بخش اصلی هر الکتروموتور استاتور است. این قطعه یک جزء حیاتی بوده که ثابت میماند و نقشی محوری در عملکرد الکتروموتور ایفا میکند. در این مقاله از سام تجهیز ، ما به پیچیدگیهای استاتورها، از جمله طراحی، عملکرد و اهمیت آنها در بین اجزاء الکتروموتور میپردازیم.
استاتور چیست؟
اصطلاح “استاتور” از کلمه لاتین “stare” به معنای “ایستادن” گرفته شده است و همانطور که از نام آن پیداست، قسمت ثابت یک الکتروموتور است که در محفظه آن ساخته شده است. برعکس، روتور یا قسمت دوار موتور بخشی است که در پاسخ به میدان مغناطیسی تولید شده توسط استاتور حرکت میکند.
طراحی استاتور
استاتور الکتروموتور معمولی از دو بخش اصلی تشکیل شده است: هسته و سیم پیچها. هسته که معمولاً از هستههای مغناطیسی آهن نرم چند لایه برای کاهش تلفات انرژی ساخته میشود، یک مسیر کنترل شده برای شار مغناطیسی فراهم میکند. سیمپیچها که از سیم مسی یا آلومینیومی ساخته شدهاند، در هسته قرار میگیرند و جایی هستند که برق ورودی اعمال میشود.
بیشتر بخوانید: تفاوت الکتروموتور و ژنراتور
فاصله قرارگیری و طراحی استاتور و روتور در موتور الکتریکی بسیار دقیق و حساس است، به گونهای که با کوچکترین تغییر، عملکرد موتور دچار اشکال میشود. در یکی از تجارب شخصی من در کار با موتور الکتریکی، روزی نویز مغناطیسی از موتور حس کردم که با تعمیر آن متوجه شدم عاملی باعث جذب روتور به این استاتور شد و فاصله هوایی یکنواخت اطراف آن را برهم زد و نویز ایجاد شد. بنابراین، یک تغییر کوچک در طراحی اجزاء الکتروموتور، بلافاصله مشکلساز شد.
تغییرات در طراحی
در حالی که طراحی اولیه مهمترین قطعه الکتروموتور ثابت است، بسته به نوع خاص موتور، اشکال و اندازههای مختلفی دارد. تعداد سیم پیچها و پیکربندی آنها بر اساس هدف موتور میتواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. در موتورهای القایی AC، این قسمت از سه مجموعه سیم پیچ برای تولید یک میدان مغناطیسی سه فاز دوار تشکیل شده است. برعکس، در موتورهای DC ساده، ممکن است فقط از آهنرباهای دائمی تشکیل شده باشد.
برای آشنایی با راههای راه انداری الکترموتورهای صنعتی ۵ روش عملی برای راه اندازی الکتروموتور سه فاز را بخوانید.
استاتور چه کاری انجام میدهد؟
انرژی از طریق استاتور به روتور رفته و از روتور چرخان جریان مییابد. این جزء همیشه در موتور ساکن است در حالی که روتور میچرخد. به این ترتیب این جزء میتواند به صورت زیر عمل کند:
- موتور الکتریکی: در یک الکتروموتور (موتور AC یا موتور DC)، سیم پیچ میدان استاتور یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد میکند تا روتور دوار را به حرکت درآورد و چرخش را تولید کند.
- دینام یا ژنراتور: در این دستگاهها قطعه مورد نظر میدان مغناطیسی دوار روتور را به جریان الکتریکی تبدیل میکند.
این جزء حیاتی الکتروموتور به کاربردهای آن محدود نمیشود، اگرچه ساختار آن ممکن است در سیستمهای دیگر کمی متفاوت باشد. در سیستمهای هیدرودینامیکی (مانند مبدل گشتاور)، جریان سیال را به روتور توربین چرخان سیستم هدایت کرده یا از آن خارج میکند. و در برخی از دستگاهها، به جای سیم پیچ الکتریکی، یک آرایه آهنربای دائمی است. ممکن است این موضوع را در انواع خاصی از موتورهای استارت خودرو مشاهده کنید.
نقش استاتور در وسایل دارای الکتروموتور
وظیفه اصلی این قطعه از موتور ایجاد میدان مغناطیسی دوار است. این امر با جریان متناوب (AC) از طریق سیم پیچها انجام میشود. جریان متناوب یک میدان مغناطیسی ایجاد میکند که در زمان با نوسانات حرکت میکند. از آنجا که این قطعه موتور الکتریکی بخشی از یک سیستم الکترومغناطیسی است، به قانون دست راست برای الکترومغناطیس پایبند میباشد. بنابراین، هنگامی که جریان از سیم پیچهای آن عبور میکند، یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم ایجاد مینماید.
روتور که به صورت مغناطیسی به آن متصل است، از این میدان مغناطیسی پیروی میکند و در نتیجه چرخش ایجاد مینماید. در نتیجه، این توان مکانیکی را به هر وسیلهای که دارای موتور است، مانند فن، پمپ، یا تسمه نقاله، منتقل میکند. به گفته یکی از متخصصین دپارتمان انرژی آمریکا در اصل، استاتور «قلب» موتور است که انرژی الکتریکی را از طریق برهمکنش مغناطیسی با روتور به انرژی مکانیکی تبدیل مینماید.
کاربرد استاتور
این قطعه یک عنصر ضروری در روشهای متعدد عملکرد موتورهای الکتریکی است که شامل ماشینهای الکتریکی و سازندگان میشود. عملکرد اصلی آن تولید یک میدان مغناطیسی قابل توجه است که با روتور در تعامل است تا چرخش تولید کند. برخی از کاربردهای عمده آن عبارتند از:
- موتورهای الکتریکی: این قطعه در ماشینهای AC و DC که شامل ماشینهای نتیجهگیری، ماشینهای همزمان و ماشینهای DC بدون جاروبک است، به کار میرود و دینامیسم الکتریکی را به پویایی مکانیکی تبدیل میکند تا پمپها، مکندهها و نوار نقالهها را به حرکت در آورد.
- تولید برق: این قطعه در سیستمهای تولید قدرت، شامل توربینهای بادی، سازندگان برق آبی و ماشینهای احتراق داخلی اعمال میشود. پویایی مکانیکی را به دینامیسم الکتریکی تبدیل میکند که میتواند به شبکه قدرت وارد شود.
- وسایل نقلیه الکتریکی: ابزارهای الکتریکی مانند اتوبوسها، موتورها و قطارها از این قطعات در ماشینهای الکتریکی خود استفاده میکنند که سیستمهای محرکه آنها را تأمین مینماید.
- لوازم خانگی: قطعه مورد نظر ما یک عنصر حیاتی در بسیاری از لوازم خانگی برقی مانند موتورهای لباسشویی، سیستم تهویه و یخچال است. آنها به طور معمول، در طیف گستردهای از کاربردها حضور داشته و نقش مهمی در تغییر پویایی و عملکرد موتورهای متعدد دارند.
بیشتر بخوانید: کاربرد الکتروموتور در صنایع مختلف
نقش استاتور در بهره وری انرژی
لازم به ذکر است که طراحی و وضعیت این قطعه ثابت به طور قابل توجهی بر راندمان موتور تأثیر میگذارد. استاتورهای کارآمد میتوانند به کاهش مصرف انرژی، کمک به صرفه جویی کلی انرژی و اهداف پایداری کمک کنند. انواع مدرن آن اغلب با مواد و فناوریهایی طراحی میشوند که هدف آنها به حداکثر رساندن کارایی و به حداقل رساندن تلفات است.
سخن پایانی
همانطور که گفته شد، استاتور الکتروموتور یک جزء حیاتی در هر موتور الکتریکی است که نقش مهمی در تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی دارد. طراحی، نگهداری و کارایی آن به شدت بر عملکرد موتور، مصرف انرژی و در نهایت موفقیت دستگاهایی که با وجود آنها کار میکنند، تأثیر میگذارد. درک پیچیدگیهای این قطعات به درک دینامیک پیچیده دنیای الکترومکانیکی، از وسایل روزمره گرفته تا ماشین آلات صنعتی کمک میکند. از این گذشته، این کارایی خاموش این قطعه برجسته است که جهان را به حرکت در آورده است. قبل از خرید الکتروموتور صنعتی اطلاعات کافی در خصوص اجزا اصلی ان داشته باشید. کارشناسان سام تجهیز در این خصوص میتوانند همراه شما باشند.
