موتور یونیورسال

موتور یونیورسال قادر است بر روی هردو توان AC و DC کار کند. این موتور سری ترکیبی است که از یک الکترومغناطیس به عنوان استاتور برای ایجاد میدان مغناطیسی استفاده می‌کند و در آن کویل‌های میدان استاتور با مجموعه سیم پیچ‌های روتور از طریق یک سوئیچ متصل می‌شوند. در ادامه به بررسی این موتور و عملکرد و کاربردهای آن می‌پردازیم.

تاریخچه موتور یونیورسال

تاریخچه موتور یونیورسال به دوران اوایل قرن بیستام می‌رسد، و این نوع موتور از پیشرفت‌های مهم در زمینه فناوری الکتریسیته و موتورهای الکتریکی بهره برده است.

در سال‌های ۱۸۸۰ تا ۱۹۲۰، به دنبال اختراع موتورهای الکتریکی، تلاش‌هایی برای بهبود عملکرد و کارایی این موتورها آغاز شد. یکی از نقاط ضعف موتورهای الکتریکی موجود در آن زمان، محدودیت در کارایی و توانایی عمل در تناوب با دستگاه‌های مختلف بود. به همین دلیل، موتور یونیورسال با طراحی جدیدی که قادر به کارایی بالا و توانایی کار در شرایط مختلف بود، مورد توجه قرار گرفت.

اولین نسخه‌های موتور یونیورسال در دهه ۱۹۰۰ میلادی توسط شرکت‌های مختلفی مانند Westinghouse Electric و General Electric تولید شد. این موتورها به عنوان یک پیشرفت مهم در فناوری موتورهای الکتریکی شناخته شدند زیرا قادر بودند در محدوده وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار گیرند، از جمله دستگاه‌های خانگی، ابزارهای الکتریکی و ماشین‌آلات صنعتی.

از آن زمان تاکنون، موتور یونیورسال به عنوان یکی از نوع‌های پرکاربرد موتورهای الکتریکی در صنایع مختلف و دستگاه‌های خانگی شناخته شده است و همچنان از آن به عنوان یکی از گزینه‌های معمول برای انواع مختلفی از دستگاه‌ها و ماشین‌آلات استفاده می‌شود.

آشنایی با عملکرد موتور یونیورسال

موتور یونیورسال اغلب به عنوان موتور سری AC شناخته می‌شود. موتور یونیورسال بسیار شبیه به موتور سری DC در ساختار آن‌ها است اما برای عملکرد بهتر موتور با توان AC اصلاح شده است. این نوع موتور الکتریکی می‌تواند به خوبی در AC عمل کند.

موتور یونیورسال دارای گشتاور بالایی هستند که می‌توانند با سرعت بالا کار کنند و داری وزن کم و فشرده هستند. آنها معمولا در بسیاری از لوازم خانگی استفاده می شوند. موتور یونیورسال کنترل نسبتا آسانی دارد که با استفاده از سیم‌پیچ یا الکترونیک کنترل می‌شود. به طور معمول هم از نظر پژواک و هم الکترومغناطیسی بسیار پر سر و صدا هستند.

اگر یک موتور DC را با برق AC راه‌اندازی کنیم چه اتفاقی می‌افتد؟

• از آنجا که جهت هر دو جریان (یعنی جریان آرمیچر و میدان) در در یک زمان برعکس می‌شود، منبع تغذیه یک گشتاور یک طرفه تولید می‌کند.

• به دلیل وجود جریان متناوب، جریان‌های گردابی در هسته‌های یوغ و میدان القا می‌شوند. که منجر به گرم شدن بیش از حد هسته‌های یوغ و میدان می‌شود.

• با توجه به اندوکتانس زیاد در میدان و مدار آرمیچر، ضریب توان بسیار کم می‌شود.
• جرقه در جاروبک‌های موتور سری DC وجود خواهد داشت.

تغییرات لازم برای اطمینان از عملکرد مطلوب موتور یونیورسال در منبع تغذیه AC

در اولین قدم راکتانس سیم پیچ‌های میدان و آرميچر باید تا حد امکان کاهش یابد. راکتانس سیم پیچ میدان سری در موتور یونیورسال را می‌توان با استفاده از دورهاي کمتر سیم، تا حدودی کاهش داد. با این حال، ازبین بردن افت ولتاژ راکتانس به دلیل میدان سری عملی نخواهد بود. این امر باعث حذف میدان مغناطیسی نیز می‌شود. افت ولتاژ راکتانس ناشی از سیم‌پیچ آرميچر را می‌توان با استفاده از یک سیم‌پیچ جبران‌کننده عملاً از بین برد.

سیم‌پیچ جبران‌کننده در موتور یونیورسال به طور سری با سیم‌پیچ آرميچر (جبران رسانایی) متصل شده است. به گونه‌ای تنظیم شده که چرخش‌های جریان سیم‌پیچ جبران کننده با چرخش جریان آرميچر مخالفت و آن را خنثی می‌کند. برای تحقق بخشیدن به این جبران، سیم پیچ جبران کننده با 90 درجه الکتریکی از سیم پیچ میدان نصب می‌شود.

ازآن‌جا که موتور مورد استفاده دراین آزمایش موتور 4 قطبی مي‌باشد، تغییر مکان مکانیکی 45 درجه است. این به این دلیل است که میدان موتور يونيورسال با کاهش واکنش‌پذیری سیم پیچ میدان سری ضعیف می‌شود.

اگر سیم‌پیچ جبران‌کننده کوتاه باشد، جریان‌های متناوب در آرميچر با عمل ترانسفورماتور به سیم‌پیچ جبران‌کننده کوتاه شده القا می‌شود. بنابراین، واكنش جریان‌های آرميچر را لغو می‌کنند. برای کاهش تلفات ناشی از پسماند و جریان‌های گردابی، ساختار میدان در موتورهای یونیورسال ورقه ورقه می‌شود.

تعداد کمی از موتورهای يونيورسال با همان سرعت DC در مد AC کار می‌کنند. اینکه آیا روی AC یا DC سریع‌تر کارمی‌کند، مسئله طراحی است. با توجه به واکنش‌پذیری این سیم پیچ‌ها، جریان اوليه AC همیشه کمتر از جریان اوليه DC خواهد بود. درنتیجه، گشتاور راه‌اندازي در جریان برق AC کمتر از گشتاور راه‌اندازي در برق DC خواهد بود.

انواع موتور یونیورسال

موتور یونیورسال، با توجه به نوع کاربرد و ویژگی‌های فیزیکی و عملکردی، می‌تواند در انواع مختلفی ارائه شود. در زیر به برخی از انواع معمول موتور یونیورسال اشاره شده است:

موتور یونیورسال استاندارد

موتور یونیورسال استاندارد به عنوان یک نوع موتور الکتریکی، از اصول عملکردی ساده‌ای استفاده می‌کند که امکان تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی را فراهم می‌کند. طراحی این موتورها بر اساس اصل و تعامل بین میدان‌های مغناطیسی ثابت و متحرک است که باعث تولید نیروی مکانیکی و

چرخش آرمچر می‌شود.

• آرمچر (Armature): آرمچر یک قسمت متحرک است که دارای تعدادی پیچ لوله‌ای است. وقتی جریان الکتریکی از طریق پیچ‌های آرمچر عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی به وجود می‌آید که با میدان مغناطیسی ثابت تعامل دارد.

• قطب‌های مغناطیسی ثابت: این قطب‌ها، که به عنوان پایه‌های موتور شناخته می‌شوند، میدان مغناطیسی ثابتی ایجاد می‌کنند که با میدان مغناطیسی تولید شده توسط آرمچر تعامل دارد.

• کموتاتور (Commutator): کموتاتور ساختار متحرک است که با توجه به جهت چرخش آرمچر، جریان الکتریکی را در قطب های استاتور هدایت می‌کند. این تغییر جهت جریان الکتریکی باعث تغییر جهت نیروی مغناطیسی در آرمچر و بنابراین چرخش آرمچر می‌شود.

• جفت میدان مغناطیسی: تعامل میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط آرمچر و میدان مغناطیسی ثابت، نیروی مکانیکی تولید می‌کند که آرمچر را به گردش می‌اندازد. این گردش آرمچر نیروی مکانیکی را تولید می‌کند که برای انجام کارهای مختلف در دستگاه‌ها و ماشین‌آلات استفاده می‌شود.

به طور کلی، موتور یونیورسال استاندارد با استفاده از تعامل میدان‌های مغناطیسی ثابت و متحرک، انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند و برای ایجاد چرخش و جابجایی در دستگاه‌ها و ماشین‌آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

موتورهای یونیورسال با سرعت متغیر

موتورهای یونیورسال با سرعت متغیر از نوع خاصی از موتورهای یونیورسال هستند که قابلیت تغییر سرعت چرخش آرمچر را دارند. این امکان به واسطه قابلیت تغییر ولتاژ یا جریان ورودی به موتور فراهم می‌شود که باعث تنظیم سرعت چرخش آرمچر و در نتیجه تنظیم سرعت موتور می‌شود.

