ماشین های سنکرون

ماشین های سنکرون

ماشینهای سنکرون  به دو دسته تقسیم می شوند :

1- ژنراتور سنکرون یا آلتروناتور 2- موتور سنکرون

البته نوعی ماشین سنکرون به نام کمپانستور compansator یا اصلاح کننده ضریب توان نیز در صنایع موجود می باشد.

این ماشین ها نیز از دوقسمت تشکیل شده اند که قسمت متحرک این ماشین ها را روتور و قسمت ساکن آنها را استاتور گویند. رتور ماشین های سنکرون از لحاظ ساختمان دو دسته اند . ماشینهای سنکرون با قطب صاف و ماشین های با قطب برجسته .

و همچنین ماشینهای سنکرون بسته به آنکه نوع وسیله گرداننده روتور آنها چه توربینی باشد به صورت زیر تقسیم می شود :

1- توربو ژنراتور: در این وسیله گرداننده ی روتور توربین بخار است و چون توربین بخار جزء ماشین های تند گرد است بنابر این توربو ژنراتور دارای قطب های صاف بوده و این ماشین توانایی ایجاد دورهای بسیار بالا را در قدرت های زیاد دارد امروزه اغلب توربو ژنراتورها را دو قطبی می سازند چون با افزایش سرعت گردش کار توربین های بخار با صرفه تر و ارزانتر تمام می شود.

2- هیدرو ژنراتور : در آن وسیله گرداننده رتور به وسیله ی توربین آبی است و چون توربین آبی دارای دور کم است بنابراین هیدرو ژنراتور دارای قطب برجسته بوده ودارای سرعت کم می باشد.

3- دیزل ژنراتور : در قدرت های کوچک و اضطراری وسیله گرداننده ی رتور دیزل است که در این مورد هم قطب های روتور آن قطب برجسته می باشد.

 

مولدهای AC یا آلترناتورها درست مثل مولدهای dc بر اساس القاء الکترومغناطیسی کار می کنند ، آنها نیز شامل یک سیم پیچ آرمیچر ویک میدان مغناطیسی هستند. اما یک اختلاف مهم بین این دو وجود دارد : درحالی که در ژنراتورهای dc آرمیچر چرخیده می شود وسیستم میدان ثابت است در آلترناتورها آرایش عکس وجود دارد.

یک موتور سنکرون از نظر الکتریکی مشابه یک آلترناتور یا  ژنراتور ac می باشد در حقیقت از نظر تئوری یک ماشین سنکرون می تواند به عنوان آلترناتور استفاده گردد که به طور مکانیکی راه اندازی شده و یا به عنوان موتوری استفاده گردد که به صورت الکتریکی راه اندازی شده باشد.بیشتر موتورهای سنکرون دارای مقدار نامی 150 کیلو وات تا 15 مگاوات بوده ودارای محدوده سرعتی rpm150 تا rpm1800 کار میکنند .بعضی از خواص مشخصه ی یک موتور سنکرون که جالب توجه است عبارتند از :

1-     هم در سرعت سنکرون کار می کند وهم کار نمی کند یعنی در حال کار سرعترا ثابت نگه می دارد . تنها روش برای تغییر سرعت آن تغییر دادن در فرکانس تغذیه می باشد.

2-     ذاتا خود راه انداز نبوده و مجبور است تا سرعت سنکرون با استفاده از وسیله خاص تا رسیدن به حالت سنکرون به حرکت در آید.

3-     توانایی عمل کردن در محدوده ی وسیعی از ضریب قدرت های پس فاز و پیش فاز رادارد . لذا می تواند برای مقاصد تصحیح توان و به علاوه برای تغذیه گشتاور وراه اندازی بارها استفاده گردد.

