الکتروموتور چیست و چه کاربردی دارد؟

الکتروموتور چیست و چه کاربردی دارد؟

شما می توانیدالکتروموتور ها  را در همه چیز ، از جمله قطارهای برقی گرفته تا اتومبیل های کنترل از راه دور پیدا کنید و ممکن است تعجب کنید که آنها چقدر پر کاربرد هستند. در حال حاضر چند الکتروموتور (موتور برقی) در اتاق شما وجود دارد؟ احتمالاً در رایانه شما دو نوع الکتروموتور وجود دارد، یکی درایو دیسک سخت شما و دیگری که فن خنک کننده را فعال می کند. اگر در اتاق خواب هستید ، در سشوارها و اسباب بازی ها الکتروموتور ها را پیدا خواهید کرد. در استخرها، آنها در فن های استخراج کننده آب برقی هستند. در آشپزخانه ، موتورها تقریباً در هر دستگاهی از ماشین لباسشویی و ماشین ظرفشویی گرفته تا اسپرسوساز ، مایکروویو و ….  وجود دارد. الکتروموتورها ثابت کرده اند که خود جزء بزرگترین اختراعات بشر هستند. بیایید بررسی کنیم و بدانیم که الکتروموتور ها چطور کار می کنند!

حتی الکتروموتور های کوچک نیز به طرز شگفت آور سنگین هستند. دلیل این است که آنها از آهن ربایی سخت و آهن ربای سنگین ساخته شده اند. الکتروموتور ها حتی از ماشین چمن زنی برقی نیز قدیمی تر می باشند. ماده رنگی مس مانند به سمت جلوی محور الکتروموتور حرکت کرده و در بین شکاف ها موتور قرار گرفته و باعث می شود موتور در همان جهت بچرخد.

الکتروموتور

برق، مغناطیس و حرکت در الکتروموتور ها

ایده اصلی الکتروموتور (موتور الکتریکی) بسیار ساده است: شما در یک انتها برق را در آن قرار می دهید و یک محور (میله فلزی) در انتهای دیگر می چرخد ​​و به شما قدرتی همانند قدرت موتور در رانندگی را می دهد. این امر چگونه اتفاق می افتد؟ برای یافتن پاسخ به آن ، ما باید تقریباً 200 سال به گذشته برگردیم.

فرض کنید شما یک سیم معمولی را بکشید ، آن را در یک حلقه بزرگ قرار دهید و آن را بین قطب های یک آهنربای نعل اسب قدرتمند و دائم قرار دهید. حال اگر دو انتهای سیم را به باتری وصل کنید ، سیم بالا می رود. وقتی برای اولین بار این کار را آزمایش کنید, برایتان شگفت آور است. این دقیقاً مثل جادو است! اما یک توضیح کاملاً علمی وجود دارد. هنگامی که یک جریان الکتریکی در امتداد سیم شروع به حرکت می کند ، یک میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می کند. اگر سیم را نزدیک یک آهنربای دائمی قرار دهید ، این میدان مغناطیسی موقت با میدان آهنربای دائمی در تعامل است. می دانید که دو آهنربا که در کنار یکدیگر قرار گرفته اند یا جذب می شوند یا دفع می کنند. به همین روش مغناطیس موقت در اطراف سیم باعث جذب و دفع آهنربای دائمی از آهنربا می شود و همین مسئله باعث پرش سیم می شود.

قانون چپ دست فلمینگ

می توانید با استفاده از یک مونیمونیک مفید (حافظه) به نام چپ دست Fleming (که گاهی به آن موتور قاعده نیز گفته می شود) سیم را پرت کنید.

انگشت شست ، انگشت اول و انگشت دوم دست چپ خود را نگه دارید تا هر سه در زاویه راست باشند. اگر انگشت second را در جهت جریان قرار دهید (که از ترمینال مثبت به منفی باتری جریان دارد) و انگشت اول را در جهت فیلد (که از شمال به سمت قطب جنوبی آهنربا جریان دارد) نشان می دهید. ) ، thuMb شما جهت حرکت سیم را نشان می دهد.