برای تغییر سرعت موتور یونیورسال با سرعت متغیر، می‌توان ولتاژ یا جریان ورودی به موتور را تغییر داد. با افزایش ولتاژ یا جریان ورودی، سرعت چرخش آرمچر افزایش می‌یابد و با کاهش آن، سرعت چرخش کاهش می‌یابد. این قابلیت تنظیم سرعت به موتورهای یونیورسال با سرعت متغیر اجازه می‌دهد که در مواردی که نیاز به سرعت متغیر یا تنظیم سرعت داریم، مورد استفاده قرار گیرند.

کاربردهای این نوع موتورها بسیار گسترده است. از جمله مواردی که از موتورهای یونیورسال با سرعت متغیر استفاده می‌شود می‌توان به دستگاه‌های تراشکاری با سرعت متغیر، دستگاه‌های جوشکاری، دستگاه‌های خراطی، دستگاه‌های سنگ‌زنی و سایر ماشین‌آلات صنعتی اشاره کرد. همچنین در دستگاه‌هایی مانند دستگاه‌های حفاری، خم کاری و برش نیز می‌توان از موتورهای یونیورسال با سرعت متغیر استفاده نمود تا سرعت مناسب برای هر کاربرد خاص تنظیم شود.

موتورهای یونیورسال با توان بالا

موتورهای یونیورسال با توان بالا از نوعی موتور یونیورسال هستند که برای کاربردهایی با نیاز به توان خروجی بالا طراحی شده‌اند. این نوع موتورها دارای قدرت و توان خروجی بیشتری هستند که امکان انجام کارهای سنگین و پرتوان را فراهم می‌کند.

ویژگی‌های اصلی موتورهای یونیورسال با توان بالا عبارتند از:

• قدرت خروجی بالا: این موتورها دارای توان خروجی بسیار بالا هستند که قادرند بارهای سنگین و پیچیده را با سرعت و کارایی بالا انجام دهند.

• قابلیت تحمل بار بالا: موتورهای یونیورسال با توان بالا توانایی تحمل بارهای سنگین را دارند و می‌توانند در شرایطی که نیاز به توان و قدرت زیادی دارند، به خوبی عمل کنند.

• کاربری گسترده: این موتورها به دلیل توان خروجی بالا و قابلیت تحمل بار بالا، برای کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله کاربردهای معمول آنها می‌توان به دستگاه‌های تولید برق پرتوان، دستگاه‌های خراطی و فرزکاری صنعتی، دستگاه‌های فشار قوی و دستگاه‌های حفاری اشاره کرد.

• بازدهی بالا: این موتورها دارای بازدهی بالایی هستند و معمولاً در کاربردهایی که نیاز به توان بالا و کارایی بالا دارند، به خوبی عمل می‌کنند.

موتورهای یونیورسال با توان بالا به علت قدرت و توان خروجی بالا، در صنایع مختلف و در دستگاه‌ها و ماشین‌آلاتی که نیاز به توان بالا و قدرت زیادی دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع موتورها به دلیل عملکرد قوی و پایداری که دارند، برای کاربردهای صنعتی و مواردی که نیاز به توان بالا و کارایی بالایی دارند، بسیار مورد توجه قرار می‌گیرند.

موتورهای یونیورسال کوچک

موتورهای یونیورسال کوچک از نوعی موتورهای یونیورسال هستند که دارای ابعاد کوچکتری هستند و برای کاربردهایی با فضای محدود طراحی شده‌اند. این نوع موتورها به دلیل ابعاد کوچک و وزن سبک، مناسب برای استفاده در دستگاه‌های خانگی و ابزارهای دستی می‌باشند.

ویژگی‌های اصلی موتورهای یونیورسال کوچک عبارتند از:

• ابعاد کوچک: این موتورها دارای ابعاد کوچکتری نسبت به سایر نوع موتورها هستند که امکان استفاده آسان در فضاهای محدود را فراهم می‌کند. این ویژگی آنها را به گزینه‌ای مناسب برای دستگاه‌های خانگی و ابزارهای دستی تبدیل می‌کند.

