موتور القایی یک نوع موتور الکتریکی است که بر اساس اصل القای مغناطیسی عمل می‌کند. در این نوع موتور، حرکت به وسیله قوانین الکترومغناطیسی ایجاد می‌شود. موتور القایی شامل دو قطب قوی است که می‌تواند یک سیم پیچ با یک جریان الکتریکی درون آن را به حرکت وا دارد.

وقتی جریان الکتریکی از طریق سیم پیچ عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود که باعث حرکت سیم پیچ در میدان مغناطیسی می‌شود. به عبارت دیگر، تغییرات در جریان الکتریکی سیم پیچ باعث ایجاد یک نیروی مغناطیسی نسبت به نیروی مغناطیسی موتور می‌شود و سیم پیچ در عکس‌العمل به این نیرو حرکت می‌کند.

در این مقاله قصد داریم با این نوع موتورها به همراه نوع، کاربرد و تفاوت آن با سنکرون آشنا شویم.

موتور القایی چیست؟

موتور القایی یک نوع موتور الکتریکی است که از اصل القا برای تولید حرکت استفاده می‌کند. این موتورها بیشتر به عنوان موتورهای القایی تغییر سرعت ناخواسته هم شناخته می‌شوند. در ساختار این موتورها، دو بخش اصلی به نام‌های استاتور و روتور وجود دارد. در استاتور، قطب‌های مغناطیسی استاتیک توسط جریان الکتریکی ایجاد می‌شوند. این جریان الکتریکی توسط یک منبع تغذیه با ولتاژ متناوب ایجاد می‌شود. به دلیل اصل القا، میدان مغناطیسی متغیر در استاتور ایجاد می‌شود که سپس این میدان به روتور (بخش متحرک) انتقال می‌یابد. در روتور، این میدان مغناطیسی تغییر داده شده اثر موجب القا جریان‌های الکتریکی داخل آن می‌شود و این القای جریان‌ها باعث ایجاد گشتاور مکانیکی و حرکت چرخشی روتور می‌شود.

موتورهای القایی به دلیل ساختار ساده، عدم نیاز به قطعات متحرک با جریان مستقیم، و قابلیت کار با ولتاژ متغیر، در بسیاری از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این موتورها عمدتاً در دستگاه‌هایی که نیاز به چرخش و حرکت پیوسته دارند، مانند پمپ‌ها، فن‌ها، کمپرسورها، و دستگاه‌های تولید انرژی، به وفور مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ساختار و تجهیزات موتور القایی

• قطب‌ها: قطب‌ها قسمت‌های مغناطیسی هستند که جریان الکتریکی در آن‌ها ایجاد میدان مغناطیسی می‌کند. قطب‌ها می‌توانند به صورت مغناطیس‌های دائمی یا با استفاده از جریان‌های الکتریکی فعال شوند.
• سیم پیچ: سیم پیچ جریان الکتریکی را در داخل میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. در موتور القایی، سیم پیچ به شکل روتور قرار می‌گیرد و با اعمال جریان الکتریکی به آن، قدرت و نیروی لازم برای حرکت ایجاد می‌شود.
• روتور: روتور در موتور القایی قسمتی است که حرکت می‌کند. روتور معمولاً از فلزات غیرمغناطیسی ساخته می‌شود که قدرت القا شده از طریق میدان مغناطیسی به آن منتقل می‌شود.
• استاتور: استاتور قسمتی است که جریان الکتریکی در آن ایجاد میدان مغناطیسی می‌کند. استاتور معمولاً از فلزات غیرمغناطیسی ساخته می‌شود و دارای پیچ‌های الکتریکی است که جریان الکتریکی در آن‌ها می‌گذرد.
• جعبه دستگاه: جعبه دستگاه یا همان قسمت بیرونی موتور القایی از مواد مقاوم ساخته می‌شود و تمامی بخش‌های داخلی موتور را محافظت می‌کند. جعبه دستگاه همچنین حفاظت از محیط در برابر میدان‌های مغناطیسی ایجاد شده توسط موتور را نیز انجام می‌دهد.

به طور کلی، موتور القایی دارای ساختار داخلی پیچیده‌تری نسبت به موتورهای ساده الکتریکی است و از میدان مغناطیسی برای تولید نیروی مورد نیاز برای حرکت استفاده می‌کند.

انواع موتور القایی

• موتور القایی تک فاز: نوعی موتور القایی است که برای عملکرد خود فقط نیاز به یک فاز برق دارد. در موتورهای القایی تک فاز، برای ایجاد میدان مغناطیسی، از فاز واحد برق استفاده می‌شود. در این موتور با استفاده از سیم پیچ در قسمت استاتور و قطب‌ها، میدان مغناطیسی را ایجاد کرده و با تأثیر این میدان بر سیم پیچ روتور، حرکت را ایجاد می‌کند. از آنجا که فقط یک فاز برق استفاده می‌شود، برای ایجاد گشتاور اولیه می‌توان از اجرای دستی یا استفاده از قطب‌های خاصی استفاده کرد. موتورهای القایی تک فاز برای کاربردهای خانگی و کوچکتر به کار می‌روند. این نوع موتورها عموماً در الکتروپمپ‌ها، کمپرسورها، وسایل خانگی مانند تهویه مطبوع، پرس‌ها و ماشین‌آلات کوچک استفاده می‌شوند.
• موتور القایی سه فاز (Three-Phase Induction Motor): این نوع موتور القایی با سه فاز برق عمل می‌کند و برای بسیاری از برنامه‌های صنعتی استفاده می‌شود. آن‌ها دارای ساختار ساده، قوی و عملکرد پایدار هستند. موتورهای القایی سه فازه در بسیاری از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند پمپ‌ها، فن‌ها، کمپرسورها، کارخانجات، ماشین‌آلات و ابزارهای صنعتی. آن‌ها عموماً از ساختار ساده‌تری نسبت به موتورهای القایی تک فازه برخوردارند و قابلیت عملکرد پایدار بالاتری دارند.

کاربردهای استفاده از موتور القایی

موتورهای القایی به دلیل قدرت، قابلیت کنترل و کارکرد پایدار، در بسیاری از صنایع و کاربردهای مختلف استفاده می‌شوند. برخی از کاربردهای اصلی آن عبارتند از:

• آب و فاضلاب: موتورهای القایی در پمپ‌های آب و فاضلاب استفاده می‌شوند. آن‌ها قادر به سرانجام رساندن وظایف پمپاژ و چرخش پره‌ها هستند.
• صنایع نفت، گاز و پتروشیمی: در این صنایع، موتورهای القایی کاربرد زیادی دارند، از جمله استفاده در پمپاژ مواد نفتی، فشار بالا، کارخانجات شیمیایی و غیره.
• صنعتی: بسیاری از کاربردهای صنعتی مانند تولید خودرو، ماشین آلات صنایع استخراج معدن، کارخانه‌های تولید کاغذ، فولاد، سیمان و … از موتورهای القایی استفاده می‌کنند.
• تهویه مطبوع: در سیستم‌های تهویه مطبوع ساختمان‌ها و فضاهای بزرگ، موتورهای القایی استفاده می‌شوند تا فن‌ها را در حالت عادی قرار داده و سیستم‌های خنک کننده در حالت استندبای کار کنند.
• حمل و نقل: موتورهای القایی در راه‌آهن، قطارهای برقی، قایق‌ها، ناوبری و برخی از وسایل نقلیه الکتریکی دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• وسایل خانگی: در وسایل خانگی مانند ماشین‌های لباسشویی، ماشین ظرفشویی، یخ‌سازها و ماشین‌های خرد کردن غذا، موتورهای القایی استفاده می‌شوند.
• صنعت غذا: در صنایع مواد غذایی، موتورهای القایی به عنوان پمپ‌ها، میکسرها و کوره‌ها استفاده می‌شوند.

روش‌های راه اندازی موتور القایی

• راه‌اندازی مستقیم (Direct On-Line Starter): در این روش، موتور مستقیماً به منبع تغذیه برق متصل می‌شود. در این حالت، تغذیه‌ی مستقیم و بدون هیچ گونه کاهش ولتاژ انجام می‌شود. این روش برای موتورهایی با توان و بار کم مناسب است.
• راه‌اندازی با کاهنده ولتاژ (Reduced Voltage Starter): در این روش، برای راه‌اندازی ابتدایی موتور، ولتاژ تغذیه کمتر از ولتاژ نامی برای مدتی بر روی موتور اعمال می‌شود. سپس ولتاژ به مرور زمان افزایش می‌یابد تا به ولتاژ نامی برسد. این کاهش تدریجی ولتاژ کمک می‌کند تا جریان ناگهانی و بزرگ را در موتورهای بزرگ کنترل کند.
• راه‌اندازی با استفاده از استار-دلتا (Star-Delta Starter): در این روش، در ابتدا موتور به صورت استار و با ولتاژ کمتر از ولتاژ نامی راه‌اندازی می‌شود. پس از گذشت مدتی، تغییری در سیم‌پیچ‌های موتور صورت می‌گیرد و ولتاژ به حالت دلتا (حالت عادی) تغییر می‌کند. این روش برای کاهش جریان راه‌اندازی و نوسانات اولیه جریان استفاده می‌شود.
• راه‌اندازی الکترونیکی (Electronic Starter): در این روش، از الکترونیک و برد‌های کنترلی برای راه‌اندازی و کنترل سرعت موتور استفاده می‌شود. این روش معمولاً در موتورهایی با سرعت قابل تنظیم و بار متغیر استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از موتور القایی

استفاده از موتورهای القایی برای بسیاری از برنامه‌های صنعتی و تجاری مزایا و فواید زیادی دارد. در ادامه به برخی از مزایای استفاده از موتورهای القایی اشاره خواهیم کرد:

• کارایی: موتورهای القایی معمولاً کارایی بالایی دارند، به این معنی که تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی را به خوبی انجام می‌دهند. در نتیجه، از انرژی بیشتری بهره می‌برند و کاهش مصرف انرژی و هزینه‌های مربوط به آن را ایجاد می‌کنند.
• سازگاری با بار متغیر: موتورهای القایی قابلیت سازگاری با بار‌های متغیر را دارند. بدین معنی که می‌توانند با بارهای سنگین و تغییرات آن‌ها به خوبی کنترل و عمل کنند. این ویژگی آن‌ها را برای صنایعی که با بار متغیر و چرخش‌های متناوب سر و کار دارند، مناسب می‌کند.
• کنترل سرعت دقیق: موتورهای القایی برای کنترل سرعت به صورت دقیق و پیوسته قابل استفاده هستند. این قابلیت به کاربر اجازه می‌دهد تا سرعت دلخواه خود را بر اساس نیازهای خاص برنامه تنظیم کند.
• عمر طولانی: این نوع موتورها معمولاً دارای عمر طولانی و استحکام بالایی هستند. بسته به عملکرد صحیح و نگهداری مناسب، موتورهای القایی می‌توانند برای مدت طولانی خدمت کنند و نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری داشته باشند.
• کمترین مراقبت و نگهداری: معمولاً موتورهای القایی به شدت مقاوم و دارای سیستم‌های پنوماتیکی و مکانیکی ساده‌تر هستند. این ویژگی‌ها باعث کاهش نیاز به مراقبت و نگهداری مکرر می‌شوند و موجب صرفه‌جویی در زمان و هزینه خواهد شد.
• قابلیت تنظیم و کنترل بالا: موتورهای القایی با استفاده از روش‌های مختلف کنترل، مانند تغییر ولتاژ و فرکانس و کنترل الکترونیکی، قابلیت تنظیم پارامترهای مختلفی مانند سرعت، گشتاور و جریان را به کاربر می‌دهند.

تفاوت موتور القایی و موتور سنکرون

ابتدا لازم است توضیحاتی در رابطه با موتور سنکرون بدانیم. موتور سنکرون یک نوع موتور الکتریکی است که در آن، سرعت گشتاور و توان خروجی آن با فرکانس و ولتاژ منبع تغذیه مرتبط است. در این موتور، میدان مغناطیسی ثابتی در قسمت استاتور ایجاد می‌شود، که معمولاً توسط مغناطیس‌های دائم یا جریان المغناطیسی در سیم‌پیچ‌های استاتور ساخته می‌شود. روتور این موتور به صورت مغناطیسی یا با استفاده از یک سیم‌پیچ یا قرارگاه‌های مغناطیسی متحرک به حرکت در می‌آید. هدف اصلی آن ایجاد پروانه درون یک میدان مغناطیسی متفاوت است که باعث چرخش روتور سنکرون می‌شود و سرعت صحیح را تولید می‌کند.

