موتور آسنکرون چیست و چه کاربردی دارد؟

موتور آسنکرون در واقع موتوری است که بیشترین کاربرد را در مصارف سنگین مثل کارگاههای صنعتی و مصارف سبک مانند لوازم خانگی دارد. اولین الکتروموتور آسنکرون توسط نیکولا تسلا درسال ۱۸۸۳ ساخته شد.

آسنکرون ها از دو قسمت تشکیل شده است یک قسمت استاتور و دیگری روتور که وجه تمایز این نوع از الکتروموتور ها درتفاوت سرعت روتور با استاتور میباشد آسنکرون از یک جریان برق متناوب استفاده میکنند.

نوع کارکرد موتور آسنکرون

ایجاد یک میدان مغناطیسی دوار میباشد که بوسیله سیم پیچ های درون استاتور تولید میشود. میدان مغناطیسی ایجاد شده بر روتور اثر گذاشته که روتور دارای محور انتقال حرکت میباشد و در آن خاصیت مغناطیسی تولید میشود که موجب تولید قطب های مغناطیسی هم نام و غیر هم نام و عمل جذب و دفع میشود و در نهایت موجب حرکت چرخشی موتور میشود.  موتور آسنکرون انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند.

مزایا و معایب موتور آسنکرون

از مزایای موتور های آسنکرون میتوان به  ساده بودن ساختمان موتور – امکان افزایش بار – ثابت بودن سرعت در بارهای مختلف – و راه اندازی ساده تر نسبت به سایرین – و نگهداری و تعمیر آسان تر اشاره نمود.

از معایب این نوع از الکتروموتور ها میتوان به نیاز به استاتر برای راه اندازی – بیش از اندازه نمیتوان بار به آن وارد نمود و سرعت ثابت داشتن اشاره نمود.

در الکتروموتور آسنکرون ، سرعت چرخش روتور با سرعت چرخش استاتور برابر نیست ، این برابر نبون سرعت موجب ایجاد اندکی لغزش میشود.

جهت ایجاد تغییر در سرعت الکتروموتور میتوان از دو روش استفاده نمود یا باید فرکانس تغذیه موتور را تغییر دهیم و یا تعداد قطب‌ها را تغییر دهیم که این روش جزو شناسه های اصلی الکتروموتور است و با توجه به سیم‌ پیچ استاتور در کارخانه تعیین خواهد شد. با بالا بردن بار در آسنکرون سرعت موتور کاهش میابد.

موارد استفاده موتورهای آسنکرون : جهت ایجاد قدرت های کم که عمدتا به صورت تک فاز هستند و در مصارف خانگی مانند موتورهای کولر و لباسشوئی و و یخچال و غیره می باشد .

در مصارف صنعتی که نیاز به قدرت بیشتری هست که به صورت ۳ فاز میباشند مانند کارگاه های صنعتی و بالابر ها و ….کاربرد دارند.

مولد الکتریکی چیست؟

مولد الکتریکی

به دستگاهی که نیروی مکانیکی را به نیروی الکتریکی تبدیل میکند بوسیله القای الکترومغناطیسی مولد الکتریکی یا ژتراتور برق میگویند. واژه مولد به انگلیسی   Electric Generator گفته می‌شود.  مولد ها  و ژنراتور های الکتریکی دارای نقاط اشتراک و شباهت های بسیاری میباشند. این تولید کننده های نیروی مکانیکی میتواند توربین از نوع بخار یا از نوع آبی باشد یا توربین بادی و یا حتی یک موتور احتراق باشد.

مولدهای الکترواستاتیکی از اصولی به نام الکترواستاتیک پیروی میکنند و نیروی الکتریکی تولید میکنند این نوع از ژنراتور های برق از قبل از کشف رابطه بین الکتریسیته و مغناطیس تامین نیروی الکتریکی میکردند. این مولد الکتریکی میزان جریان تولید ی شان کم و در مقابل ولتاژ بالاتری تولید میکنند.این مولد ها تولید نیروی الکتریکی را از طریق دو روش انجام میدهند.

