قبل از خرید الکتروموتور به چه نکاتی توجه کنیم

در چند سال گذشته، موتورهای الکتریکی پیشرفت های متعددی را در فناوری مشاهده کرده اند که به همین دلیل تقاضای آن در حال افزایش است. موتورهای الکتریکی به طور گسترده در کاربردهایی مانند لوازم خانگی، ماشین‌های صنعتی، وسایل نقلیه موتوری و وسایل HVAC استفاده می‌شوند. عوامل اصلی رشد موتورهای الکتریکی در دوره پیش بینی افزایش فعالیت های صنعتی و همچنین افزایش تقاضا برای وسایل نقلیه الکتریکی در سراسر جهان است.

سری، شنت، مغناطیس دائمی، و غیره انواع مختلفی از موتورهای DC هستند، در حالی که موتورهای رلوکتانسی، ماشین‌های سنکرون و سایرین انواع مختلفی از موتورهای AC هستند. موتورهای الکتریکی معمولاً در برنامه های کاربردی در محصولات مبتنی بر OEM، کمپرسورها، ماشین آلات صنعتی، سیستم های نوار نقاله، پمپ ها و فن ها استفاده می شوند.

در سال 2017، اندازه بازار جهانی موتور الکتریکی 96,967.9 میلیون دلار بود و پیش بینی می شود که در سال 2025 به 136,496.1 میلیون دلار برسد که با CAGR 4.5 درصد رشد می کند.

موتورهای AC و DC را می توان از طریق ادغام سخت افزارهای الکترونیکی و حسگرها توسعه داد، که تعمیر و نگهداری پیش بینی را ارائه می دهد و زمان خرابی را در طول تعمیر و نگهداری کاهش می دهد. عواملی مانند سرعت، شتاب، حرکات زاویه ای، کنترل و گشتاور مورد نیاز موتورهای AC را به انتخابی ایده آل برای سازندگان سیستم های رباتیک تبدیل می کند.

با توجه به راندمان بالای موتورهای سنکرون AC، افزایش تقاضا برای کنترل ماشین آلات برتر در صنعت خودرو، رشد بازار موتورهای الکتریکی را تقویت می کند.

رشد بازار موتورهای الکتریکی کم مصرف در سراسر جهان توسط مقرراتی مانند استانداردهای حداقل عملکرد انرژی (MEPS) هدایت می شود. علاوه بر این، به دلیل اتلاف گرما، استفاده از موتورهای 21 تا 60 ولت در موتورهای HVAC پیش بینی می شود که تقاضای بالایی برای این موتورها در سال های آینده نشان دهد.

معیارهای انتخاب برای انتخاب الکتروموتور

انتخاب موتور اغلب یک فرآیند پیچیده است، زیرا مرتب کردن و ارزیابی قیمت‌ها به کار زیادی با فروشندگان مختلف و زمان نیاز دارد. انتخاب موتور با ارزیابی کاربرد و اطمینان از اینکه موتور انتخاب شده به درستی با نیازهای برنامه مطابقت دارد شروع می شود. توجه به این نکته مهم است که هر برنامه دارای الزامات عملکرد منحصر به فردی است که باید با استفاده از یک چک لیست ارزیابی شوند.

الف) منبع برق ورودی

طراحان باید در اوایل فرآیند انتخاب به حداکثر جریان مجاز توجه کنند، زیرا این امری است که اغلب مورد توجه قرار نمی گیرد. به عنوان مثال، در کاربردهایی مانند بالابر بیمار پزشکی با استفاده از پریز برق استاندارد، معمولاً لازم است جریان را به 15 آمپر کاهش داد تا از بارگذاری بیش از حد مدار الکتریکی جلوگیری شود. توان ورودی یک کمیت شناخته شده خواهد بود و به راحتی در قالب جریان، ولتاژ و فرکانس مشخص می شود. تعداد کمی از برنامه ها دارای حداکثر جریان مجاز هستند که نیاز به نظارت دقیق دارند. انتخاب موتور برای کاربردهای حساس به موقعیت‌های کشش جریان بالا حیاتی است. انتخاب موتوری که با حداکثر کارایی در نقطه بار کاربردی کار می کند به طراح اجازه می دهد تا عملکرد را برای کاهش کشش جریان بهینه کند. اگر بهینه سازی موتور به تنهایی کار نمی کند، می توان از کنترل با قابلیت های محدود کننده جریان نیز برای به حداقل رساندن این موضوع استفاده کرد.

ب) محیط زیست

اکثر موتورهای قفسه ای برای یک محیط تمیز، خشک و دمای اتاق ساخته شده اند. اگر الزامات پروژه موتور را در معرض عناصری مانند گرد و غبار یا آلودگی آب قرار دهد، یک طراح باید موتوری را در نظر بگیرد که برای کاربردهای حساس به محیط زیست ساخته شده است. هنگام انتخاب موتور، دمای محیط نیز عامل مهمی است که باید در نظر گرفته شود. اکثر سیم‌پیچ‌های موتور با این فرض که دمای محیط بین 20 تا 40 درجه سانتی‌گراد باقی می‌ماند، آزمایش می‌شوند. موتور باید با بار کاهش یافته کار کند تا یکپارچگی سیستم عایق در طول عمر محصول حفظ شود، در صورتی که کاربرد موتور در دمای بالاتر از 40 درجه سانتیگراد کار کند.

ج) مشخصات موتور

یکی از ملاحظات اولیه طراحی محفظه موتور هنگام بررسی پروژه های جدید است. طراح باید محدودیت وزن و اندازه محصول را درک کند تا نیازهای کاربردی را برآورده کند. یک برنامه ممکن است به یک موتور لاغر بلند نیاز داشته باشد در حالی که برنامه بعدی می تواند از یک موتور چربی کوتاه استفاده کند. اگر برنامه یک محصول قابل حمل باشد، ممکن است حداکثر وزن مجاز مرتبط با طراحی باشد، بنابراین بر نوع موتوری که باید انتخاب شود تأثیر می گذارد.

یکی دیگر از ملاحظات کلیدی در فرآیند انتخاب، الزامات عمر برنامه است. آیا برنامه به 10000 ساعت کارکرد بدون نیاز به تعمیر و نگهداری نیاز دارد یا اینکه موتور در 20 ساعت آینده فقط 200 ساعت کار می کند؟

اجزای اصلی که می توانند باعث نگرانی در طول عمر موتور شوند عبارتند از برس ها، کموتاتور و یاتاقان ها. در موتورهای نوع براش، برس‌ها و کموتاتور اتصال الکتریکی را ایجاد می‌کنند، چون موتور کار می‌کند، این قطعات تمایل به فرسودگی دارند. به طور کلی، یک موتور نوع برس یک انتخاب اقتصادی در کاربردهای محدود خواهد بود.

برای افزایش طول عمر موتورهای اقتصادی تر از نوع برس، طرح های زیادی با برس های قابل تعویض موجود است. بهتر است طراحی موتوری را انتخاب کنید که برای کاربردهای طولانی‌تر به برس نیاز نداشته باشد. از این رو، تنها عامل محدود کننده عمر موتور یاتاقان ها هستند.

هنگام تعیین یک موتور و طراحی یک سیستم، نویز نیز عامل مهمی است که برای بسیاری از مهندسین طراح باید در نظر گرفته شود.

حتی اگر نتیجه تست نویز هر دو موتور را در یک سطح دسی بل می خواند، یک موتور می تواند بلندتر از دیگری باشد. در چند سال گذشته، صدا بیشتر مورد توجه قرار گرفته است تا جایی که بسیاری از سازندگان موتور روی تجهیزات صوتی و اتاق‌های آرام سرمایه‌گذاری کرده‌اند تا صداها را کمی‌تر کنند و آنها را با قطعه مسئول مرتبط کنند.

د) عملکرد موتور

تا کنون ویژگی های یک برنامه کاربردی که ممکن است انتخاب نوع موتور را محدود کند تمرکز اصلی بوده است، اما اکنون عملکرد موتور باید مورد توجه قرار گیرد.