• وزن سبک: موتورهای یونیورسال کوچک دارای وزن سبکی هستند که امکان حمل و نقل آسان آنها را فراهم می‌کند و برای دستگاه‌های پرتابل و ابزارهای دستی بسیار مناسب است.

• کارایی مناسب: این موتورها با وجود ابعاد کوچک و وزن سبک، قادر به ارائه کارایی مناسبی هستند که برای کاربردهای خانگی و دستی کافی است. آنها معمولاً قادر به ارائه توان و کارایی لازم برای انجام وظایف مختلف هستند.

• کاربرد گسترده: موتورهای یونیورسال کوچک به دلیل ابعاد کوچک و وزن سبک، در انواع مختلفی از دستگاه‌های خانگی و ابزارهای دستی استفاده می‌شوند. از جمله کاربردهای معمول آنها می‌توان به دستگاه‌های خراطی و تراشکاری دستی، ماشین‌آلات خانگی مانند دستگاه‌های خیاطی، وسایل نقلیه اسباب‌بازی و دستگاه‌های برش و حفاری کوچک اشاره کرد.

• هزینه مناسب: به دلیل ساختار ساده و استفاده از مواد ارزان‌تر، موتورهای یونیورسال کوچک به طور معمول هزینه کمتری نسبت به سایر نوع موتورها دارند که این امر آنها را به گزینه مناسبی برای کاربران با بودجه محدود تبدیل می‌کند.

موتورهای یونیورسال توانایی بالا در محیط‌های خاص

موتورهای یونیورسال توانایی بالا در محیط‌های خاص، نوع خاصی از موتورهای یونیورسال هستند که برای کار در شرایط و محیط‌های خاص و پرتنش طراحی شده‌اند. این نوع موتورها دارای ویژگی‌هایی هستند که آنها را مناسب برای استفاده در شرایطی مانند محیط‌های مرطوب، آلودگی‌های شیمیایی، و یا دمای بالا یا پایین می‌کند.

ویژگی‌های اصلی موتورهای یونیورسال توانایی بالا در محیط‌های خاص عبارتند از:

• مقاومت در برابر شرایط محیطی خاص: این موتورها دارای مقاومت بیشتری در برابر شرایط محیطی خاص مانند رطوبت، آلودگی‌های شیمیایی، گرد و غبار و دماهای بالا یا پایین هستند. این ویژگی‌ها آنها را به گزینه‌ای مناسب برای استفاده در محیط‌هایی مانند کارخانه‌ها، انبارها، محیط‌های صنعتی و حتی برخی بخش‌هایی از محیط‌های بیرونی می‌کند.

• مقاومت در برابر آب و رطوبت: برخی از این موتورها دارای مقاومت بالا در برابر آب و رطوبت هستند که آنها را به گزینه‌ای مناسب برای استفاده در محیط‌های مرطوب مانند کارخانه‌های پرآب، آشپزخانه‌ها و حتی برخی بخش‌هایی از بیرون محیط‌ها می‌کند.

• مقاومت در برابر آلودگی‌های شیمیایی: برخی از موتورهای یونیورسال توانایی بالا در محیط‌های خاص دارای مقاومت بالا در برابر آلودگی‌های شیمیایی هستند که آنها را به گزینه‌ای مناسب برای استفاده در صنایع شیمیایی، پتروشیمی، و صنایع دارویی تبدیل می‌کند.

• مقاومت در برابر دما: برخی از موتورهای یونیورسال توانایی بالا در محیط‌های خاص دارای مقاومت بالا در برابر دماهای بالا یا پایین هستند که آنها را به گزینه‌ای مناسب برای استفاده در محیط‌هایی با شرایط دمایی خاص مانند کارخانه‌های صنعتی، سردخانه‌ها و محیط‌های صنعتی بیرونی می‌کند.

موتورهای یونیورسال توانایی بالا در محیط‌های خاص به دلیل ویژگی‌های مقاومتی خود، برای کاربردهای خاصی که نیاز به موتورهایی با قابلیت کار در شرایط سخت و خاص دارند، بسیار مناسب هستند.

کاربرد موتور یونیورسال

موتور یونیورسال به دلیل ویژگی‌های چندمنظوره‌اش، در انواع مختلفی از صنایع و کاربردها استفاده می‌شود. برخی از کاربردهای مهم موتور یونیورسال عبارتند از:

• ابزارهای برقی خانگی: موتورهای یونیورسال به عنوان قلب اصلی برخی از ابزارهای برقی خانگی مانند دستگاه‌های خراطی، مخراجی، خم کاری، و سنگ زنی استفاده می‌شوند. این ابزارها از جمله ابزارهای پرکاربرد در هر خانه هستند و موتور یونیورسال آنها را قادر به ارائه توان و عملکرد مطلوب می‌کند.