القای الکترواستاتیک

این روش برای تولید نیروی الکتریکی نیاز به هزینه زیادی جهت عایق کاری دارد و به همین علت در کاربرد های عملی و تولید انرژی الکتریکی به میزان زیاد قابل استفاده نیستند و بهره وری خیلی پایینی دارند این مولد ها از طریق اصطحکاک تولید برق میکنند نمونه هایی از این مولد که هنوز هم مورد استفاده قرار میگیرد ماشین ویمس هورست (Wimshurst) و مولدهای وان دی گراف (Van de Graaff)  میباشد.

ویژگی های الکتروموتور با بدنه چدنی

الکتروموتورهای با بدنه چدنی در دو مدل اصلی ، تک فاز و سه فاز تولید می شود . از بدنه چدنی به دلیل صرفه اقتصادی بیشتر در ساخت الکتروموتورهای سه فاز استفاده می شود . از ویژگی الکتروموتور با  بدنه چدنی ، مناسب بودن عایق چدن در مناطق سردسیری برای محافظت و بالا بردن طول عمر الکتروموتور در سرمای زیاد می باشد . همچنین این آلیاژ نسبت به بدنه آلومینیومی مقاومت و قدرت بیشتری دارد . از نظر اقتصادی نیز قیمت پایین تری نسبت به بدنه آلومینیومی دارد ، که این امر  یکی از دلایل اصلی محبوبیت بدنه چدنی است . الکتروموتور با بدنه چدنی با قدرت ۱۸ تا ۹۰ کیلو وات محبوبیت زیادی در بازار داخلی دارد شرکت های معتبر ایرانی نظیر موتوژن نمونه سه فاز آن را با استاندارد IEC34 تولید می کند . در عین حال دارای امتیاز حفاظت IP54 است و از روتور قفس سنجابی بهره می برد .  این مدل از پروانه پلاستیکی خنک کننده متصل به روتر استفاده می کند (سیستم تهویه C41) . درجه حرارت F ، فرکانس بازده ۵۰HZ و همچنین ولتاژ ۳۸۰ را نیز دارا می باشد . با داشتن این خصوصیات برای کار به صورت دائم بسیار مناسب است .

روتور الکتروموتور سه فاز با بدنه چدنی  از آلیاژ مس است و همانطور که اشاره شد ، این الکتروموتورها از تکنولوژی قفس  سنجابی بهره می برند . این تکنولوژی روتر به خاطر قرار گیری تیغه های مغناطیسی درست مشابه قفس به این نام معروف شده است . در موتورهای الکتریکی با بدنه چدنی روکش کاسه در اغلب اوقات از آلیاژ فولاد خشک تولید می شود و برای گرداندن روتر در مرکز آن از بلبرینگ استفاده می شود . همچنین  از تکنولوژی قطبی و آلیاژ مس در طراحی سیم پیچ استفاده شده است .

بازده بالا ، کم مصرف بودن ، مقاومت بالا ،  عایق مناسب در محیط های سرد و هزینه پایین تعمیر و نگهداری ( در کل صرفه اقتصادی) از ویژگی الکتروموتور با بدنه چدنی است .

اجزای الکتروموتور شامل چه بخش هایی می باشد؟

اجزای الکتروموتور شامل بخش ها مختلفی می باشد هر کدام از این بخش ها از اهمیت بالایی بخوردار هستند بطوریکه در صورت بروز مشکل در یکی از این اجزا روند کار الکتروموتور دچار اختلال می گردد در ادامه با اجزای الکتروموتور آشنا می شویم.

روتور ( ROTOR )

به قسمت متحرک در ساختار الکتروموتور روتور گفته می شود که برای انتقال نیروی مکانیکی شب را به حرکت در می آورد.