تعریف جریان

اگر شما نیز فکر می کنید جریان الکتریکی از سمت مثبت به منفی جریان می یابد ، اتفاقاً یک کنوانسیون تاریخی است. افرادی مانند بنیامین فرانکلین ، که به کشف رمز و راز برق در قرن 18 کمک کردند ، معتقدند این جریان از بارهای مثبت است ، بنابراین از مثبت به منفی جریان می یابد. ما این ایده را جریان معمولی می نامیم و هنوز از آن استفاده می کنیم تا به امروز از آن به عنوان قانون چپ دست فلمینگ یاد می شود. حال ما ایده های بهتری در مورد نحوه کار برق داریم ، ما تمایل داریم که در مورد جریان به عنوان یک جریان الکترون ، از منفی به مثبت ، در جهت مخالف با جریان معمولی صحبت کنیم. وقتی می خواهید چرخش یک موتور یا ژنراتور را بفهمید ، حتما به یاد داشته باشید که جریان به معنای جریان معمولی است و نه جریان الکترونی.

مبحث پیوند برق( در حوزه الکتروموتور ها) ، مغناطیس و حرکت در ابتدا در سال 1820 توسط فیزیکدان فرانسوی آندره-ماری آمپره (1875-1775) کشف شد و این علم اساسی در پشت یک الکتروموتور است. اما اگر بخواهیم این کشف علمی شگفت انگیز را به فناوری عملی تری تبدیل کنیم تا بتوانیم به وسایل برقی و حتی مسواکهای برقی خود نیرو ببخشیم تا کار کنند. مخترعین انگلیسی به نام های  مایکل فارادی (1867-1791) و ویلیام استورژون (1883-1783) و جوزف هنری آمریکایی (1878-1797) این کار را انجام دادند. در اینجا نحوه دستیابی به اختراع درخشانشان آورده شده است.

فرض کنید سیم خود را به یک حلقه به شکل U خم کنیم ، به این صورت دو سیم موازی در بین میدان مغناطیسی وجود دارد. یکی از آنها جریان الکتریکی را از طریق سیم از ما دور می کند و دیگری جریان را دوباره برمی گرداند. از آنجا که جریان در جهت های مخالف در سیم ها جریان می یابد ، قانون چپ دست Fleming به ما می گوید دو سیم در جهت مخالف حرکت می کنند. به عبارت دیگر ، وقتی برق را روشن کنیم ، یکی از سیمها به سمت بالا حرکت می کند و دیگری به سمت پایین حرکت می کند.

پس از رسیدن سیم پیچ به حالت عمودی ،می چرخد ، بنابراین جریان الکتریکی از طریق آن جریان می یابد. اکنون نیروها در هر طرف کویل معکوس می شوند و به جای چرخش مداوم در همان جهت ، در همان مسیری که تازه آمده بود به سمت عقب حرکت می کند!

الکتروموتور

اگر قطار برقی با الکتروموتور کار کند باعث می شود که قطار بدون حرکت واقعی به جایی برود و به جلو حرکت کند. برای رفع این مشکل دو روش وجود دارد. یکی استفاده از نوعی جریان الکتریکی است که بطور دوره ای جهت را معکوس می کند ، که به عنوان جریان متناوب در الکتروموتور (AC)شناخته می شود. در نوع موتورهای کوچک و باطری که در خانه از آنها استفاده می کنیم ، یک راه حل بهتر این است که یک قطعه به نام کمون را به انتهای سیم پیچ الکتروموتور اضافه کنید. (در مورد نام فنی بی معنی نگران نباشید: این کلمه کهنه قدیمی “رفت و آمد” است) این به معنای تغییر عقب و جلو به همان روشی است که رفت و آمد به معنای سفر به جلو و عقب است) اگر بخواهیم به ساده ترین شکل آن را بیان کنیم ، رفت و آمد یک حلقه فلزی است که به دو نیمه جداگانه تقسیم شده و وظیفه آن بازگرداندن جریان الکتریکی در سیم پیچ درون الکتروموتور است . هر بار که سیم پیچ از طریق یک چرخش حرکت می کند و یک نیم دور میزند. جریان الکتریکی از باتری به ترمینال های برقی الکتروموتور متصل می شود. این نیروها از طریق یک جفت اتصالات سست به عنوان برس ، از طریق قطعه گرافیت (از کربن نرم شبیه به مداد “سرب”) یا طول های نازک از فلزی خاص ، وارد محور رفت و برگشت می شوند. این جابجایی در محل ، هنگامی که برق از طریق مدار عبور می کند ، سیم پیچ را به طور مداوم در همان جهت می چرخاند.

