نحوه ساخت الکتروموتور صنعتی
الکتروموتورها یکی از ابزارهایی هستند که در بسیاری از صنایع برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی استفاده می‌شوند. این موتورها به دلیل کارایی بالا، حجم کوچک، و هزینه پایین، به یکی از مهمترین قطعات در سیستم‌های تبدیل انرژی شده‌اند. در این مقاله از سایت پیشرو صنعت به بررسی طراحی و ساخت الکتروموتور خواهیم پرداخت.
الکتروموتور صنعتی چیست؟
در فرآیند طراحی الکتروموتور صنتی، الکتروموتور صنعتی یک ماشین دورانی تعریف می شود که با استفاده از انرژی الکتریکی در سطوح ولتاژ استاندارد فعالیت می‌کند. این ماشین‌های دوار الکتریکی دارای بخش ثابت استاتور و بخش متحرک (چرخنده) رتور هستند. استاتور به روش‌های مختلف سیم پیچی شده که با اتصال به جریان الکتریکی شار مغناطیسی قدرتمندی تولید می‌کند و رتور بخش چرخنده (دوار) در فضای داخل سیم پیچ استاتور را تحت تاثیر شار مغناطیسی به حرکت وا می‌دارد.
انواع الکتروموتور صنعتی را براساس روش سیم بندی استاتور دسته بندی می‌کنند که انواع الکترو موتورهای سنکرون، آسنکرون، سروو موتورها، استپ موتورها، موتورهای DC و… ازین قرار هستند. همچنین این ماشین‌های دوار الکتریکی با توجه به نوع ولتاژ دریافتی از نوع AC (تک فاز و یا سه فاز) و DC دسته بندی می‌شوند و با توجه به مقدار توان دهی در ظرفیت‌های گوناگون طراحی و تولید می‌شوند.
الکتروژن
الکتروژن یکی از کمپانی های معتبر و موفق ایرانی است که توانسته با رعایت استانداردها و بالا بردن کیفیت در محصولات خود به رقابت با کمپانی های بزرگ خارجی بپردازد. الکتروموتور های این کمپانی در دو دسته تک فاز و سه فاز قرار می گیرد. این کمپانی مجهز به خط تولید اتوماتیک و نیمه اتوماتیک می باشد و همچنین الکتروژن اولین تولید کننده الکتروموتور صنعتی با راندمان بالا شناخته می شود.
اهمیت توان در طراحی الکتروموتور صنعتی
توان قدرت انجام کار در تجهیزات مکانیکی است و قاعدتاً به توانایی تولید نیروی مکانیکی در تجهیزات الکتریکی اشاره می‌کند. اما موضوع توان در طراحی الکتروموتور صنعتی از منظر الکتریکی آن بررسی می‌شود. به این ترتیب که هر الکتروموتور صنعتی پس از دریافت مقدار توان الکتریکی معین قدرت مکانیکی چرخش در شفت رتور خود را تولید می‌کند. اگر چه توان عملیاتی موتور قدرت مکانیکی چرخش رتور است؛ اما در عمل این تجهیزات را براساس مقدار توان الکتریکی که دریافت می‌کنند، مورد بررسی قرار می‌دهند.
توان الکتریکی نیز با احتساب مقدار ولتاژ در جریان و به روش‌های مختلف از سیستم‌های تک فاز، سه فاز و یا جریان DC محاسبه می‌شود.
مفهوم گشتاور در طراحی الکتروموتور صنعتی
گشتاور قدرت دورانی موتور است که در کنار توان از مولفه‌های کلیدی برای طراحی الکتروموتور صنعتی است. با استفاده از این مولفه می‌توانیم مقدار قدرت موتور برای جابجایی بارهای گردشی را محاسبه کنیم. در نظر داشته باشید که هر الکتروموتور صنعتی یک ماشین گردان است که با هدف تامین توان بارهای گردان طراحی می‌شود. لذا در بحث طراحی باید قدرت کافی نیروی چرخشی را تامین نماییم. موضوعی که با مفهوم گشتاور دورانی مطرح است و از مولفه‌های کلیدی طراحی انواع الکتروموتور صنعتی است.
برای درک مفهوم گشتاور دورانی بهتر است شرایط سفت شدن یک مهره بر روی یک پیچ را تجسم کنید. قاعدتاً با دست نمی‌توانید این مهره را بر روی پیچ سفت کنید؛ زیرا قدرت گشتاور دورانی شما کم است. اما وقتی از ابزار دسته بلندی مانند آچار استفاده می‌کنید، مقدار قدرت گشتاور دورانی شما برای سفت کردن مهره افزایش پیدا می‌کند. در طراحی الکتروموتور صنعتی نیز با چنین شرایطی البته در سرعت بسیار بالاتر سر و کار داریم.