معمولاً یک رسانا در درون روتر قرار می‌گیرد که جریان از آن عبور می کند ، زمانی که این رسانه از میدان مغناطیسی تاثیر می گیرد نیروی مورد نیاز حرکت شفت به دست می آید . بعضی از روتر ها آهنربای دائمی دارند و قسمت ثابت شان رسانه‌ها را نگه می دارند.

بلبرینگ ( BEARING )

وظیفه اصلی بلبرینگ پشتیبانی و ایجاد تکیه گاه برای روتور است . بلبرینگ روتور اجازه می‌دهد در محور خود به چرخش درآید . تکیه گاه و محافظ بلبرینگ نیز پوسته ی موتور می باشد . میله موتور به وسیله بلبرینگ ها به خارج موتور جایی که بار اعمال می‌شود امتداد می یابد .  فشار و بار اضافی در ساختار الکتروموتور توسط  بلبرینگ ها به حالت معلق در می آید.

استاتور ( STATOR )

استاتور قسمت ثابت مدار الکترومغناطیسی الکتروموتور است. که معمولاً از سیم پیچ یا آهنربای دائمی ساخته شده است.

هسته استاتور لمینت نام دارد ، لمینت از تعداد زیادی ورق فلزی نازک تشکیل شده است. کاربرد اصلی لمینت کاهش انرژی است. برای کاهش انرژی باید از هسته جامد استفاده شود.

شکاف هوا ( AIR GAP )

فاصله بین روتور و استاتور را شکاف هوا می نامند. شکاف هوا بسیار مهم و موثر است، این شکاف باید تا حد ممکن نازک باشد زیرا فاصله زیاد تاثیرات منفی بر عملکرد اجزا الکتروموتور دارد . شکاف هوا اصلی ترین فاکتور در ضریب توان بالا در کارکرد کم موتور است ، به همین دلیل باید شکارهوا در حداقل ممکن باشد .  از طرف دیگر اگر شکاف بیش از حد کوچک باشد خوردگی، سر و صدا  و مشکلات مکانیکی در الکتروموتور ایجاد می کند.

سیم پیچ ( WINDINGS )

سیم پیچ از سیم هایی که درون یک چنبره قرار گرفته است تشکیل می شود. معمولاً سیم ها در اطراف یک هسته مغناطیسی آهن نرم لمینت پیچیده می شود تا هنگامی که انرژی و جریان از میان آن عبور می کند قطب های الکترومغناطیسی تولید شوند .

سیم پیچ ها از نظر قدرت به میدان مغناطیسی به دو دسته salient و nonsalient تقسیم می شوند. بعضی از از سیم پیچ ها از سیم های رسانه های ضخیم تر مانند میله ها یا ورق های فلزی که معمولاً از جنس مس یا آلومینیوم هستند ساخته شده اند و به وسیله القای الکترومغناطیسی تغذیه می شوند.

تغییر دهنده جهت برق یا کموتاتور ( COMMUTATOR )

رفت و برگشت ساز و کاری است که برای جابجایی ورودی اکثر موتورهای الکتریکی DC و بعضی از  الکتروموتورهای AC  به کار می رود. کموتاتور از چند حلقه اسلیپ که از یکدیگر جدا شده اند  و یک شفت تشکیل شده است . جریان آرمیچر الکتروموتور از طریق برس هایی که با مبدل در تماس است تامین می شود، که باعث برگشت جریان می شود و با چرخش روتر از یک به قطب دیگر نیرو را به صورت بهینه اعمال می کند. در صورت عدم وجود چنین دورانی موتور متوقف می شود.