یک موتور الکتریکی ( الکتروموتور )ساده قادر به ایجاد نیروی زیادی نیست. اما ما می توانیم نیروی چرخش (یا گشتاور) را که الکتروموتور می تواند از سه طریق ایجاد کند ، افزایش دهیم, یا می توانیم آهنربای دائمی قوی تری در آن نصب کنیم ، یا می توانیم جریان الکتریکی را که از طریق سیم عبور می کند ، افزایش دهیم ، یا می توانیم سیم پیچ را به این ترتیب ایجاد کنیم. می توان به جای  پیچش یک سیم ضخیم ،از پیچش چندین سیم  بسیار نازک استفاده کرد. هرچه آهنربا و سیم پیچ به هم نزدیکتر باشند ، موتور قادر به  تولید نیروی بیشتری می باشد.

در اطراف لبه الکتروموتور آهنربایی دائمی (یا آهنربا) وجود دارد که ثابت است ، بنابراین به آن استاتور موتور گفته می شود.

در داخل استاتور ، کویل وجود دارد که بر روی محوری نصب شده است که با سرعت زیاد می چرخد و به آن روتور گفته می شود.

هنگامی که در DC شارژ می شود، الکترومغناطیس مانند یک آهنربا دائمی معمولی کار می کند و یک میدان مغناطیسی را تولید می کند که همیشه در همان جهت قرار دارد. این کمر جریان سیم پیچ درون الکتروموتور را هر بار که پیچ ,سیم پیچ می چرخد ​​، دقیقاً مانند یک موتور DC ساده ، برعکس می کند ، بنابراین سیم پیچ همیشه در همان جهت می چرخد.

با این وجود ، هنگامی که  AC را شارژ می کنید ، جریان از طریق الکترومغناطیس جریان می یابد و جریان عبوری در سیم پیچ در الکتروموتور برعکس می شود و به همین ترتیب این کار ادامه می یابد ، بنابراین نیروی روی سیم پیچ همیشه در یک جهت قرار دارد و الکتروموتور همیشه در حال چرخش در جهت عقربه های ساعت یا بر خلاف حرکت عقربه های ساعت در حرکت است.  فرکانس جریان بسیار سریعتر از چرخش الکتروموتور تغییر می کند و از آنجا که میدان و جریان همیشه در لازم و ملزوم یکدیگرهستند ، در واقع مهم نیست که در هر لحظه چه وضعیتی در رفت و آمد بوجود آید.

انواع دیگر موتورهای برقی در موتورهای ساده DC و جهانی ، روتور درون استاتور می چرخد. روتور سیم پیچ متصل به منبع برق است و استاتور یک آهنربای دائمی یا الکترومغناطیس است. موتورهای AC بزرگ (که در مواردی مانند ماشینهای کارخانه مورد استفاده قرار می گیرند) با روشی کمی متفاوت کار می کنند: آنها جریان متناوب را از طریق جفت آهنرباهای متضاد برای ایجاد یک میدان مغناطیسی در حال چرخش عبور می دهند ، که “باعث القاء (ایجاد) یک میدان مغناطیسی در روتور درون الکتروموتور می شود ، و باعث می شود آن را به چرخش درآورد.

طراحی جالب دیگر الکتروموتور DC (BLDC) بدون برس است. استاتور و روتور بطور مؤثر جابجا می شوند ، با کویل های آهنی چندگانه در مرکز و آهنربای دائمی در اطراف آنها می چرخد ​​و در رفت و برگشت می باشد و برس ها توسط یک مدار الکترونیکی جایگزین می شوند.

شرکت حافظان حریم سپاهان از الکتروموتور های موتوژن در محصولات راهبند خود استفاده میکند.

منبع: New Atlas

برچسب ها:
دیدگاه ها

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *