به مقاومتشان در برابر اثر تخریبی ناشی از حرارت، رتبه بندی میشوند. چهار سیستم عایق بندی اصلی که بطور معمول با آنها مواجه میشویم، شامل کلاس های A ,B ,F وH هستند.

کلاس A دارای حد دمایی ۱۰۵ درجه سانتیگراد بوده و در هر مرحله از A به B، Bبه F و F به H شاهد یک پرش دمایی به میزان ۲۵ درجه سانتیگراد میباشیم.

کلاس عایق بندی هر الکتروموتور باید حداقل قادر به تحمل حداکثر دمای محیط به علاوه  افزایش دمایی که به دلیل عملکرد مداوم تحت بار کامل رخ میدهد، باشد.

انتخاب یک کلاس بالاتر عایق بندی بمنظور پاسخگویی به این میزان حداقل، میتواند به افزایش طول عمر الکتروموتور و یا تحمل مقدار اضافه بار بیشتر، دماهای محیط بالاتر و سایر مشکلاتی که بطور طبیعی از طول عمر موتور میکاهند، کمک کند. یک قانون کلی در این زمینه بیان میکند که هر ۱۰ درجه سانتیگراد افزایش دمای عملیاتی، باعث کاهش نیمی از طول عمر عایق میشود. روند معکوس آن نیز صادق است، یعنی هر ۱۰ درجه سانتیگراد کاهش دمای عملیاتی، باعث دو برابر شدن عمر عایق میشود.

انتخاب یک کلاس عایق بندی بالاتر از مقدار مورد نیاز برای برآورده ساختن مشخصات عملکردی اصلی الکتروموتور قابلیت تحمل میزان دمای اضافی در حدود ۲۵ درجه سانتیگراد را برای الکتروموتور فراهم می آورد. بر مبنای قانون کلی که در این زمینه وجود دارد، تخمین زده میشود که وجود سیستم عایق بندی بهتر، طول عمر حرارتی الکتروموتور را حدود ۵۰۰% افزایش میدهد.