بررسی مولدهای جریان مستقیم

مولد ساده جریان مستقیم 
یک مولد ساده جریان مستقیم از چهار قسمت اصلی زیر تشکیل شده است
 - 1قطبهای مغناطیسی: که وظیفه ایجاد میدان مغناطیسی مولد را بعهده دارد و می تواند بصورت آهنربای دائم و یا آهنربای الکتریکی باشد
 - 2هادیها: برای ایجاد ولتاژ القایی به کار گرفته میشود
 - 3کموتاتور: در ساده ترین حالت از دو نیم استوانه مسی که توسط میکا نسبت به یکدیگر عایق شده اند تشکیل می گردد، وظیفه یک طرفه کردن ولتاژ و جریان القایی را در خارج از مولد بعهده دارد.
- 4جاروبک: جهت انتقال جریان الکتریکی از هادیها به مصرف کننده استفاده میشود شکل زیر مولد ساده جریان مستقیم را نشان میدهد.

طرز کار مولد ساده جریان مستقیم: با حرکت هادیها در فضای ما بین قطبها باعث میشود میدان مغناطیسی توسط هادیها قطع میشود بدین ترتیب مطابق پدیده القاء در هادیها ولتاژ القاء میشود.ابتدا و انتهای هر کلاف به یک نیم استوانه مسی یا یک تیغه کوموتاتور وصل میشود روی تیغه های کوموتاتور دو عدد جاروبک بطور ثابت قرار داشته و با حرکت هادیها تیغه های کموتاتور زیر جاروبک می لغزند، بدین ترتیب در ژنراتورهای جریان مستقیم از طریق کوموتاتور ولتاژ القاء شده طوری به جاروبکها منتقل می شود که همیشه یکی از جاروبکها دارای پلاریته مثبت و دیگری دارای پلاریته منفی است. شکل موج ولتاژ القاء شده در این مولد ساده بصورت زیر می باشد.

برای افزایش سطح ولتاژ القاء شده و بهبود یکسوسازی بمنظور داشتن ولتاژ با دامنه ثابت باید تعداد کلافها را افزایش داد و کلافها را به کمک تیغه های کوموتاتور سری کنیم.
چگونگی تغییر پلاریته ولتاژ القایی در مولد ساده
در مولد جریان مستقیم تغییر پلاریته ولتاژ خروجی عملاٌ در صورت ایجاد یکی از دو حالت زیرممکن می شود:
 -1جهت چرخش آرمیچر عوض شود
2 - جهت جریان در سیم پیچ قطبها تغییر کند در صورتیکه قطبها از نوع مغناطیس دائم نباشد
چگونگی تغییر دامنه ولتاژ القایی در مولد ساده
برای افزایش دامنه ولتاژ القا شده دو روش ممکن است:
1 - افزایش سرعت چرخش آرمیچر که باعث افزایش ولتاژ بصورت خطی می شود

2 - افزایش جریان تحریک که باعث افزایش ولتاژ مولد بصورت غیر خطی می شود

 

کاربرد مولدهای جریان مستقیم         
از مولدهای جریان مستقیم بیشتر به عنوان منبع انرژی برای تحریک مولدهای نیروگاهی وماشینهای خودکار، هواپیماها، جوشکاری با قوس الکتریکی، قطارهای راه آهن، اتوبوسهای برقی، زیر دریاییها و غیره استفاده می نمایند بدین ترتیب کاربرد مولدهای جریان مستقیم زیاد و متنوع است و لذا مولدهای جریان مستقیم با توان ها و دورهای مختلف ساخته می شوند.
طبقه بندی مولدهای جریان مستقیم
ماشین های DC واقعی دارای دو دسته سیم پیچ هستند
1 - سیم پیچ آرمیچر
2 - سیم پیچ تحریک (قطب ها)
که با توجه به نحوه ارتباط الکتریکی سیم پیچ تحریک و سیم پیچ آرمیچر به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند.
1 - مولدهای تحریک مستقل
2- مولدهای خود تحریک
- در مولدهای تحریک مستقل بین سیم پیچ آرمیچر و سیم پیچ تحریک هیچ ارتباط الکتریکی وجود ندارد
- در مولدهای خود تحریک بین این دو سیم پیچ ارتباط الکتریکی وجود دارد و انرژی سیم پیچ تحریک از انرژی تولیدی خود مولد تامین می شود نحوه این ارتباط الکتریکی مولدهای خود تحریک را به دو دسته تقسیم بندی می کند.
- مولدهای تحریک شنت یا موازی
- مولدهای تحریک سری
- مولدهای تحریک مختلط یا کمپوند
با توجه به اهمیت مولدهای DC به بررسی کامل این مولدها و مشخصات آنها می پردازیم

