در بسیاری از پروژه‌های صنعتی، انتخاب صحیح الکتروموتور نقش مهمی در بهبود عملکرد، افزایش بازدهی و ارتقای ایمنی سیستم دارد. یکی از تصمیم‌های کلیدی در این زمینه، انتخاب بین الکتروموتور معمولی و الکتروموتور ترمزدار است. هر یک از این دو نوع موتور، ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند و بسته به نوع فرآیند، شرایط کاری و سطح دقت مورد نیاز، می‌توانند نتایج کاملا متفاوتی ارائه دهند.
در این مقاله، با نگاهی دقیق به ساختار، نحوه عملکرد، موارد استفاده و تفاوت بین الکتروموتورهای ترمزدار و معمولی، اطلاعاتی کاربردی در اختیار شما قرار می‌گیرد تا بتوانید در انتخاب موتور مناسب برای پروژه‌های صنعتی، تصمیمی فنی و آگاهانه بگیرید.
الکتروموتور معمولی چیست؟
الکتروموتور معمولی یک دستگاه الکترومکانیکی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی (حرکت چرخشی) تبدیل میکند. این موتورها با استفاده از میدان مغناطیسی ایجادشده بین استاتور (بخش ثابت) و روتور (بخش متحرک) باعث چرخش محور خروجی می‌شوند.
الکتروموتورهای معمولی فاقد سیستم ترمز داخلی هستند، بنابراین پس از قطع برق، معمولا به‌دلیل اینرسی به چرخش خود برای مدت کوتاهی ادامه می‌دهند. این موتورها به‌دلیل ساختار ساده، دوام بالا، هزینه نگهداری پایین و عملکرد قابل‌اعتماد، کاربرد گسترده‌ای در صنعت و لوازم خانگی دارند.
اجزای الکتروموتور معمولی
اجزای اصلی الکتروموتور معمولی عبارتند از:
استاتور (Stator): بخش ثابت موتور است که معمولا شامل سیم‌پیچ‌هایی روی یک هسته آهنی می‌باشد. با عبور جریان برق از سیم‌پیچ‌ها، یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می‌شود که باعث چرخش روتور می‌گردد.
روتور (Rotor): بخش متحرک موتور است که درون استاتور قرار دارد و در اثر میدان مغناطیسی تولید شده توسط استاتور، به چرخش درمی‌آید. روتور انرژی مکانیکی تولیدشده را به محور خروجی منتقل میکند تا بتوان از آن در دستگاه‌های مختلف استفاده کرد.
قاب یا بدنه (Frame): بدنه‌ی خارجی موتور است که از اجزا در برابر ضربه، گرد و غبار و رطوبت محافظت میکند.
یاتاقان‌ها (Bearings): قطعاتی هستند که بین روتور و قاب موتور قرار می‌گیرند و باعث می‌شوند روتور بتواند آزادانه و بدون اصطکاک زیاد بچرخد. نقش مهمی در افزایش طول عمر و کاهش صدای موتور دارند.
کولینگ فن یا فن خنک‌کننده (Cooling Fan): اغلب در انتهای روتور نصب می‌شود و هنگام چرخش روتور، هوا را به گردش درمی‌آورد تا گرمای تولیدشده در سیم‌پیچ‌ها و سایر بخش‌ها را دفع کند و از داغ شدن بیش از حد جلوگیری نماید.
ترمینال یا جعبه اتصال (Terminal Box): محفظه‌ای است که سیم‌های برق ورودی به موتور از طریق آن متصل می‌شوند. این بخش امکان اتصال ایمن به منبع تغذیه را فراهم میکند و معمولا دارای درپوش محافظ می‌باشد.
الکتروموتور معمولی چگونه کار میکند؟
نحوه عملکرد الکتروموتور معمولی به صورت زیر است:
با اتصال برق به موتور، جریان الکتریکی وارد سیم‌پیچ‌های استاتور می‌شود.
این جریان باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی دوار در اطراف روتور می‌شود.
بر اثر نیروی مغناطیسی، روتور که در داخل این میدان قرار دارد شروع به چرخیدن میکند.
چرخش روتور به شفت (محور خروجی) منتقل می‌شود و در نتیجه انرژی مکانیکی تولید می‌شود.
فن خنک‌کننده به طور هم‌زمان کار میکند تا از داغ شدن بیش از حد موتور جلوگیری کند.
این فرآیند تا زمانی که برق وصل باشد ادامه دارد و موتور می‌چرخد.
وقتی برق قطع می‌شود، موتور بر اثر اینرسی و بار متصل، به تدریج متوقف می‌شود.
کاربردهای رایج الکتروموتورهای معمولی
مهمترین کاربردهای این الکتروموتورها عبارتند از:
صنایع: راه‌اندازی ماشین‌آلات، نوار نقاله، پمپ و کمپرسور.
لوازم خانگی: موتور یخچال، لباسشویی، پنکه و جاروبرقی.
وسایل نقلیه برقی یا هیبریدی: برف‌پاک‌کن، بالابر شیشه، فن رادیاتور و موتور خودروهای برقی.
ابزار برقی: دریل، فرز، اره برقی و…
تهویه مطبوع: فن‌ها و کمپرسورهای کولر و هواساز.
الکتروموتور ترمزدار چیست؟
الکتروموتور ترمزدار نوعی از الکتروموتور است که علاوه بر اجزای اصلی یک موتور معمولی، به سیستم ترمز داخلی نیز مجهز شده است. این سیستم ترمز معمولا ترمز الکترومغناطیسی است و وظیفه آن توقف سریع موتور یا ثابت نگه‌داشتن محور در یک موقعیت خاص می‌باشد.
در حالت عادی، زمانی که برق قطع می‌شود، موتور به دلیل اینرسی (لختی) برای چند لحظه به چرخش ادامه میدهد. اما در بسیاری از کاربردها مانند بالابرها، جرثقیل‌ها، آسانسورها، دستگاه‌های CNC یا نوار نقاله‌های عمودی، نیاز است که محور به‌سرعت و با دقت متوقف شود یا در موقعیت خاصی قفل بماند. در چنین مواردی، از الکتروموتور ترمزدار استفاده می‌شود.
اجزای اصلی الکتروموتور ترمزدار
همانطور که گفتیم، الکتروموتور ترمزدار در واقع همان الکتروموتور معمولی است که یک سیستم ترمز به آن اضافه شده است. یعنی تمام اجزای اصلی موتورهای معمولی مثل روتور، استاتور، سیم‌پیچ‌ها، محور، جعبه ترمینال و… را دارد، اما برای توقف سریع و دقیق، مخصوصا در کاربردهای حساس، چند قطعه مخصوص ترمز نیز به آن افزوده شده‌اند. این قطعات اضافی شامل موارد زیر هستند:
آهنربای الکتریکی (الکترومگنت): هنگام قطع برق فعال می‌شود و ترمز را به‌کار می‌اندازد.
لنت ترمز: با فشار روی دیسک، باعث توقف چرخش محور می‌شود.
دیسک ترمز: به محور موتور متصل است و نقطه تماس لنت برای توقف حرکت می‌باشد.
فنر ترمز: هنگام قطع برق، لنت را به دیسک فشار میدهد تا ترمز عمل کند.
قاب یا پوشش ترمز: اجزای ترمز را در انتهای موتور نگه می‌دارد و از آنها محافظت میکند.
کابل یا ترمینال مستقل ترمز: برق مورد نیاز سیستم ترمز را به‌صورت جداگانه تأمین میکند.
وجود این اجزا باعث می‌شود موتور در مواقع لازم، سریع، ایمن و بدون نیاز به تجهیزات کنترلی پیچیده، متوقف شود.
