موتور یونیورسال و کاربرد آن در لوازم خانگی

استفاده از موتورهای یونیورسال به دلیل حجم و وزن پایین در لوازم خانگی بسیار رایج بوده و کاربری های فراوانی دارد. در یک توان برابر، وزن و حجم یک موتور یونیورسال 60 الی 80 درصد موتورهای القایی آسنکرون می باشد که این وِیژگی، استفاده از این موتور در لوازم قابل حمل را گزینه ای مناسب کرده است. در ادامه با ویژگی های فنی این نوع موتور بیشتر آشنا می شویم.

موتور یونیورسال چیست؟

موتور یونیورسال(اونیورسال) موتوری است که با هر دوجریان برق مستقیم و متناوب راه اندازی می شود. موتورهای یونیورسال دارای سیم پیچی سری بوده به صورتی که سیم پیچی آرمیچر در بین دو سیم پیچی استاتور به صورت سری متصل شده است.این اتصال سری گشتاور بالایی را برای این دسته از موتورها فراهم آورده است.
اغلب موتورهای یونیورسال دارای سرعت عملیاتی 3500 دور دقیقه می باشند. به دلیل افت ولتاژ راکتانس در تغذیه AC سرعت چرخش برای یک موتور یکسان در تغذیه جریان مستقیم، همواره بیشتر از جریان متناوب است.

ساختار موتور یونیورسال

موتور یونیورسال شامل استاتور با جاگذاری در دو قطب می باشد.هر دو هسته فلزی استاتور و روتور به دلیل تلفات ادی (فوکو – جریان گردابی) ورقه ورقه و عایق دارساخته شده اند.
به دلیل وجود اندوکتانس(القاگری)، کموتاسیون (جابجایی ذغال در کوتاتور) در جریان AC کمتر است به همین دلیل ذغال های استفاده شده با مقاومت بالایی انتخاب می شوند.

عملکردموتور یونیورسال

هنگام تغذیه با برق جریان مستقیم

موتور یونیورسال هنگام تغذیه با برق جریان مستقیم همانند یک موتور DC سری عمل می کند. هنگامی که جریان وارد سیم پیچی میدان می شود باعث اعمال میدان الکترومغناطیسی می گردد. همان جریان ازسیم پیچی آرمیچر(رتور) توسط کموتاتور و ذغال ها عبور می کند. یک سیم حامل جریان، تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی، نیروی مکانیکی وارد بر خود را تجربه می کند. جهت و راستای این نیرو توسط قاعده فلمینگ تعیین می شود.

هنگام تغذیه با برق جریان متناوب

به دلیل اتصال سری سیم پیچی رتور و استاتور و هم فاز بودن آن ها هنگام تغذیه با جریان متناوب، گشتاور یکطرفه تولید می شود. پس زمانی که قطبیت جریان متناوب تغییر می کند، جهت جریان در هر دو سیم پیچی رتور(آرمیچر) و استاتور(بالشتک) به صورت همزمان و هم فاز تغییر خواهدکرد. در نتیجه با تغییر جهت میدان استاتور، همزمان جهت جریان سیم پیچی رتور نیز معکوس می شود پس گشتاور در همان راستا تولید خواهد شد. بنابراین بدون توجه به نوع تغذیه متناوب و مستقیم، موتور یونیورسال همان عملکرد موتور DC سری را دارد.

ویژگیهای برجسته موتور یونیورسال

•    سرعت عملیاتی بالا
•    گشتاور راه اندازی بالا
•    اندازه متناسب   و جمع و جور با وزن پایین
•    نویز بالا به دلیل وجود ذغال و کموتاتور

مشخصه های فنی موتور یونیورسال

راندمان موتور یونیورسال در مقیاس های کوچک قریب به 30 درصد می باشد اما این بازدهی در مقیاس و توان های بالا به 70 الی 75 درصد می رسد. عمده اتلاف در این نوع موتور به دلیل اتلاف گرمایی در بخش کموتاسیون می باشد.

منحنی بار(گشتاور)-سرعت

مشخصا این نوع موتور درای سرعت بالا در حالت بی باری و کمترین سطح سرعت در وضعیت بار نامی و کامل می باشد. در کاربری های متنوع با تعبیه گیربکس، سطح سرعت و گشتاور را در میزان نامی تنظیم می کنند. در نمودار بالا منحنی برای هر دو نوع تغذیه موتور نشان داده شده است.

کنترل سرعت موتور یونیورسال

همواره متد هایی برای اجتناب از دستیابی سرعت موتور یونیورسال به حالت بی باری و بالاترین میزان سرعت به کار گرفته می شود. یکی از این متد ها به کارگیری موتور به صورت مستقیم زیر بار است  این متد در وسایلی با مقیاس کوچک به صورت عمده به کارگرفته می شود.

روش های دیگر کنترل سرعت :

•    استفاده از گیربکس
•    روش مقاومت سری در مسیر تغذیه
•    کلاچ (کلید گریز از مرکز)
•    سیم پیچی تپ دار (چند سرعته)
•    نیم موج کردن ولتاژ
•    برش ولتاژ با تکنیک های سویچینگ

کاربردهای موتور یونیورسال

•    لوازم خانگی : آبمیوه گیری ، خردکن ، چرخ گوشت ، ماشین لباسشویی و غیره
•    لوازم صنعتی : دریل ، سنگ فرز و غیره

چرا به این نوع موتور یونیورسال گفته می شود؟

به دلیل قابلیت تغذیه این موتور توسط هر دو نوع برق جریان مستقیم و متناوب اصطلاح یونورسال یا جامع به این موتور اطلاق می شود.

می توان از نوع موتور به عنوان ژنراتور استفاده کرد؟

با تزریق جریان تحریک به سیم پیچی استاتور و چرخش رتور می توان به عنوان ژنراتور از این نوع موتور استفاده کرد. هرچند این قابلیت هیچ گونه راندمان و توجیهی ندارد.

تفاوت موتور سری DC و موتور یونیورسال :

موتور یونیورسال دارای هسته بندی نازک و لایه لایه  و نسبت تعداد دور متفاوت به دلیل استفاده از ولتاژ AC می باشد.