موتور باید چه نقشی در برنامه داشته باشد؟

خوب، عملکرد موتور به سه پارامتر کلیدی تقسیم شده است – سرعت و گشتاور، گشتاور راه اندازی/ایستایی و چرخه وظیفه یا نمایه بار. خروجی مورد نیاز برای تغذیه برنامه با سرعت و گشتاور نمایش داده می شود و بر اندازه موتور تأثیر می گذارد.

پس از تعیین محدودیت های اولیه، سرعت و گشتاور امتیاز نقطه شروع در انتخاب یک موتور است. اندازه همچنین می تواند تحت تأثیر حداقل الزامات برای گشتاورهای استال یا راه اندازی و چرخه کار باشد. موتوری که به طور مداوم کار می کند باید بزرگتر از موتوری باشد که با همان بار در یک چرخه کاری 10 درصد کار می کند.

چگونه بین موتور AC و DC انتخاب کنیم؟

عملکرد هر دو موتور AC و DC ممکن است مانند تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی باشد، اما آنها به طور متفاوتی ساخته، تغذیه و کنترل می شوند.

منبع تغذیه اساسی ترین تفاوت است. موتورهای AC با جریان متناوب (AC) کار می کنند، در حالی که موتورهای DC با جریان مستقیم (DC) مانند باتری ها، منابع تغذیه DC یا مبدل برق AC به DC کار می کنند.

موتورهای میدان سیم پیچ DC با برس و یک کموتاتور ساخته می شوند که به تعمیر و نگهداری اضافه می کند، معمولاً طول عمر موتورهای DC برس خورده را کاهش می دهد و سرعت را محدود می کند در حالی که موتورهای القایی AC از برس استفاده نمی کنند و بسیار ناهموار هستند و طول عمر بالایی دارند.

کنترل سرعت یکی دیگر از تفاوت های اساسی است. هر دو موتور AC و DC از یک اصل استفاده از سیم پیچ آرمیچر و میدان مغناطیسی استفاده می کنند، به جز در موتورهای DC، آرمیچر می چرخد در حالی که میدان مغناطیسی نمی چرخد. آرمیچر نمی چرخد و میدان مغناطیسی به طور مداوم در موتورهای AC می چرخد.

امروزه در چند کاربرد، موتورهای الکتریکی DC با ترکیب یک موتور الکتریکی AC با یک کنترل‌کننده سرعت الکترونیکی که به عنوان درایوهای فرکانس متغیر شناخته می‌شود، جایگزین می‌شوند، زیرا راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه‌تر و ارزان‌تر است. موتورهای AC می توانند تک فاز یا سه فاز باشند، در حالی که تمام موتورهای DC تک فاز هستند.

در کاربردهای صنعتی، موتورهای DC برس خورده کمتر و کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که برای توان کمتر از موتورهای AC استفاده می‌شود، زیرا برای استفاده معادل نیاز به تعمیر و نگهداری کم دارند.

و از آنجایی که قطعات موتور DC برای تعویض بسیار گران هستند، تعداد کمی از تولیدکنندگان موتورهای AC را انتخاب می کنند که در آنها یک کنترل کننده الکتریکی ترکیب می شود.

ترکیب یک موتور AC و یک اینورتر فرکانس به یک راه حل مقرون به صرفه برای اکثر برنامه هایی که نیاز به تغییرات سرعت دارند تبدیل شده است.

موتورهای DC برای ماشین آلات کاغذ و تجهیزات نورد کارخانه فولاد ترجیح داده می شوند، در حالی که موتورهای AC برای کمپرسورهای تهویه مطبوع، پمپ های هیدرولیک و آبیاری و درایوهای قدرت کمپرسور ترجیح داده می شوند.

طبقه بندی موتورهای DC و AC

هنگامی که به دنبال موتورهای الکتریکی می گردید، گزینه های مختلفی را برای بررسی پیدا خواهید کرد.