• دستگاه‌های صنعتی: موتورهای یونیورسال در بسیاری از دستگاه‌های صنعتی نیز کاربرد دارند، از جمله دستگاه‌هایی که برای کاربردهای خودکار و سیستم‌های خودکار مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها شامل ماشین‌آلات CNC، دستگاه‌های بسته‌بندی، دستگاه‌های پردازش خودکار، و دستگاه‌های تولید صنعتی می‌شوند.

• وسایل نقلیه: در برخی از وسایل نقلیه کوچک مانند خودروهای الکتریکی، موتورهای یونیورسال به عنوان سیستم حرکتی استفاده می‌شوند. این وسایل نقلیه کوچک ممکن است از سیستم‌های کوچک موتوری برای حرکت و حمل و نقل استفاده کنند، و موتور یونیورسال انعطاف پذیر و با قابلیت تنظیم بهترین گزینه برای این کاربردها است.

• ابزارهای پزشکی: در برخی از تجهیزات پزشکی کوچک مانند دستگاه‌های جراحی و دستگاه‌های تشخیصی، موتورهای یونیورسال استفاده می‌شوند. این تجهیزات نیاز به موتورهای کوچک با عملکرد دقیق و قابل اعتماد دارند و موتورهای یونیورسال این نیازها را برآورده می‌کنند.

در مجموع، موتورهای یونیورسال به علت انعطاف پذیری و چندمنظوره بودنشان، در انواع مختلفی از صنایع و کاربردها استفاده می‌شوند و به عنوان یکی از اجزای اساسی بسیاری از دستگاه‌ها و تجهیزات مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مزایا و معایب موتور یونیورسال

مزایا

• چند منظوره: موتور یونیورسال از نوعی موتور جنرال پرپز به شمار می‌رود که برای کاربردهای مختلف قابل استفاده است. این ویژگی این موتور را برای استفاده در ماشین‌آلات خانگی، ابزارهای الکتریکی و دستگاه‌های کوچک صنعتی مناسب می‌سازد.
• ابعاد کوچک: موتور یونیورسال از ابعاد کوچکی برخوردار است که امکان نصب در فضاهای محدود و انعطاف‌پذیری در طراحی و اجرای دستگاه‌ها را فراهم می‌کند.
• هزینه مناسب: این نوع موتورها معمولاً با هزینه نسبتاً پایینی تولید می‌شوند که برای مصرف کنندگان با بودجه محدود یا در تولید دستگاه‌های با قیمت کم مناسب است.
• قدرت قابل تنظیم: موتورهای یونیورسال اغلب دارای قدرت قابل تنظیمی هستند که با تغییر ولتاژ یا جریان ورودی، می‌توان آن‌ها را به نیازهای خاص مطابقت داد.

معایب

• مصرف انرژی بالا: موتورهای یونیورسال معمولاً به عنوان موتورهای بیش‌مصرف شناخته می‌شوند. این موتورها برای تولید قدرت بیشتر به مصرف انرژی بیشتری نیاز دارند که ممکن است منجر به افزایش هزینه‌های انرژی شود.
• سطح نویز و لرزش بالا: موتورهای یونیورسال ممکن است در هنگام کارکرد نویز و لرزش بیشتری ایجاد کنند که ممکن است مزاحمت‌های صوتی و مکانیکی را به همراه داشته باشد.
• عمر محدود: به دلیل ساختار ساده و استفاده از قطعات غیر پایدار، معمولاً موتورهای یونیورسال دارای عمر محدودی هستند و نیاز به تعمیرات و تعویض مداوم دارند.
• کارایی محدود در بارهای سنگین: این نوع موتورها برای بارهای سنگین و کاربردهایی که نیاز به قدرت بالایی دارند، مناسب نیستند و ممکن است عمر کوتاهتری داشته باشند.

برای اطلاعات بیشتر و مشاوه فنی درباره خرید تجهیزات اتوماسیون صنعتی، اینورتر، تعمیرات و خدمات موتور یونیورسال می‌توانید با متخصصین مجرب مجموعه الکتریکالا تماس گرفته و از خدمات این مجموعه استفاده نمایید.