معمولاً موتورهای سنکرون برای کاربردهایی استفاده می‌شوند که نیاز به هماهنگی دقیق با شبکه برق دارند، مانند تولید برق، ژنراتورها و توربین‌ها. همچنین، موتورهای سنکرون در برخی سیستم‌ها واپاشی می‌کنند و انرژی برق را به شبکه برگردانده و در عملکرد بهینه بهره‌برداری می‌شوند. اما تفاوت‌های موتور القایی با موتور سنکرون عبارتند از:

• مکانیسم عملکرد: در موتور القایی، جریان الکتریکی سه فاز به سیم پیچ‌های استاتور اعمال می‌شود و در نتیجه میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود که به روتور انتقال می‌یابد و حرکت را تولید می‌کند. در مقابل، در موتور سنکرون، میدان مغناطیسی ثابتی در استاتور ایجاد می‌شود که با میدان مغناطیسی ساخته شده توسط مغناطیس‌های دائمی یا جریان‌های الکتریکی در روتور هماهنگ می‌شود و حرکت ایجاد می‌کند.
• سرعت: موتور القایی سرعت متغیری دارد و سرعت آن تابعی از بار و تنظیمات جریان الکتریکی است. در حالی که موتور سنکرون یک سرعت نسبتاً ثابت دارد و تنظیمی برای سرعت آن وجود ندارد.
• استفاده از موانع قطبی: در موتور سنکرون، موانع قطبی برای حفظ هماهنگی میزان میدان مغناطیسی استاتور و روتور استفاده می‌شود. در موتور القایی، موانع قطبی مستقیماً در استاتور قرار دارند و از تغییر موانع قطبی برای کنترل سرعت استفاده می‌شود.
• کاربردها: موتورهای القایی بیشتر برای کاربردهای پر قدرت و با بار متغیر استفاده می‌شوند، مانند پمپ‌ها، فن‌های صنعتی و ماشین‌آلات صنعتی. موتورهای سنکرون عموماً برای کاربردهایی که نیاز به هماهنگی دقیق با شبکه برق دارند مانند تولید برق، ژنراتورها و توربین‌ها استفاده می‌شوند.

این تنها چند تفاوت مهم بین موتورهای القایی و سنکرون است. هر یک از این موتورها دارای ویژگی‌های منحصر به فردی هستند که به نیازهای و کاربردهای مختلفی ارتباط دارند.

سخن آخر

موتورهای القایی در انواع تک فاز و سه فاز معمولاً در ماشین‌ها، دستگاه‌های خانگی و صنعتی، ماشین‌آلات نقلیه و دیگر کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند. قدرت، سرعت، و ولتاژ مورد نیاز موتور القایی بستگی به کاربردهای خاص و نوع موتور دارد. همچنین به دلیل کارایی بالا، سازگاری با بار متغیر، کنترل سرعت دقیق و عمر طولانی، در صنایع مختلفی مانند صنعت، ماشین‌آلات، اتوماسیون صنعتی و بسیاری برنامه‌های دیگر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در این مقاله سعی شد تا علاوه بر توضیحاتی در رابطه با عملکرد و مزایای استفاده از موتور القایی، به تفاوت آن با موتور سنکرون نیز اشاره شود.این موارد شامل مکانیسم عملکرد، سرعت، استفاده از موانع قطبی و کاربردهاست.

تولید دیتا یک فروشگاه اینترنتی جامع اتوماسیون صنعتی است و شما همراهان گرامی می توانید برای افزایش آگاهی خود در این حوزه به وبلاگ تولید دیتا مراجعه کنید و مقالاتی مانند
کلید مینیاتوری چیست یا اینورتر چیست یا موتور القایی چیست را بخوانید.