مولد تحریک مستقل
همانطور که گفته شد در این مولد بین سیم پیچ تحریک و آرمیچر هیچ ارتباط الکتریکی وجود ندارد و مدار تحریک توسط یک منبع تغذیه جریان مستقیم خارجی تغذیه میشود به این منبع اکسایتر گفتهمیشود. در مدار تحریک از یک مقاومت متغییر استفاده می شود تا جریان تحریک را کنترل و فوران مغناطیسی قطبها را تغییر دهد. شکل زیر مدار معادل الکتریکی یک مولد تحریک مستقل را نشان میدهد.
در این مولد جریان بار، ولتاژ ترمینال و جریان تحریک از روابط زیر بدست می آید.
 :IL جریان بار
IA  : جریان آرمیچر
VT  : ولتاژ ترمینال 
EA  : نیرومحرکه القاء شده آرمیچر
RA  : مقاومت اهمی آرمیچر
ε  : افت ولتاژ ناشی از عکس العمل
VF : ولتاژ تحریک
RF : مجموع مقاومت سیم پیچ تحریک و رئوستای تنظیم
IF : جریان تحریک

- مشخصه بی باری یا مشخصه مغناطیسی مولد تحریک مستقل
مشخصه بی باری یا مغناطیس مولد تغییرات نیرومحرکه القاء شده آرمیچر (EA) را به ازاء تغییرات جریان تحریک (IF) در شرایط  دور ثابت n = const و بدون بار IL = 0 نشان میدهد این مشخصه در شکل زیر نشان داده شده است.

در بررسی بیشتر این مشخصه به نکات زیر توجه بیشتری داریم
1 - مشخصه مغناطیسی به سه قسمت تقسیم بندی می شود قسمت اول منحنی تقریباٌ خط مستقیم است زیرا به ازاء جریان تحریک کم، تمام نیرومحرکه مغناطیسی برای ایجاد فوران در فاصله هوایی که قابلیت نفوذ مغناطیسی آن ثابت است به مصرف می رسد اما در قسمت دوم اشباع ماشین شروع شده و مشخصه به شکل منحنی در می آید و در قسمت سوم که هسته به اشباع می رود مشخصه با محور افقی تقریباٌ موازی می شود.
نقطه کار: ماشین باید در قسمت منحنی یعنی شروع حالت اشباع باشد زیرا اگر ولتاژ نامی ماشین روی قسمت خطی قرار گیرد به ازاء تغییر جزیی در جریان تحریک ولتاژ به شدت تغییر می کند و کار ماشین ناپایدار است و چنانچه روی قسمت اشباع شده واقع شود امکان تنظیم ولتاژ ماشین محدود میشود.
  - 2در صورتیکه این مشخصه را برای سرعت ثابت دیگری بدست آوریم شکل کلی مشخصه تغییر نخواهد کرد در صورتیکه سرعت بالاتر انتخاب کنیم مشخصه در بالاتر و به ازاء سرعت پایین تر مشخصه در پایینتر تشکیل می شود.  
نکته: اگر مشخصه را برای دور نامی داشته باشیم می توان مشخصه را برای دورهای دیگر نیز بدست آوریم.
مشخصه خارجی یا بارداری مولد تحریک مستقل: این مشخصه عبارت است از تغییرات ولتاژ خروجی به ازاء تغییرات جریان بار در شرایط جریان تحریک و سرعت ثابت
VT = f.(IL)                        RF=const                                  n=const            
این مشخصه در حقیقت نشان میدهد که با عبور جریان از آرمیچر افت ولتاژ اهمی آرمیچرIA.RA و افت ولتاژ ناشی از عکس العمل مغناطیسی چگونه باعث کاهش ولتاژ ترمینال میشوند.

