راهنمای انتخاب الکتروموتور

الکتروموتورها قلب تپنده تمامی صنایع هستند و در ماشین آلات، دستگاه‌ها و وسایل مختلف به کار گرفته می‌شوند. تنوع فراوان الکتروموتورها در اندازه‌ها، توان‌ها، قیمت‌ها و کاربردهای مختلف، باعث شده تا انتخاب الکتروموتور مناسب و ایده‌آل کار چندان آسانی برای صاحبان صنایع نباشد؛ چرا که بایستی جزئیات و مشخصات فنی بی‌شماری را در نظر بگیرند و در نهایت از مناسب بودن الکتروموتور با کاربرد مورد نظر، اطمینان حاصل کنند.

در این مقاله قصد داریم مهم‌ترین شاخص‌ها و عواملی را که لازم است در انتخاب الکتروموتور مدنظر قرار دهیم، بررسی کنیم:

1. توان موتور
2. ولتاژ و نوع تغذیه ورودی
3. سرعت موتور
4. نوع بدنه یا پوسته
5. نحوه نصب موتور

1) توان الکتروموتور

شاید توان یا قدرت خروجی را بتوان مهم‌ترین شاخص در انتخاب الکتروموتور دانست. توان الکتروموتور بر حسب کیلووات (KW) یا اسب بخار (HP) بیان می‌شود (هر اسب بخار برابر با 0.75 کیلووات است) و نباید آن را با گشتاور اشتباه گرفت؛ گشتاور، نیروی چرخشی واقعی تولید شده توسط موتور است که بر حسب نیوتون متر (NM) است. توان خروجی الکتروموتور به عوامل مختلفی مانند طراحی، سایز و راندمان موتور بستگی دارد. توان درج شده روی پلاک موتور نشان‌ دهنده حداکثر توان و قدرت الکتروموتور در شرایط عادی، و بیانگر مقدار انرژی الکتریکی است که موتور می‌تواند بدون تجاوز از حد حرارتی خود به نیروی مکانیکی تبدیل کند.

2) نوع تغذیه ورودی (الکتروموتور تک فاز یا سه فاز)

دومین پرسش در انتخاب الکتروموتور، نوع ولتاژ ورودی به موتور است. اگر موتورهای DC را به خاطر کاربرد خاص و نیز موارد استفاده کمتری که در مقایسه با موتورهای AC در صنعت دارند، مستثنی کنیم، باید تشخیص دهیم کدام نوع الکتروموتور مناسب کار ما است، الکتروموتور تک فاز یا سه فاز؟ این موضوع کاملاً به نوع کاربرد و نیز زیرساخت‌های موجود در محیط صنعتی بستگی دارد.

الکتروموتورهای تک فاز:

• با منبع تغذیه تک فاز یا همان ولتاژ برق شهر کار می‌کنند.
• معمولاً در مصارف خانگی و صنعتی سبک که نیاز به توان کمتری دارند (مانند بالابر، پمپ، فن و ماشین لباسشویی و … ) استفاده می‌شوند.

الکتروموتور سه فاز:

• نیاز به منبع برق سه فاز دارند.
• معمولاً در کاربردهای سنگین‌تر صنعتی و غیرصنعتی که نیاز به توان بالاتری دارند (مانند نوار نقاله، جرثقیل، همزن‌های صنعتی، سنگ شکن‌ها و …) استفاده می‌شوند.

3) سرعت الکتروموتور

سرعت الکتروموتور به فرکانس و تعداد قطب‌های آن بستگی دارد و بر حسب دور در دقیقه (RPM) بیان می‌شود. به طور کلی هر چه تعداد قطب‌ها بیشتر باشد، سرعت موتور کمتر ولی گشتاور آن بیشتر است؛‌ به عنوان مثال، سرعت یک موتور ۲ قطبی دو برابر سرعت یک موتور ۴ قطبی است. برای محاسبه سرعت الکتروموتور از فرمول زیر استفاده می‌شود:

[فرکانس x 120] ➗ تعداد قطب ها

استاندارد فرکانس در شبکه برق ایران 50 هرتز است، بنابراین سرعت یک موتور ۲ قطبی برابر است با  3000 دور در دقیقه و سرعت موتورهای 4 و 8 قطبی هم به ترتیب 1500 و 750 دور در دقیقه است. نکته بسیار مهم در رابطه با سرعت الکتروموتور، درک تفاوت بین سرعت سنکرون و سرعت عملیاتی است.

سرعت سنکرون، سرعت موتور بدون بار است که طبق فرمول بالا محاسبه کردیم اما سرعت عملیاتی، سرعت موتور تحت بار است. اگر یک موتور سه فاز دارید که با سرعت‌های مختلف کار می‌کند، نیازمند یک اینورتر VFD هستید. درایو اینورتر با کنترل کردن فرکانس برقی که موتور را تغذیه می‌کند، سرعت و دور موتور را تغییر می‌دهد. در غیر این صورت برای کنترل سرعت موتور باید از یک گیربکس صنعتی استفاده کنید.

