موتور القایی نوعی از موتور جریان متناوب موتور AC آسنکرون (غیرهمزمان) است که توان مورد نیاز در قسمت متحرک آن از طریق القای الکترومغناطیسی تأمین می‌شود. موتورهای القایی AC پرکاربردترین موتورهایی هستند که در سامانه‌های کنترل حرکت صنعتی و همچنین خانگی به کار گرفته می‌شوند. طراحی ساده و پایدار، بهای ارزان، هزینه نگه داری پایین و اتصال آسان و کامل به یک سرچشمه نیروی AC برتری‌های بنیادی موتورهای القایی AC هستند. انواع گوناگونی از موتورهای القایی AC در بازار هست. موتورهای گوناگون برای کارهای گوناگونی شایسته‌اند. با اینکه طراحی موتورهای واداشتیی AC آسانتر از موتورهای DC است، ولی کنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف موتورهای القایی AC نیازمند دریافتی ژرفتر در طراحی و ساخت این نوع موتورهاست.

یک موتور الکتریکی در روتور خود انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. برای تأمین توان مورد نیاز روتور راه‌های مختلفی وجود دارد. در یک موتور DC توان آرمیچر مستقیماً به وسیله یک منبع جریان مستقیم تأمین می‌شود در حالی که در یک موتور القایی این توان از طریق استاتور در روتور القا می‌شود. موتورهای القایی را به علت شباهت بسیار زیاد آنها به ترانسفورماتور ترانسفورماتور دوار نیز می‌نامند چرا که استاتور این موتورها از نظر عملکرد شباهت زیادی به سیم‌پیچ اولیه و روتور آنها به سیم‌پیچ ثانویه ترانس دارد. از موتورهای القایی به ویژه موتورهای القایی سه فاز به طور گسترده‌ای در صنعت استفاده می‌شود.

قدرت بالا، ساختار ساده و عدم وجود جاروبک‌ها (که به تعمیر و نگه‌داری زیادی نیاز دارند) و قابلیت بالای موتورهای القایی برای کنترل سرعت از جمله دلایل استفاده از آنهاست.

ساختار

مانند بیشتر موتورها، یک موتورهای القایی AC یک قسمت ایستای بیرونی به نام استاتور و یک گردان که در درون آن می‌چرخد و روتور نامیده می‌شود، دارند، که میان آندو یک فاصله ریز و یکنواخت هست. به طور انگاری همه موتورهای الکتریکی از میدان مغناطیسی چرخان برای گرداندن روتورشان بهره می‌گیرند. یک موتور سه فاز القایی AC تنها نوعی از موتور است که در آن میدان مغناطیسی چرخان بگونه سرشتی از سوی استاتور به خاطر طبیعت تغذیه گر آن ساخته می‌شود. در حالی که موتورهای DC به وسیله‌ای الکتریکی یا مکانیکی برای آفریدن این میدان چرخان نیاز دارند. یک موتور القایی AC تک فاز نیازمند یک ابزار الکتریکی بیرونی برای پدیدآوردن این میدان مغناطیسی چرخشی است. در درون هر موتور دو سری آهنربای مغناطیسی پیش بینی شده است. در یک موتور القایی AC یک سری از مغناطیس شونده‌ها به خاطراینکه تغذیه AC به پیچه‌های استاتور متصل است در استاتور پیش بینی شده‌اند. بخاطر طبیعت متناوب تغذیه ولتاژ AC بر پایه دستور لنز نیرویی الکترومغناطیسی به گردان اندر می‌آید (درست همانند ولتاژی که در ثانویه ترانسفورماتور واداشته می‌شود). بنابر این سری دیگر از مغناطیس شونده‌ها خاصیت مغناطیسی پیدا می‌کنند. اندرکنش میان این آهنرباها توانستار چرخیدن یا گشتاور را فراهم می‌آورد؛ و در پی آن، موتور در جهت گشتاور پدید آمده می‌چرخد.

استاتور (ایستان): استاتور موتورهای القایی از قطب‌های سیم‌پیچی شده‌ای تشکیل شده که با گذرجریان از آنها با تولید میدان مغناطیسی در روتور ولتاژ القا می‌کنند. استاتور یا ایستان از چندین نواره باریک آلومنیوم یا آهن سبک ساخته شده است. این نواره‌ها بصورت یک استوانه تهی به هم منگنه و سخت شده‌اند (هسته ایستان). سیم پیچهایی از سیم روکش دار در این شیارها جاسازی شده‌اند. هر گروه پیچه با هسته‌ای که آن را فرا گرفته یک آهنربای مغناطیسی (با دو پل) را برای کار کردن با تغذیه AC می‌سازد. تعداد قطبهای یک موتور القایی AC به اتصال درونی پیچه‌های ایستان بستگی دارد. پیچه‌های استاتور مستقیماً به منبع انرژی متصل اند. آنها به گونه‌ای بسته شده‌اند که با استواردن تغذیه AC یک میدان مغناطیسی چرخنده پدیدآوردن می‌شود. تعداد قطب‌ها با توجه به سرعت و گشتاور مورد نیاز می‌تواند مختلف باشد ولی تعداد آنها همواره یک عدد زوج است.

روتور (گردان): گردان از چندین بخش جدای باریک فولادی که میانشان میله‌هایی از مس یا آلومنیوم پیش بینی شده ساخته شده است. روتور موتورهای القایی به دو صورت است:

• روتور قفس سنجابی
• روتور سیم‌پیچی شده

در رایج‌ترین نوع روتور (روتور قفس سنجابی) این میله‌ها در پایانه خود به صورت الکتریکی و مکانیکی از سوی حلقه‌هایی به هم بسته شده‌اند. کمابیش ۹۰ درصد از موتورهای القایی دارای روتور قفس سنجابی می‌باشند و این به خاطر آن است که این نوع روتور ساختی پایدار و ساده دارد. این گردان از هسته‌ای چند تکه استوانه‌ای با اهرمی که شکافهای همراستا برای جادادن رساناها درون آن دارد پدید آمده است. هر شکاف یک میله مسی یا آلومنیومی یا آلیاژی را می برگیرد. در این میله‌ها به طور همیشگی از سوی زنجیره‌های پایانی آنها چرخه کوتاه برقرار است. چون این نوع مونتاژ درست همانند قفس سنجاب است، این نام برای آن گذاشته شده است. میله‌های گردان دقیقاً با چرخگاه موازی نیستند، به جای آن به دو دلیل مهم قدری اریب کار گذاشته می‌شوند. ۱- دلیل نخست آنکه موتور با کاهش صوت مغناطیسی بدون صدا کارکرده و برای آنکه از هارمونیکها در شکافها کاسته شود. ۲- دلیل دوم آن است که گرایش روتور به چفت شدن (Hang) کمتر شود. دندانه‌های روتور به دلیل جذب مغناطیسی مستقیم می‌کوشند که در برابر دندانه‌های استاتور باقی بمانند. این اتفاق هنگامی رخ می‌دهد که شمار دندانه‌های روتور و استاتور برابر باشند. روتور از سوی مهارهایی در دو سر چرخگاه سوار شده؛ یک سر محور در حالت سرشتی برای فرستادن نیرو بلندتر از طرف دیگر گرفته می‌شود. ممکن است بعضی موتورها محوری فرعی در دیگر سو (غیر گردنده - غیر فرستنده نیرو) برای هم رسی دستگاه‌های اندریاب(sensor) حالت (وضعیت) و سرعت داشته باشند. بین ایستان و گردان شکافی هوایی موجود است. بعلت القای توانستار از ایستان به گردان برده می‌شود. گشتاور پدید آمده به گردان نیرو داده و سپس برای چرخیدن به آن نیرو وارد می‌کند.

به دلیل مزایای بالای روتورهای قفسی مانند سادگی، هزینه کمتر، نیاز کمتر به تعمیر و نگهداری و... رایج‌ترین روتورها در موتورهای القایی روتورهای قفسی هستند. این روتورها از میله‌هایی از جنسمس یا آلومینیوم تشکیل شده‌اند که یه صورت یک استوانه به همدیگر متصل شده‌اند و در دو طرف به وسیله دو حلقه اتصال کوتاه شده‌اند. روتورهای سیم‌پیچی شده در صنعت کاربردهای خاص خود را دارند و بیشتر در موتورهایی که نیاز به گشتاور راه‌اندازی بالایی دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فهرست مطالب:

ساختمان موتورهای القایی متعارف

مدار شماتیکی

مقایسه موتورهای القایی تکفاز با موتورهای سه فاز

تئوری میدان گردان

مدار معادل موتور القایی تکفاز

مدار معادل موتور دو فاز

فرمول های مربوطه

روشهای ایجاد گشتاور و راه اندازی موتور

کلید گریز از مرکز

رله حرارتی

مشخصه گشتاور - سرعت موتور تکفاز مقاومتی

کاربرد

انواع موتورهای خازنی

موتور صنعتی تکفاز خازن دائم

الکتروموتور کولری

موتور تکفاز دو خازنی

موتور با قطب چاکدار

راه اندازی موتور سه فاز با جریان تکفاز

منحنی گشتاور - سرعت انواع موتورهای تکفاز

و...