آشنایی با موتورهای AC و DC
موتورهای AC و DC از انواع الکتروموتورها یا همان موتورهای الکتریکی محسوب میشوند. موتورهای الکتریکی در همه جا به چشم می‌خورند. بیشتر حرکت‌هایی که در محیط پیرامون ما دیده میشود از یک الکتروموتور ناشی میشود. در واقع این موتورها بسیار پرکاربرد هستند و نیازهای بسیاری از صنایع و حتی زندگی روزمره از طریق آنها مرتفع میشود. شیوه کار و کارایی این موتورها به شناخت بیشتر درباره‌ی آنها منجر خواهد شد. برای اینکه بتوانیم به درک درستی از کاربرد و ویژگی‌های این دو نوع موتور الکتریکی بپردازیم ابتدا باید کمی درباره‌ی ماهیت و کلیت الکتروموتورها بدانیم.
مطالب مرتبط:
الکتروموتور یا موتور الکتریکی چیست؟
روش‌های مختلف راه‌اندازی الکتروموتورها
گروه صنعتی سپیانی فعال در زمینه اتوماسیون صنعتی، مشاوره اتوماسیون صنعتی، اجرا و پیاده سازی اتوماسیون صنعتی از اینکه در ادامه این مقاله ما را همراهی میکنید سپاسگزار است.
موتور الکتریکی چیست؟
موتورهای الکتریکی به وسیله‌ی مگنت ایجاد حرکت می‌کنند. قانون حاکم در آهنرباها که قطب‌های هم نام یکدیگر را می‌ربایند و قطب‌های غیر هم نام یکدیگر را جذب می‌کنند قانون به کار رفته در این نوع از موتورها میباشد. این نیروهای ایجاد کننده‌ی جاذبه و دافعه در درون یک الکتروموتور ایجاد چرخش میکند که این چرخش اساس کار موتور خواهد بود. به بیان علمی تر موتور الکتریکی یک نوع دستگاه الکترومکانیکی میباشد که نیروی الکتریکی را دریافت نموده و آن را به انرژی مکانیکی بدل میکند.
این انرژی مکانیکی به منظور انجام کار و حرکت در بخش‌های مختلف استفاده میشود. موتورهای AC و DC دو نوع از این نوع الکتروموتورها هستند که دارای کاربردها و مصارف فراوانی بوده و با اندکی تفاوت و تمایز ساختار و عملکرد مشابهی دارند. بیشتر موتورهای الکتریکی دوار بوده هر چند مدل‌های خطی از آنها نیز موجود است. در موتورهای دوار به بخشی که چرخان است روتور می‌گویند. قسمت ثابت و بدون حرکت نیز استاتور گفته میشود. به بخشی از موتورهای الکتریکی که ولتاژ وارد می گردد آرمیچر می‌گویند. الکتروموتو ها یا با جریان برق مستقیم فعالیت می‌کنند یا با جریان برق متناوب. همین عامل نیز یکی از ویژگی هایی است که میتوان آنها را به وسیله‌ی این شاخصه گروه بندی نمود.
حتما بخوانید: انتخاب بهترین موتور القایی برای کاربرد صنعتی
کاربرد های موتوهای الکتریکی
از این موتورها در صنایع مختلفی استفاده می‌کنند. موتورهای AC و DC که از زیر شاخه‌های موتورهای الکتریکی هستند به تناسب کارایی و ویژگی هایی دارند در یکی از بخش های صنعتی و حتی خانگی مورد بهره برداری واقع میشوند. مواردی همچون:
- فن‌های صنعتی
- لوازم خانگی
- ابزارهای برقی
- دمنده‌ها
- ابزارهای قدرت
- درایوها
کوچک ترین موتور الکتریکی که مورد استفاده قرار می‌گیرد در ساعت است. این موتور های از عملکرد و ابعاد استانداردی برخوردار هستند.
حتما بخوانید:
روش‌های راه‌اندازی موتورهای القایی
هیدروموتور (موتور هیدرولیک) چیست؟
انواع موتورهای الکتریکی
موتورهای الکتریکی بسته به نوع جریان الکتریکی که با آن کار می‌کنند به دو گروه تقسیم بندی میشوند.
- موتورهای الکتریکی AC
- موتورهای الکتریکی DC
موتورهای الکتریکی AC با جریان برق متناوب فعالیت می‌کنند و موتورهای الکتریکی DC با جریان برق مستقیم کار می‌کنند. البته هر دو نوع موتورهای AC و DC بسیار کارآمد و پرکاربرد هستند. البته میتوان گفت که موتور های DC از موتور های AC ایده گرفته‌اند و طراحی شده‌اند.