به صورت کلی الکتروموتورها نباید با بیش از 10% سرعت نامی و نیز کمتر از 50% سرعت نامی خود راه‌اندازی شوند؛ برای مثال، نباید موتوری با سرعت 3000 دور در دقیقه را با سرعتی بیش از 3300 یا کمتر از 1500 دور در دقیقه راه اندازی کرد. البته این مقدار همیشه توسط شرکت سازنده در کاتالوگ یا پلاک موتور مشخص می‌شود و اگر رعایت نشود به موتور آسیب خواهد رسید. بررسی سرعت الکتروموتور یکی از مهم‌ترین فاکتورهای راهنمای انتخاب الکتروموتور است.

4) الکتروموتور با بدنه چدنی یا آلومینیومی

بدنه الکتروموتورها را معمولاً از جنس چدن یا آلومینیوم ریخته‌گری می‌سازند. برای یافتن پاسخ این پرسش که الکتروموتور بدنه چدن بهتر است یا آلومینیوم، باید در مورد ویژگی‌های هر یک، کمی بیشتر بدانیم.

الکتروموتورهای آلومینیومی:

• از نظر ظاهری زیباتر هستند.
• انتقال حرارتی بهتری دارند.
• خوردگی خیلی کمی دارند.
• به دلیل سبکی، نصب راحتی دارند.

الکتروموتورهای چدنی:

• بدنه و پوسته محکم‌تری دارند و می‌توانند ضربه و بار بیشتری را تحمل کنند.
• ماندگاری و طول عمر بیشتری دارند.
• به‌دلیل سنگین بودن، نصب سختی دارند.
• الکتروموتورهای توان بالا، بیشتر از نوع چدنی هستند.

تصویر بالا وزن دو الکتروموتور با مشخصات مشابه که یکی پوسته چدنی دارد و دیگری آلومینیومی را مقایسه کرده که می‌توانید راحت‌تر متوجه اختلاف وزن این دو پوسته شوید؛ هنگام انتخاب الکتروموتور یکی از مهم‌ترین عوامل، وزن الکتروموتور است.

5) نحوه نصب الکتروموتور 

مورد بعدی در راهنمای انتخاب الکتروموتور، موقعیت موتور یا نحوه نصب آن است. موقعیت نصب الکتروموتور مشخص می‌کند که موتور چگونه باید نصب شود. رایج‌ترین روش های آن عبارتند از:

1. پایه 
2. فلنج (به نام Face Mount نیز شناخته می‌شود)
3. پایه و فلنج

لازم به ذکر است که جای پایه را می‌توان به جای زیر موتور، در کنار آن نیز قرار داد ولی برای این حالت حتماً باید جعبه ترمینال موتور در بالای آن قرار گرفته باشد. نصب الکتروموتورها باید به گونه‌ای باشد که کمترین میزان لرزش را داشته باشند.

با توجه به اینکه نصب صحیح الکتروموتور اهمیت بسیار زیادی دارد و به صورت مستقیم بر طول عمر و تجهیزات مرتبط با موتور و همچنین ایمنی افراد تاثیر می‌گذارد، باید توسط افراد متخصص و ماهر انجام شود.

دیگر عواملی که باید در هنگام انتخاب الکتروموتور مناسب لحاظ کنیم

در کنار شاخص‌هایی که در بالا اشاره کردیم، بایستی برخی جزئیات فنی و شرایط محیطی را نیز در انتخاب الکتروموتور مناسب در نظر بگیریم. در ادامه به برخی از این موارد اشاره می‌کنیم:

1) شرایط محیطی:

• دمای محیط: دمای بالا می‌تواند باعث کاهش عمر عایق سیم‌پیچ‌ها و افزایش اصطکاک بین یاتاقان‌ها و قطعات مکانیکی شود.
• رطوبت: رطوبت بالا باعث خوردگی قطعات فلزی و کاهش مقاومت عایقی در سیم‌پیچ می‌شود. همچنین در صورت تقطیر روی عایق‌ها، امکان ایجاد جریان‌های نشتی وجود دارد.
• گرد و غبار: نفوذ زیاد گرد و غبار به داخل بدنه الکتروموتور مانع از انتقال مناسب حرارت به بیرون از موتور شود.
• نفوذ مواد شیمیایی: وجود مواد شیمیایی خورنده مانند بخارهای اسیدی و قلیایی، باعث استهلاک و خورده شدن قطعات فلزی و عایقی الکتروموتور می‌شود.
• ارتفاع از سطح دریا: توان نامی الکتروموتورها بر اساس ارتفاع تا 1000 متر از سطح دریا درج می‌شود. در صورتی که ارتفاع بیشتر از 1000 متر شود، چگالی هوا، امکان تبادل گرمایی و در نتیجه توان خروجی و راندمان الکتروموتور کاهش می‌یابد. در این حالت بایستی از ضریب تصحیح مناسب برای محاسبه توان استفاده کرد.