مولد تحریک شنت
در این مولد مدار تحریک با آرمیچر به صورت موازی وصل می شود. جریان تحریک تابع ولتاژ خروجی و مقاومت مدار تحریک است و قسمتی (حدود 2 تا 3 درصد) از جریان آرمیچر را تشکیل میدهد. برای اینکه با جریان تحریک کم بتوان آمپر دور زیاد برای مولد تامین نمود باید تعداد دور سیم پیچ تحریک زیاد باشد و در نتیجه سطح مقطع آن باید کاهش یابد. ولتاژ خروجی مولد توسط یک مقاومت متغییر که با سیم پیچ تحریک سری می شود تنظیم می گردد. مدار معادل الکتریکی مولد شنت بصورت زیر است:
روابط زیر نیز برای جریان آرمیچر، ولتاژ خروجی و جریان تحریک مولد شنت برقرار است
راه اندازی مولد شنت و تعیین نقطه کار: شروع کار مولد شنت بر اثر وجود پسماند مغناطیسی قطبها می باشد. یعنی ژنراتور بوسیله محرک با دور نامی به گردش در می آوریم به علت قطع خطوط قوای پس ماند توسط هادیهای آرمیچر، ولتاژی در آن القاء می شود. این ولتاژ به دو سر مدار تحریک اعمال می گردد. جریان کمی از سیم پیچ قطبها عبور می کند و درنتیجه فوران قطبها زیاد شده (در صورتیکه فوران هم جهت پسماند باشد)و نیرومحرکه الکتریکی بیشتری در آرمیچر القاء میشود و ولتاژ دو سر مدار تحریک بالا می رود و مجدداٌ جریان تحریک افزایش یافته و ولتاژ القائی بزرگتر میشود. افزایش ولتاژ القائی تا جایی ادامه می یابد که به VT = Rf.If برسد در این مقدار نیرومحرکه القایی ثابت می ماند. اگر مشخصه Rf.If را رسم کنیم خطی بدست می آید که در نقطه ای مانند B منحنی بی باری را قطع می کند به خط Rf.If خط القاء گفته میشود نقطه تقاطع این خط با منحنی نقطه کار مولد شنت می باشد.
مقاومت بحرانی و دور بحرانی: در صورتیکه مقاومت مدار تحریک آنقدر زیاد شود که خط القاء بر منحنی بی باری مماس شود مولد حالت ناپایدار خواهد داشت و نیرومحرکه نمی تواند مقدار معینی داشته باشد در این حالت می گویند مقاومت مدار تحریک بحرانی است. اگر مدار تحریک مقاومت بیش از این داشته باشد دیگر مولد تحریک نخواهد شد در صورتیکه سرعت مولد آنقدر کم باشد که مشخصه بی باری بر خط القاء مماس شود نیز مولد به حالت ناپایدار خواهد رسید این دور نیز بهدور بحرانی معروف است.
عوامل زیر سبب عدم تحریک یا عدم راه اندازی مولد شنت می شود
1 - پس ماند مغناطیسی ناچیز یا صفر باشد
- 2جهت جریان تحریک طوری باشد که فوران ناشی از فوران پسماند را خنثی کند
3 - مقاومت مدار تحریک از حد معینی بیشتر باشد
4 - جهت گردش آرمیچر برعکس باشد که سبب عکس شدن جریان تحریک می شود
5 - دور محور از حد معین کمتر باشد
مشخصه مغناطیسی یا بی باری مولد شنت: همانطور که در مورد مولد تحریک مستقل گفته شد مشخصه بی باری تغییرات نیرومحرکه القاء شده آرمیچر نسبت به تغییرات جریان تحریک در شرایط بدون بار و دور ثابت است. مشخصه بی باری مولد شنت با مولد تحریک مستقل تفاوتی ندارد و بصورت زیر می باشد.