موتورهای الکتریکی AC
در این نوع از الکتروموتورها استاتور از سیم پیچی هایی تشکیل شده است که به وسیله‌ی جریان برق متناوب تغذیه میگردد. سیم پیچ به کمک این جریان متناوب یک میدان مغناطیسی که به صورت دوار است را تولید میکند. روتور این نوع موتور داخل سیم پیچ آن می‌چرخد و متصل به شافت خروجی نیز میباشد. با این چرخش مغناطیسی روتور گشتاور تولید خواهد شد. موتورهای الکتریکی نوع AC دارای دو نوع متفاوت هستند و وجه تمایز آنها در نوع روتوری است که در آنها به کار رفته است. این مدل‌ها شامل:
- موتور الکتریکی AC حرکتی القایی یا آسنکرون
- موتور الکتریکی AC همزمان
حتما بخوانید:
منبع تغذیه صنعتی چیست؟ کاربرد آن
در نوع القایی میدان مغناطیسی القایی در داخل روتور مورد استفاده قرار می‌گیرد. در نوع همزمان نیز سرعت چرخش موتور با سرعت میدان مغناطیسی به کار رفته در آن به صورت همزمان است. میدان مغناطیسی در این نوع توسط استاتور ایجاد میگردد.
اجزای موتور AC:
اساسا موتورهای الکتریکی همزمان خود از سه زیر شاخه‌ی مختلف تشکیل میشوند:
- موتورهای اکراه
- موتورهای هیسترزیس
- موتورهای آهنربایی
موتورهای AC و DC البته در ساختار کلی و اجزای اصلی با یکدیگر مشابه هستند.
حتما بخوانید:
موتورهای الکتریکی DC
در این نوع از الکتروموتورها انرژی الکتریکی دریافت شده توسط موتور به کمک یک آهنربا تبدیل به انرژی مکانیکی میگردد. به دلیل ان که این نوع از الکتروموتورها از جریان برق مستقیم تغذیه میشوند با این نام نیز خوانده میشوند. به دلیل اینکه احتمال فرسودگی در کموتاتور‌های موتورهای DC وجود دارد نیاز به مراقبت بیشتری نیز در مورد آنها وجود دارد. در واقع یکی از وجوه تمایز موتورهای AC و DC همین میزان توجه و نگهداری مورد نیاز در هر یک از آنها میباشد.
برای درک بهتر از عملکرد این نوع الکتروموتور ابتدا یک مدار ساده را در نظر گرفته که توسط یک باطری تغذیه میشود. با ورود جریان برق به داخل مدار یک میدان مغناطیس نیز ایجاد میشود. این میدان موجب ایجاد چرخش در آرمیچر میگردد. عملکرد موتورهای الکتریکی DC نیز به همین شیوه است. ( البته به صورت ساده)
اجزای موتور DC:
موتور های الکتریکی DC از بخش هایی شامل:
- روتور یا سیم پیچ
- میله های گرافیکی
- کموتاتور
- استاتور
- آهنربای نعلی شکل
ساخته شده‌اند. همانطور که مشاهده میشود موتورهای AC و DC از لحاظ اجزای تشکیل دهنده نیز بسیار مشابه یکدیگر هستند. بیشتر موتورهای الکتریکی که امروزه طراحی و ساخته میشوند از نوع DC هستند. به این وسیله میتوان آنها را به کمک درایوهای الکترونیکی صنعتی کنترل نمود. این نوع از الکتروموتورها در بخش‌هایی شامل تولیدات کاغذ و آسیاب های فولادی و نیز ماشین آلات نورد مورد بهره برداری درایو صنعتی قرار می‌گیرند. البته باید در نظر داشت که در میان کموتاتورها جرقه هایی ایجاد میشود. به همین علت در مکان‌هایی که احتمال انفجار وجود داشته باشد استفاده از این نوع موتورهای الکتریکی توصیه نمی‌شود.
تفاوت موتورهای AC و DC در چیست؟
این سوال که تفاوتهای این نوع از الکتروموتورها در چیست؟ برای بسیاری از افراد پیش می‌آید. به همین دلیل در ادامه مقاله‌ی حاضر در تلاش هستیم تا پاسخ کاملی به این سوال دهیم. این تفاوت‌ها را در موارد زیر خلاصه کرده‌ایم:
1- اولین و بزرگ‌ترین تفاوت بین این دو نوع موتور نوع جریانی است که با آن تغذیه میشوند. یکی از این موتورها با جریان متناوب و موتور دیگری نیز با جریان مستقیم کار میکند.
2- فرکانس تغذیه در این دو نوع موتور با یکدیگر نیز متفاوت است. در موتورهای DC این مقدار صفر میباشد. در حالیکه در موتورهای AC این عدد چیزی در حدود 50 هرتز میباشد.
3- در قسمت‌هایی که سرعت موتور به کنترل بیرونی نیاز داشته باشد از موتورهای جریان متناوب استفاده میشود. اما موتورهای جریان مستقیم در برنامه‌هایی با عملکردهای انرژی طولانی مدت بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
4- تفاوت دیگری که بین موتورهای AC و DC وجود دارد فاز تعبیه شده در آنها است. نوع متناوب شامل تک فاز تا سه فاز است در حالی موتور الکتریکی جریان مستقیم تنها دارای یک فاز میباشد.