انواع ترمز در الکتروموتورهای ترمزدار
۱: ترمز مکانیکی (الکترومکانیکی)
در این نوع ترمز، دو دیسک وجود دارد که یکی از آنها به بدنه موتور ثابت شده و دیگری به شفت متصل است. وقتی موتور خاموش است، این دو دیسک به کمک لنت و فنر به هم فشرده می‌مانند و جلوی چرخش شفت را می‌گیرند. به‌محض روشن شدن موتور، یک آهنربای الکتریکی دیسک‌ها را از هم جدا میکند و به شفت اجازه حرکت میدهد. این نوع ترمز برای دستگاه‌هایی مثل آسانسور، بالابر و تجهیزات حمل بار که نیاز به توقف در حالت بار دارند، بسیار کاربردی است.
۱: ترمز مکانیکی (الکترومکانیکی)
در این نوع ترمز، دو دیسک وجود دارد که یکی از آنها به بدنه موتور ثابت شده و دیگری به شفت متصل است. وقتی موتور خاموش است، این دو دیسک به کمک لنت و فنر به هم فشرده می‌مانند و جلوی چرخش شفت را می‌گیرند. به‌محض روشن شدن موتور، یک آهنربای الکتریکی دیسک‌ها را از هم جدا میکند و به شفت اجازه حرکت میدهد. این نوع ترمز برای دستگاه‌هایی مثل آسانسور، بالابر و تجهیزات حمل بار که نیاز به توقف در حالت بار دارند، بسیار کاربردی است.
۲: ترمز با استفاده از اینورتر (درایو)
در این روش، کنترل توقف موتور با استفاده از درایو یا اینورتر انجام می‌شود. این سیستم‌ها معمولا هوشمند هستند و قابلیت تنظیم پارامترهای عملکردی را دارند. از آنجایی که ترمز، توسط برنامه‌ریزی دقیق و پردازنده‌ها کنترل می‌شود، دقت، ایمنی و استاندارد بالایی دارند. این نوع ترمز، گزینه‌ای عالی برای کاربردهای صنعتی حساس است.
۳: ترمز جریان مستقیم (DC)
یکی از روش‌های مطمئن و مؤثر برای متوقف کردن موتورهای الکتریکی، استفاده از ترمز DC است. این روش در سیستم‌های پرقدرت نیز کاربرد زیادی دارد. در این حالت، زمانی که برق اصلی موتور قطع می‌شود، یک ولتاژ مستقیم (DC) با مقدار کم به سیم‌پیچ‌های استاتور اعمال می‌شود. این جریان DC باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی ثابت در موتور می‌شود.
از آنجا که روتور هنوز در حال چرخش است، با این میدان مغناطیسی ثابت برخورد کرده و نیرویی در خلاف جهت چرخش آن ایجاد می‌شود. این نیرو باعث کاهش سرعت روتور و در نهایت توقف کامل آن می‌شود. بعد از توقف کامل موتور، لازم است با استفاده از یک تایمر، جریان DC از مدار قطع شود تا به موتور آسیبی نرسد.
۴: ترمز جریان مخالف (معکوس)
در این روش زمانی که نیاز به توقف سریع موتور داریم، ابتدا برق اصلی موتور را قطع می‌کنیم. سپس برای مدت کوتاهی جای دو تا از فازهای ورودی را با هم عوض می‌کنیم. این جابجایی فاز باعث می‌شود که موتور تمایل پیدا کند در جهت عکس بچرخد. اما چون هنوز در حال چرخش در جهت قبلی است، این تغییر ناگهانی باعث توقف سریع روتور می‌شود.
نکته مهم این است که این حالت فقط باید برای لحظه‌ای کوتاه انجام شود و بعد با استفاده از یک مدار حفاظتی، برق قطع شود. در غیر این صورت، ممکن است موتور در جهت معکوس شروع به چرخش کند که می‌تواند به تجهیزات آسیب بزند. این مدل ترمز مخصوص موتورهای القایی سه فاز است،