مشخصه بارداری یا خارجی مولد شنت: این مشخصه تغییرات ولتاژ ترمینال به ازاء تغییرات جریان بار را در شرایط دور ثابت و ثابت RF = نشان میدهد.در مولد شنت سه عامل باعث افت ولتاژ خروجی خواهد شد:
1 - افت ولتاژ اهمی آرمیچر
2 - افت ولتاژ ناشی از عکس العمل 
3 - افت ولتاژ خروجی بدلیل کاهش جریان تحریک بعلت کاهش ولتاژ خروجی ناشی از دو عامل بالا 
نکته مهم دیگر در این مولد با کاهش مقاومت بار جریان IL) بار) تا مقدار معینی Icr که معمولاٌ 2 تا 5/2 برابر جریان نامی است افزایش می یابد و سپس رو به کاهش می رود. توجیه این مسئله (یعنی کاهش جریان بار با توجه به کم شدن مقاومت بار) به این صورت است که در نقطه برگشت منحنی اثر کاهش ولتاژ خروجی آنقدر زیاد است که نمی تواند جریان خروجی بار زیاد شود. شکل زیر مشخصه خارجی مولد شنت را در مقایسه با مولد تحریک مستقل را نشان میدهد.

کاربرد مولد شنت: از این مولدها بعلت اینکه تنظیم ولتاژ بهتری دارند در شارژ باتری ها و تامین برق روشنایی و تغذیه سیم پیچ مولدهای نیروگاهی استفاده میشود.
مولد تحریک سری
در این ژنراتور آرمیچر با سیم پیچ تحریک به صورت سری قرار می گیرد. از آنجا که جریان بار از سیم پیچ آرمیچر و سیم پیچ تحریک عبور کند باید سیم پیچ تحریک دارای سطح مقطع زیاد و تعداد دور کم باشد. مدار الکتریکی مولد سری و روابط آن بصورت زیر است.

IS  : جریان مدار تحریک سری                                          
RS  : مقاومت سیم پیچ تحریک سری

مشخصه بی باری مولد سری:          (VT = f(IL)   n = const)  
برای بدست آوردن مشخصه خارجی مولد سری دور مولد را به دور نامی می رسانیم، اول حداکثر مقاومت بار را در مدار قرار میدهیم در این حالت با عبور جریان کم از آرمیچر و تحریک، فوران اگر مخالف پسماند نباشد نیرومحرکه القایی زیاد میشود که در نتیجه ولتاژ خروجی افزایش می یابد با کاهش مقاومت بار جریان تحریک که برابر با جریان بار و آرمیچر است زیاد شده و قطبها را اشباع می کند و در نتیجه فوران ثابت می ماند و چون دور هم ثابت استنیرومحرکه ثابت می ماند اما ولتاژ خروجی به دلایل زیر کاهش می یابد:
1 - افت ولتاژ در هادی های آرمیچر
2 - افت ولتاژ در سیم پیچی تحریک
3 - افت ولتاژ بر اثر عکس العمل مغناطیسی آرمیچر
کاربرد مولد سری: مورد استفاده مولد سری خیلی کم است چون ولتاژ دو سر آرمیچر بر اثر تغییر جریان بار به طور قابل ملاحظه ای تغییر می کند. در عین حال از این مولد بعنوان جبران کننده افت ولتاژ خطوط جریان مستقیم استفاده میشود.