5- با وجودی که در هر دو موتورهای AC و DC از اصل میدان مغناطیسی به وجود آمده در سیم پیچ استفاده میشود. اما با این تفاوت که در موتورهای DC آرماتور در حالی که میدان نمی‌چرخد قادر به چرخیدن است. اما در نوع AC میدان مغناطیسی می‌چرخد در حالیکه آرماتور ثابت است.
6- از آنجایی که موتورهای جریان مستقیم احتمال آسیب دیدگی و خرابی بیشتری دارند هر کجا نگرانی از خرابی الکتروموتور بیشتر باشد از نوع AC بهره گرفته میشود.
حتما بخوانید:
موتور برق چیست؟ انواع و کاربرد
دیگر تمایزات:
7- چنانچه برای بارهای سنگین به سرعت ثابت برای راه اندازی احتیاج باشد. موتور های AC گزینه های بهتری نسبت به نوع DC محسوب میشوند.
8- از آنجایی که موتورهای الکتریکی جریان متناوب یک کنترل کننده محسوب میشوند استفاده از آنها ارزانتر خواهد بود. بنابراین از لحاظ اقتصادی مرقون به صرفه‌تر از نوع مستقیم است. اما موتورهای DC دارای بخش‌های متحرک بسیار زیادی هستند که جایگزین نمودن هر یک از آنها میتواند بسیار هزینه‌بر باشد.
9- تفاوت بعدی بین نوع میدان مغناطیسی ایجاد شده در آنها است. جریان‌های متناوب و متقارنی که در نوع متناوب از الکتروموتورها وجود دارد موجب میشود تا میدان مغناطیسی نیز به طور مداوم بچرخد. اما در موتورهای DC به وسیله‌ی تغییر کردن ولتاژ ثابت و محل واقعی کویل چرخش در میدان مغناطیسی ایجاد میشود.
10- در موتورهای القایی که نوعی از موتورهای AC به شمار می‌روند میدان های مغناطیسی در حال چرخش در روتور و نیز میدان چرخشی که در استاتور وجود دارد با یکدیگر تعامل کرده تا گشتاور تولید گردد. در حالیکه در موتورهای الکتریکی DC این تعامل بین میدان های مغناطیسی روتور و استاتور برای ایجاد گشتاور وجود دارد در حالیکه در زمان چرخش میدان مغناطیسی آرماتور ثابت میماند.
با توجه به تمام موارد گفته درباره‌ی تفاوت های بین موتورهای AC و DC میتوان فهمید که این دو نوع الکترومور اگر چه از لحاظ ساختاری شباهت‌هایی دارند اما به لحاظ شیوه‌ی کار و موارد استفاده بسیار متفاوت از هم هستند.
با این وجود هر دو نوع یاد شده از موتورهای الکتریکی دارای مزایا و معایب مختص به خود هستند شناخت آنها بدون در نظر گرفتن این مزایا و معایب ممکن نیست.
مزایا و معایب موتورهای AC
مزایا:
- قیمت نسبتا پایین و صرفه‌ی اقتصادی
- استهلاک پایین و نیز هزینه‌های کمتر در بخش تعمیر و نگهداری
- راه اندازی و نیز کنترل ساده‌تر
- استفاده از اینورتر برای کنترل کردن آنها هزینه‌ها را هرچه بیشتر پایین می‌آورد.
معایب:
- کنترل سرعت در این نوع از موتورهای الکتریکی نسبتا پایین میباشد.
- گشتاور تولید شده توسط آنها یکنواخت نمیباشد.
- امکان کنترل نمودن موقعیت در آنها به دلیل یکسان نبودن سرعت روتور و میدان چرخان وجود ندارد.
- اتلاف انرژی در آنها بالا بوده و به همین دلیل راندمان پایینی دارند.
حتما بخوانید:
مزایا و معایب موتورهای DC
مزایا:
- کنترل سرعت در این نوع از الکتروموتورها دقت مطلوبی دارد.
- از نظر طراحی نیز ساده هستند و فهم آنها آسان است.
- با تغییر ولتاژ به سادگی میتوان سرعت در آنها را نیز تغییر داد.
- گشتاور در این نوع از موتورهای الکتریکی به وسیله‌ی اعمال تغییر بر جریان کنترل میشود.
- راه‌اندازی نمودن این نوع از موتورهای جریان مستقیم ساده و آسان میباشد.
معایب:
- استهلاک بالایی دارند و هزینه‌های مربوط به تعمیر و نگهداری در آنها بالا است.
- انواع قدرتمند در آنها از ابعاد بسیار بزرگی نیز برخوردار هستند.
- به منظور راه اندازی این موتورها به جریان مستقیم برق نیاز است.
- سرعت موتور در پاسخ مقدار مطلوبی نیست.
موتورهای AC و DC از انواع پرکاربرد الکتروموتورها در صنعت میباشند. با وجود شباهت‌های زیاد در ساختار کلی این موتورها، شیوه کار و در نتیجه کاربردهای آنها تفاوتهای زیادی با یکدیگر دارد.