مقدار توان گردش موتور (گشتاور دورانی) معرف مقدار توانایی آن برای به حرکت درآوردن بارهای چرخشی است که در ادامه از چگونگی محاسبه آن در اصول طراحی الکتروموتور صنعتی صحبت می‌کنیم.
در طراحی الکتروموتور، باید به چند معیار اساسی توجه کرد؟
بعد از انتخاب نوع الکتروموتور، می‌توان به طراحی و ساخت بخش‌های الکتروموتور پرداخت. این بخش‌ها عبارتند از:
- استواتور (Stator): قسمتی از الکتروموتور است که ایستا بوده و حلقه‌هایی از مواد هادی بر روی آن قرار دارد. این حلقه‌ها به منظور تولید گشتاور الکتروموتور به وجود می‌آیند.
- روتور (Rotor): قسمتی از الکتروموتور است که در حالت عادی به صورت چرخشی به دور است
- کاموا (Commute): کاموا یا جعبه جلو در برخی الکتروموتورها مانند الکتروموتورهای DC به کار می‌رود. این قسمت به وسیله برسی‌های خاصی، جهت چرخش روتور را تغییر می‌دهد.
- قطب‌ها: قطب‌های مغناطیسی مانند نمونه زیر، برای ایجاد میدان مغناطیسی در الکتروموتور به کار می‌روند.
در هنگام طراحی الکتروموتور، باید به ابعاد و شکل دقیق هر یک از این بخش‌ها توجه کرد. برای مثال، برای روتور، شکل و طول فضایی برگشت پذیرهای مغناطیسی بسیار مهم هستند. همچنین، نحوه قرارگیری قطب‌ها نیز باید بررسی شود. برای تولید گشتاور، قطب‌های مغناطیسی باید به گونه‌ای قرار گیرند که به طور هم‌زمان با چرخش روتور، گشتاور برای حرکت دادن شفت تولید شود.
مراحل ساخت و طراحی الکتروموتور
همانطور که گفته شد، ساخت الکتروموتور یک فرآیند پیچیده است که نیازمند دانش فنی و تخصصی در زمینه‌های مختلفی مانند فیزیک، الکترونیک، مهندسی برق، مکانیک و مواد می‌باشد. در زیر به برخی مراحل کلی ساخت الکتروموتور پرداخته می‌شود:
- طراحی: این مرحله شامل طراحی اولیه، شبیه‌سازی و بهینه‌سازی الکتروموتور می‌شود. در این مرحله، اندازه‌گیری و تحلیل میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی، محاسبه گشتاور و سرعت موتور و همچنین بررسی شرایط حرارتی و مکانیکی انجام می‌شود.
- ساخت: پس از طراحی، مواد اولیه مورد نیاز برای ساخت الکتروموتور تهیه و آماده‌سازی می‌شود. سپس، برش و شکل دادن قطعات الکتروموتور از جمله قطب‌ها، روتور و استاتور با استفاده از ابزارهای خاصی مانند CNC و EDM صورت می‌گیرد. در این مرحله، اتصالات الکتریکی و نصب سیم‌های موتور نیز انجام می‌شود.
- تست و تعیین خصوصیات: پس از ساخت، موتور تست شده و خصوصیات آن اندازه‌گیری می‌شود. در این مرحله، میزان گشتاور، سرعت، کارایی و قدرت موتور تعیین می‌شود. همچنین، میزان توان مصرفی، کارایی تبدیل انرژی، وزن و حجم موتور نیز اندازه‌گیری می‌شود.
- نصب و استفاده: پس از تست و تعیین خصوصیات، الکتروموتور می‌تواند نصب و به کار برود.الکتروموتور به عنوان یک فناوری رو به رشد، طراحی و ساخت الکتروموتورها همچنان ادامه دارد و از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود. به طور کلی، الکتروموتورها به دو دسته DC و AC تقسیم می‌شوند.
همچنین، الکتروموتورها می‌توانند به صورت تک فاز یا سه فاز عمل کنند. در الکتروموتورهای سه فاز، برق با فرکانس ولتاژ سه فاز به موتور اعمال می‌شود، در حالی که در الکتروموتورهای تک فاز، برق با فرکانس ولتاژ تک فاز به موتور اعمال می‌شود.
با توجه به پیشرفت تکنولوژی، الکتروموتورها به صورت هوشمند نیز طراحی و ساخته می‌شوند. در الکتروموتورهای هوشمند، می‌توان با استفاده از سنسورهای مختلفی مانند سنسورهای دما، سرعت و فشار، عملکرد و کارایی الکتروموتور را بهینه کرد. همچنین، با استفاده از کنترلرهای هوشمند، می‌توان کارایی و کنترل الکتروموتورها را بهبود بخشید.