مولد برق آبی چیست؟

مولد برق آبی چیست؟

مولد برق آبی ماشین مکانیکی است که به وسیله آن از آب جاری برای تولید برق استفاده می شود .  به این برق تولیدی هیدروالکتریسیته نیز گفته می شود . مولد برق آبی برای اولین بار در اوایل قرن ۱۹ توسط کلود بوردین فرانسوی تولید و توسعه یافت او با الهام گرفتن از چرخ های آبی قدیمی ،  اولین مولد برق آبی را ساخت . او با اضافه کردن یک روتور به چرخ های آبی توانست هم اندازه را کوچک کند هم توان و قدرت مکانیکی بیشتری به دست بیاورد . در ابتدای قرن ۲۱ توربین های آبی بیش از ۱۹ درصد (۷۱۵ هزار  مگاوات) برق تولیدی جهان را تامین می‌کردند . همچنین این نوع مولد بیش از ۶۵ درصد انرژی های تولیدی تجدید پذیر را شامل می شدند . پیش بینی می شود تا سال ۲۰۲۵ ، پنج درصد به این آمار اضافه شود . 

مزایا استفاده از مولد برق آبی

در واقع این نوع انرژی از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است زیرا در تولید آن سوخت های فسیلی نظیر نفت و زغال سنگ نقشی ندارند ،  بنابراین هزینه تولید از نوسانات بازار سوخت‌های فسیلی در امان است . از دیگر دلایل اقتصادی می توان به تعداد پرسنل کم برای تعمیر و نگهداری مولد و همچنین عمر بالای آن اشاره کرد . به طوری که عمر بعضی از نیروگاه‌های برق آبی به بیش از ۱۰۰ سال می‌رسد در صورتیکه نیروگاه های گرمایی عمر بسیار کمتری دارند .  یکی دیگر از دلایل محبوبیتش ، مفید بودن آن برای محیط زیست است . مولد برق آبی احتیاج به سوخت ندارد بنابراین دی اکسید کربن تولید نمی کند به همین دلیل از انتشار گازهای گلخانه‌ای جلوگیری می کند . ( البته در بعضی موارد نیاز به محیط زیست صدمه می زنند که در ادامه به آن می پردازیم )

معایب مولد برق آبی

احداث سد برای تولید برق در بعضی موارد باعث جابجایی جمعیت میشود .  به این صورت که با بالا آمدن سطح آب ممکن است مناطقی که از نظر جغرافیایی برای مردم مهم است (مانند اماکن مذهبی) و یا حتی محل سکونت آنها به زیر آب برود که در زمان احداث تعدادی از سد ها ،  جابجای جمعیت به مشکل غیر قابل حل تبدیل شده است.

شکسته شدن سد نیز یکی  دیگر از معایب این انرژی است هرچند این حادثه به ندرت اتفاق می افتد اما نباید آن را دست کم گرفت زیرا در صورت وقوع ، صدمات جبران ناپذیری به بار می آورد .  برای مثال شکسته شدن یک سد در جنوب چین باعث کشته و زخمی شدن بیش از ۲۵۰ هزار نفر و بی خانمان شدن هفتصد هزار نفر شد . از دلایل شکسته شدن سد می توان به انتخاب نامناسب محل احداث سد ،  استفاده از مواد اولیه نامرغوب ، مهندسی ضعیف و هدف قرار گرفتن در زمان جنگ اشاره کرد.

احداث سد می تواند در مواردی به محیط زیست صدمه  بزند . این صدمه به دلیل برهم زدن اکوسیستم منطقه به وجود می آید برای مثال در آمریکای شمالی با وجود قرار دادن مسیر حرکت درصد برای ماهی های قزل آلا ، تعداد ماهی ها بسیار کاهش پیدا کرد ،  زیره برای تخم گذاری نتوانست خود را به بالای رودخانه برساند . همچنین موجودات آبزی در حین حرکت خود از رودخانه به دریا در بین توربین ها از بین می روند . برای حل این مشکل هم در فصل مهاجرت از انتقال ماهی ها با قایق و قفل کردن حرکت توربین ها استفاده کردند ،  ولی با این وجود نیز در محل احداث سد تعداد موجودات آبزی به طور چشمگیری کاهش پیدا می کند . به این خاطر در آمریکای شمالی و بعضی از کشورهای اروپایی احداث سد در مسیر حرکت ماهی ها ممنوع است.