2) جزئیات فنی:

• کلاس عایقی: عایق‌های کلاس H و F تحمل بیشتری در برابر گرما دارند.
• درجه حفاظتی (IP): انتخاب الکتروموتور با IP مناسب برای حفاظت از نفوذ جامدات و مایعات.
• بعضی از الکتروموتورها به طور ویژه برای استفاده در مناطقی که خطر انفجار در آن‌ها زیاد است، طراحی شده‌اند و با نام الکتروموتور ضد انفجار شناخته می‌شود.
• برخی از الکتروموتورها به ترمز مجهز هستند تا در صورت توقف چرخش محور، بار روی موتور نباشد؛ این موتورها با نام موتور ترمزدار شناخته می‌شوند.
• بهتر است قبل از راه‌اندازی موتور و اعمال بار روی آن، از کلید حرارتی، فیوز و سایر وسایل حفاظتی در مسیر موتور استفاده کنید تا از آسیب‌های احتمالی جلوگیری شود.
• سیستم خنک‌کننده الکتروموتور از جمله فن موتور یا اکسترنال فن باید به درستی عمل کنند تا دمای موتور از حد مجاز بیشتر نشود.

گزینه های جانبی الکتروموتور

برخی از الکتروموتورها، امکانات بیشتری نسبت به محصولات مشابه دارند. یکی از امکانات بسیار مفید در الکتروموتورها، وجود خازن راه‌انداز و خازن کمکی است که به موتور برای رسیدن به سرعت و گشتاور نامی خود کمک می‌کنند. الکتروموتورهای خازن دار برای کاربردهایی که موتور نیاز به کارکرد طولانی دارد مانند فن و پمپ استفاده می‌شوند. علاوه بر این، استانداردهای محافظتی نیز یکی از نکات مهم در انتخاب الکتروموتور هستند که می‌توانید مد نظر قرار دهید؛ این درجه‌بندی حفاظتی که به صورت IP نمایش داده می‌شود، میزان حفاظت از موتور در برابر گرد و غبار و آب را نشان می‌دهد.

نکات مهم در انتخاب یک الکتروموتور مناسب

همه موتورهای AC امکان کار به صورت چپگرد و راستگرد را دارند اما الکتروموتورهای DC به صورت یک جهته طراحی شده‌اند؛ یعنی بسته به نحوه سیم‌کشی موتور فقط در یک جهت (در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت) می‌توانند بچرخند.

• بعضی از الکتروموتورها به طور ویژه برای استفاده در مناطق خطرناک که خطر انفجار در آن‌ها زیاد است، طراحی شده‌اند و با نام الکتروموتور ضد انفجار شناخته می‌شود.
• برخی از الکتروموتورها به ترمز مجهز هستند تا در صورت توقف چرخش محور، بار روی موتور نباشد؛ این موتورها با نام موتور ترمزدار شناخته می‌شوند.
• بهتر است قبل از راه اندازی موتور و اعمال بار روی آن، از کلید حرارتی، فیوز و سایر وسایل حفاظتی در مسیر موتور استفاده کنید تا از آسیب های احتمالی جلوگیری شود.
• سیستم خنک‌کننده الکتروموتور از جمله فن موتور یا اکسترنال فن باید به درستی عمل کنند و دمای موتور از حد مجاز بیشتر نشود.
• برخی از لوازم جانبی مانند PTC، ترانسمیتر و ترمیستور را نیز میتوانید به همراه موتور تهیه کنید.

نتیجه گیری

بخش بسیار زیادی از مصرف برق صنایع به الکتروموتورها اختصاص یافته و با توجه به تنوع مدل‌ها و مشخصات فنی این دستگاه‌ها، داشتن یک راهنمای انتخاب الکتروموتور می‌تواند کمک بسیار زیادی به انتخاب و خرید یک الکتروموتور متناسب با کاربری مد نظر نماید.

علاوه بر این موارد، دریافت مشاوره از یک فرد متخصص نیز به انتخاب هوشمندانه و دقیق‌تر الکتروموتورها کمک می‌کند. کارشناسان وبسایت کالا صنعتی آماده ارائه مشاوره تخصصی رایگان در هر مرحله از انتخاب، خرید، نصب، راه اندازی، تعمیر و نگهداری الکتروموتورها به شما عزیزان هستند.