1) موتورهای DC

این موتورها بر اساس نحوه اتصال سیم پیچ های سلف آنها به دو دسته تقسیم می شوند:

موتور با هیجان جداگانه
موتور سری
موتور شنت-پیچ
موتور مرکب

2) موتورهای AC

موتورهای AC بر اساس سرعت چرخش، تعداد فازهای ورودی و نوع روتور به دو دسته تقسیم می شوند:

در سرعت چرخشی –

همزمان
ناهمزمان
در مورد تعداد فازهای ورودی –

تک فاز
سه فاز و
دو فاز
در مورد نوع روتور –

موتورهای حلقه لغزنده
موتورهای کلکتوری
موتورهای قفس سنجاب

مزایای موتورهای AC

عمر طولانی تر و احتمال شکست کمتر
به طور معمول کارآمدتر است
بدون مبدل، می تواند مستقیماً به پریز خانه یا دفتر متصل شود
گرمای کمتری تولید می کند
برای کاربردهای با قدرت بالا (ماشین آلات، یخچال و فریزر، واشر) بهتر است

معایب موتورهای AC

برای برنامه های قابل حمل عملی نیست
تا حدودی حجیم
جریان راه اندازی بالا
مزایای موتورهای DC

کنترل سرعت بهتر
تداخل الکترومغناطیسی کمتر (برای دستگاه های الکترونیکی حساس عالی است)
این محصول می تواند با باتری کار کند
پایداری برای بردهای مدار و الکترونیک حساس

معایب موتورهای AC

کارایی کمتری دارد
به طور معمول گران تر است
احتمال خرابی بیشتر (نوع برس خورده)
آیا باید یک موتور بدون برس یا برس را در نظر بگیرید؟

انرژی مورد استفاده توسط یک موتور DC از باتری ها یا منبع تغذیه تولید شده دیگری می آید که ولتاژ ثابتی را فراهم می کند. موتورهای DC معمولاً از چندین قسمت تشکیل شده اند که مهم ترین آنها شامل شفت ها، یاتاقان ها و گیربکس یا چرخ دنده ها است. در مقایسه با موتورهای AC، موتورهای DC تغییرات سرعت و کنترل بهتری را ارائه می دهند و گشتاور بیشتری تولید می کنند.

دو نوع موتور DC عبارتند از: موتورهای برس دار و بدون جاروبک.

عملکرد و ساختار تفاوت بین این موتورهای الکتریکی را مشخص می کند. موتورهای برس دار یکی از قدیمی ترین انواع موتورها هستند و موتورهای الکتریکی با کموتاسیون داخلی هستند که با جریان مستقیم تغذیه می شوند.

آنها شامل یک روتور، برس ها، یک محور هستند و بار قطبیت برس ها جهت و سرعت موتور را کنترل می کنند. در حالی که در سال‌های اخیر، موتورهای براشلس سال‌ها به دلیل کارایی آن‌ها محبوبیت زیادی کسب کرده‌اند. ساخت و ساز مانند موتورهای برس خورده است به جز برس ها.

بر خلاف موتورهای برس دار، آنها همچنین دارای مدارهای تخصصی برای کنترل سرعت و جهت هستند. آهنرباها در اطراف روتور نصب شده اند، پیکربندی که کارایی را بهبود می بخشد.

تفاوت بین موتور براش و براشلس؟

از آنجایی که موتور براشلس فاقد برس است، طول عمر موتور بدون جاروبک بیشتر است. هیچ اصطکاک برای ایجاد سر و صدا یا سایش وجود ندارد و نیازی به نگهداری مداوم نیست.

از طرفی طول عمر موتورهای برس خورده کمتر است. آنها هنگام معکوس کردن قطبیت اصطکاک بالاتری دارند، جرقه و گرما تولید می کنند و بنابراین برس ها فرسوده می شوند و باید تعویض شوند که با هزینه های مربوط به آن نیاز به تعمیر و نگهداری بالایی دارد.

هزینه موتور برس شده ممکن است ارزانتر از موتورهای براشلس باشد و برای کار کردن به کنترل کننده الکترونیکی نیاز ندارد که از مدارهای گران قیمت و پیچیده استفاده می کند. با این وجود، در نتیجه اتلاف حرارت تولید شده توسط موتور برس خورده، انرژی بیشتری هدر می رود که بر راندمان آن تأثیر می گذارد.

