همه چیز درباره موتورهای الکتریکی و موتورهای یونیورسال

موتورهای الکتریکی در مجموعه وسیعی از وسایل الکتریکی و قطعات مختلف مورد استفاده در تجهیزات مشخص می شوند. بسیاری از این موارد را می توانید در اطراف خانه خود ببینید، مانند ماشین لباسشویی، جاروبرقی یا یخچال.
با این حال، موتورهای الکتریکی را در سایر زمینه‌های زندگی، از جمله قطارهای الکتریکی و هارد دیسک‌های رایانه نیز خواهید یافت. این احتمال وجود دارد که در یک نقطه یا نقطه دیگر با این موارد روبرو شوید، بنابراین مهم است که بدانید چگونه کار می کنند.

الکترومغناطیس

ابتدا، تئوری نحوه عملکرد یک موتور را بررسی خواهیم کرد . کلید راه اندازی یک موتور الکتریکی ساده، الکترومغناطیس است. الکترومغناطیس به خودی خود توضیح می دهد که شامل ترکیبی از الکتریسیته و مغناطیس برای عملکرد است.
ما این کار را ابتدا با ایجاد یک میدان الکتریکی انجام می دهیم. این کار به سادگی ساخت کلافی از سیم ها (ما به زودی اهمیت سیم پیچ ها را بررسی خواهیم کرد) و تغذیه آن با باتری یا از طریق برق اصلی است.
سیمی که حامل بار متحرک است نه تنها میدان الکتریکی ایجاد میکند کند، بلکه میدان مغناطیسی نیز ایجاد می کند. سپس با داشتن آهنربا در دو طرف سیم پیچ که یک میدان مغناطیسی ایجاد می کنیم.سیم پیچ را بین این دو آهنربا قرار میدهیم
هنگامی که سیم پیچ ولتاژ می گیرد، در صورتیکه  که دو میدان مغناطیسی سیم و آهنرباها زاویه مناسبی داشته باشند باید بر روی هم اثر داشته باشند. برای اطلاع از این اثر نیروی متقابل، می توان به قانون دست چپ فلمینگ مراجعه کرد .
وقتی جهت جریان بر میدان مغناطیسی عمود باشد، نیروی اثر موتور بیشترین مقدار را دارد. اگر موازی باشند، اثر حرکتی وجود نخواهد داشت. این بدان معناست که برای ایجاد حرکت، نه تنها باید آن زاویه عمود را ایجاد کنیم، بلکه باید آن را حفظ کنیم تا حرکت را دایمی کنیم.

سیم پیچ

سیم پیچ ها پاسخی برای حفظ این حرکت هستند. اگر سیم در مرکز سیم پیچ باشد، دو جهت جریان در دو طرف داریم. در سمت چپ سیم پیچ، نیرو در یک جهت اعمال می شود، در حالی که برای سمت راست سیم پیچ در سمت دیگر اعمال می شود و حرکت چرخشی را تشویق می کند.
با این حال، زمانی که سیم پیچ در موقعیت عمودی قرار می گیرد، مشکلی پیش می آید. این بدان معناست که با میدان مغناطیسی موازی است و دیگر نیرویی وارد نخواهد شد، به این معنی که موتور نمی‌چرخد. با این حال، چندین راه برای مقابله با این موضوع وجود دارد.
برای موتورهای کوچکتر، این کار به سادگی استفاده از یک کموتاتور حلقه تقسیم می شود - این امر اساساً هر بار که سیم پیچ به موقعیت عمودی می رسد جریان الکتریکی را تغییر می دهد.
کموتاتور در دو انتها به سیم پیچ متصل است و به جریان اجازه می دهد تا از کموتاتور عبور کند. اینها موتورها قادر به تولید قدرت زیادی نیستند، اما برای دستگاههایی مانند ماشین‌های اسباب‌بازی یا ماشین‌های ریش تراش برقی خوب هستند، جایی که شما فقط به مقدار بسیار کمی نیرو نیاز دارید.

موتور یونیورسال

موتورهای یونیورسال راه حل بهتری برای این مشکل هستند، به خصوص در مواردی که به قدرت بسیار بیشتری نیاز دارند مانند تجهیزات کارخانه یا هواکشهای صنعتی. در حالی که برای موتورهای کوچکتر با استفاده از کموتاتور، شما فقط می توانید از جریان مستقیم (DC) استفاده کنید، یک موتور یونیورسال می تواند با هر دو ولتاژ DC و AC  کار کند. هنگام استفاده از DC، به روشی بسیار مشابه همانطور که قبلا توضیح داده شد کار می کند - جریان سیم پیچ هر بار که عمودی است معکوس می شود و سیم پیچ را در حال چرخش نگه می دارد.
با این حال AC  جریانی است که به سرعت جهت را به جلو و عقب تغییر می دهد. هنگام استفاده از AC، نه تنها جریان معکوس می شود، بلکه جریان تغذیه کننده آهنربای الکتریکی نیز به طور همزمان معکوس می شود. این باعث تغییر جهت میدان می شود و دوباره موتور را در حال چرخش نگه می دارد.پس کارکرد میدان برای روتور و استاتور در جهت تولید نیروی چرخسی میباشد.

توان

چیزی که هنگام ساخت یا کار با موتور باید در نظر گرفته شود، قدرت خود موتور است. 
به عنوان مثال، یک جاروبرقی خانگی ممکن است به مقدار زیادی برق نیاز نداشته باشد، در حالی که یک جاروبرقی صنعتی ممکن است خیلی بیشتر توان نیاز داشته باشد.  به این معنی که ممکن است به موتور قوی‌تری نسبت به جاروبرقی خانگی نیاز داشته باشند، به خصوص زمانی که می‌توانند با مواد خشک و مرطوب کار کنند. موتورهای آنها نیز برای دوام ساخته شده اند، به این معنی که آنها به خوبی ساخته شده اند و می توانند در برابر استفاده های مکرر مقاومت کنند. با مواردی مانند این، حتی اگر نگهداری از آنها آسان باشد، تعیین ظرفیت قدرت موتور مهم است. ما چطوری می تونیم این کار را انجام بدهیم؟
راه های مختلفی وجود دارد. راه اول کاملاً واضح است:
هر چه جریان قوی تر باشد، موتور قدرتمندتر است. با این حال، سیم پیچ های بیشتر موتور را قوی تر می کند، زیرا خطوط میدان بیشتری وجود خواهد داشت و قدرت بیشتری در میدان های مغناطیسی ایجاد می کند و در نتیجه موتور را قدرتمندتر می کند.
یک هسته آهنی نرم نیز قدرت میدان مغناطیسی را بهبود می بخشد زیرا مقاومت کمتری نسبت به هوا در برابر میدان مغناطیسی ایجاد می کند و قدرت موتور را بهبود می بخشد .
که این موارد منجر به افزایش سایز و وزن موتور میشود که این موارد را برای تجهیزی که مورد استفاده قرار میگیرد میبایست در نظر داشت.