برعکس، این مورد در مورد موتورهای براشلس که بسیار کارآمدتر هستند، صادق نیست.

موتور براشلس رابطه بهتری بین توان خروجی و اندازه ارائه می دهد و بنابراین عملکرد بالاتری دارد. این رابطه در موتورهای براش کمتر است که به معنای عملکرد پایین تر است.

علاوه بر این، در موتورهای براشلس رابطه خوبی بین سرعت و گشتاور وجود دارد، برخلاف موتورهای برس دار که متوسط هستند زیرا برس ها باعث اصطکاک می شوند و در نتیجه گشتاور کاهش می یابد. موتورهای برس دار DC در بسیاری از لوازم خانگی، خودروها و اسباب بازی ها یافت می شوند.

چرا موتور پله ای را انتخاب کنید؟

قبل از اینکه فرآیند انتخاب یک stepper motor را بفهمیم، ابتدا اجازه دهید بدانیم که استپر موتور چیست.

این یک دستگاه الکترومکانیکی است که پالس های الکتریکی را به حرکات مکانیکی مشخص تبدیل می کند.

هنگامی که پالس‌های فرمان الکتریکی به شفت یا دوک موتور پله‌ای اعمال می‌شود، با افزایش پله‌ای گسسته می‌چرخد. جهت چرخش شفت موتور مستقیماً با توالی پالس های اعمال شده مرتبط است.

علاوه بر این، سرعت چرخش شفت‌های موتور مستقیماً با فرکانس پالس‌های ورودی و طول چرخش با تعداد پالس‌های ورودی اعمال‌شده مرتبط است.

مزایا و معایب موتور پله ای

مزایا:

1) در حالت سکون، موتور دارای گشتاور کامل است (اگر سیم پیچ ها برق دار باشند).
2) واکنش عالی به شروع، توقف و معکوس کردن.
3) زاویه چرخش موتور متناسب با پالس های ورودی است.
4) بسیار قابل اعتماد زیرا هیچ برس تماسی در موتور وجود ندارد، بنابراین عمر موتور عمدتاً به عمر یاتاقان ها بستگی دارد.
5) امکان دستیابی به یک چرخش سنکرون با سرعت بسیار پایین با باری که مستقیماً به شفت متصل می شود وجود دارد.
6) پاسخ موتور به پالس های ورودی دیجیتال کنترل حلقه باز را فراهم می کند و سیستم را ساده تر و در نتیجه مقرون به صرفه تر می کند.
7) طیف گسترده ای از سرعت های چرخشی را می توان درک کرد زیرا سرعت متناسب با فرکانس پالس های ورودی است.
8) از آنجایی که اکثر موتورهای پله ای دارای دقت 3-5 درصد از یک پله هستند، موقعیت یابی دقیق و تکرارپذیری حرکت وجود دارد و این خطا از یک پله به مرحله دیگر غیر تجمعی است.

معایب:

1) اگر به درستی کنترل نشود، رزونانس ها می توانند رخ دهند
. 2) در سرعت های بسیار بالا، 3000+ دور در دقیقه، کارکرد موتور آسان نیست.

انتخاب یک موتور پله ای

موتور پله ای انتخاب خوبی است، هر جا که حرکت کنترل شده لازم باشد. می توان از آن در برنامه هایی استفاده کرد که در آنها باید سرعت، زاویه چرخش، سرعت، همزمانی و موقعیت را کنترل کنید. آنها جایگاه خود را در بسیاری از کاربردهای مختلف پیدا کرده اند. برخی از این موارد عبارتند از پلاتر، برش لیزری، چاپگر، میز XY، دستگاه های پیک، ماشین های حکاکی و غیره. هنگام انتخاب یک موتور پله ای برای کاربرد شما باید چندین فاکتور را در نظر گرفت.

برای جابجایی بار، چه مقدار گشتاور لازم است؟
موتور چگونه به بار کوپل می شود؟
هنگام قرار دادن بار چه درجه ای از دقت لازم است؟
بار برای شتاب گرفتن یا حرکت چقدر سریع نیاز دارد؟
استانداردهای بهره وری انرژی برای موتورهای الکتریکی چیست؟

طبقات بهره وری انرژی موتورهای الکتریکی (موتورهای سه فاز کم ولتاژ)، برای سالیان متمادی، تنها بر اساس تعهد داوطلبانه توسط تولید موتورها تعریف می شدند. تقاضای فزاینده جهانی برای درایوهای بهینه سازی شده با انرژی کارآمد باعث ایجاد طیفی از مقررات مختلف برای تعیین کارایی شد. در سال 2008، استاندارد بین المللی IEC 60034-30 در سطح جهانی، طبقات بازده و الزامات قانونی را که بر بازده انرژی موتورهای سه فاز ولتاژ پایین وضع شده است، به طور یکسان تنظیم کرد.

کارایی استاندارد IE1
IE2 راندمان بالا
راندمان IE3 Premium
بهره وری فوق العاده عالی IE4
IEC 60034-2-1:2014 نیز توسط IEC برای آزمایش موتورهای الکتریکی پیاده سازی شده است. چندین کشور نیز از استانداردهای آزمون ملی استفاده می کنند، در حالی که به استاندارد بین المللی IEC 60034-2-1 نیز اشاره می کنند.

در اروپا

چندین دستورالعمل قبلاً توسط اتحادیه اروپا با هدف کاهش مصرف انرژی موتورها تصویب شده است، از جمله الزام تولیدکنندگان به عرضه موتورهای کم مصرف در بازار.

از سال 2011، کلاس IE2 برای همه موتورها اجباری شده است
از ژانویه 2015، کلاس IE3 برای موتورهای با توان 7.5 تا 375 کیلووات (یا IE2 اگر این موتورها دارای اینورتر فرکانس باشند) اجباری شده است.
از ژانویه 2017، کلاس IE3 برای موتورهای با توان 0.75 تا 375 کیلو وات (یا IE2 در صورتی که این موتورها دارای اینورتر فرکانس باشند) اجباری شده است.
در ایالات متحده آمریکا

استانداردهای تعریف شده توسط انجمن آمریکایی NEMA (انجمن ملی تولیدکنندگان برق) در ایالات متحده در حال اجرا هستند. در IE2، حداقل سطح مورد نیاز از سال 2007 تعیین شده است. همین طبقه بندی برای استرالیا و نیوزلند نیز اعمال می شود.

آسیا

از سال 2002، استانداردهای MEPS کره ای برای موتورهای سه فاز ناهمزمان کوچک و متوسط در چین اعمال شده است. با حرکت از IE1 به IE2 و اکنون به IE3، استانداردهای MEPS با استانداردهای IEC در سال 2012 هماهنگ شدند.

در سال 2014، ژاپن مقررات ملی خود را با کلاس های بهره وری IEC مطابقت داد و الکتروموتور IE2 و IE3 را در برنامه Top Runner خود که در سال 1999 معرفی شد، گنجاند. این برنامه سازندگان ژاپنی را مجبور می کند به طور مداوم مدل های جدیدی را در بازار ارائه دهند که انرژی بیشتری دارند. نسبت به نسل های قبلی کارآمد است، بنابراین نوآوری و تقلید انرژی را مجبور می کند.

از سال 2009، هند از سال 2012 دارای برچسب کارایی مقایسه ای و استاندارد ملی در سطح IE2 است.

چرا شرکت آرکاصنعت؟ ما در شرکت آرکا صنعت، با توجه به استانداردهای جهانی و نیازهای صنعتی خاص، محصولات خود را با بهترین کیفیت و طراحی مدرن تولید می‌کنیم. هدف ما ارائه راه‌حل‌های کارآمد و پایدار برای موفقیت پروژه‌های شماست.

📞 برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان، با ما تماس بگیرید یا به وب‌سایت ما مراجعه کنید.

🔗 وب‌سایت: https://arkamotors.ir/ 📞 تلفن تماس: 77684296-021

با محصولات شرکت آرکا صنعت لیان شرق ، قدم به دنیای نوین صنعت بگذارید و از کیفیت و اعتماد بهره‌مند شوید.