مولد مختلط یا کمپوند
این مولد دارای دو سیم تحریک سری و موازی با آرمیچر می باشد.
مولد کمپوند از نظر اتصالات سیم پیچ دارای دو نوع هستند:
1 - مولد کمپوند با انشعاب بلند
2 - مولد کمپوند با انشعاب کوتاه
مدار الکتریکی این دو نوع کمپوند در شکل زیر نشان داده شده است
روابط تحلیل مولد کمپوند بصورت زیر است                                     
مولدهای کمپوند از نظر جهت فوران سیم پیچ تحریک سری بصورت زیر تقسیم بندی می شود:
1 - مولد کمپوند اضافی
2 - مولد کمپوند نقصانی
- مولد کمپوند اضافی: فوران ناشی در این مولد فوران سیم پیچ تحریک شنت را تقویت می کند در این مولد سیم پیچ تحریک شنت نقش اصلی را بعهده دارد و سیم پیچ تحریک سری برای جبران افت ولتاژ اهمی و عکس العمل مغناطیسی آرمیچر به کار میرود.
- مولد کمپوند نقصانی: در این مولد فوران ناشی از سیم پیچ تحریک سری با فوران ناشی از سیم پیچ تحریک شنت مخالفت می کند.
مشخصه خارجی مولد کمپوند اضافی
برای مولد کمپوند اضافی در حالت بارداری ممکن است یکی از سه حالت زیر پیش آید:
1 - با افزایش بار ولتاژ خروجی نیز زیاد شود این حالت را فوق کمپوند می گویند. در این حالت افزایش نیرومحرکه ناشی از سیم پیچ سری بزرگتر از افت ولتاژ در اثر مقاومت و عکس العمل آرمیچر است.
2 - با افزایش بار ولتاژ خروجی ثابت می ماند، در این حالت افت ولتاژ ناشی از مقاومت و عکس العمل با افزایش نیرومحرکه ناشی از سیم پیچ سری جبران میشود. به این حالت کمپوند مسطح گفته میشود.
3 - با افزایش بار، ولتاژ خروجی کاهش می یابد در این حالت افزایش نیرومحرکه ناشی از سیم پیچ سری نمی تواند افت ولتاژها را جبران کند این حالت را زیر کمپوند می گویند. حتی در این حالت افت ولتاژ مولد کمتر از افت ولتاژ مولد شنت می باشد. شکل این مشخصه ها در زیر رسم شده است.
مشخصه بارداری مولد کمپوند نقصانی
در این مولد ولتاژ خروجی با افزایش بار به شدت کاهش می یابد بدلیل اینکه با افزایش بار جریان سیم پیچ تحریک سری زیادتر و در نتیجه فوران سیم پیچ سری بیشتر شده و میدان اصلی را تضعیف تر می کند پس ولتاژ خروجی به شدت کاهش می یابد. مدار الکتریکی این مولد و مشخصه بارداری آن در شکل زیر رسم شده است.
کاربرد مولد کمپوند
از مولد کمپوند اضافی در تحریک مولدهای نیروگاهی استفاده می شود. از مولدهای کمپوند تخت جای استفاده می شود که نیاز به ولتاژ ثابتی باشد و فاصله بین مولد و مصرف کننده کم باشد. در صورتیکه به علت وجود فاصله بین مولد و مصرف کننده در سیمها افت ولتاژ بوجود آید از مولد کمپوند در حالت فوق استفاده می شود از مولد کمپوند نقصانی در جوشکاری استفاده می شود چون در ابتدا برای ایجاد قوس نیاز به ولتاژ بالا و بعد از برقراری قوس برای جلوگیری از افزایش جریان ولتاژ باید بشدت کاهش یابد.

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

موتورهای الکتریکی

یک موتور الکتریکی ، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسیقرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ،روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.

 


اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلبآرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند.

انواع موتورهای الکتریکی


موتورهای جریان متناوبAC
1- موتورهای سنکرون
2- موتورهای آسنکرون
موتورهای آسنکرون به علت نداشتن کلکتور و سادگی ساختمان آن بیشتر از موتور سنکرون متداول است. 
مزایای موتور سنکرون:
1- این موتور دارای ضریب قدرت مناسب و قابل تنظیم است.
2- بازده عالی دارد.
3- در مقابل نوسان ولتاژ حساسیت ندارد.
4- امکان بکار بردن آن به طور مستقیم با ولتاژ زیاد وجود دارد.
5- با تحریک مناسب هیچگونه قدرت راکتیو مصرف نمیکند و فقط قدرت اکتیو مناسب می گیرد.
6- از این موتور میتوان به عنوان مولد قدرت راکتیو برای بالا بردن ضریب قدرت خط استفاده کرد.

معایب موتور سنکرون:
1- یک وسیله راه اندازی اولیه که موتور کمکی و غیره می باشد احتیاج دارد.
2- علاوه بر جریان متناوب برای سیم پیچ استاتور ، جریان دائم برای قطبهای آن هم مورد احتیاج است در نتیجه قیمت ماشین را نسبت به مشابه خود بالا میبرد.
3- سرعت آن ثابت است در نتیجه قابل تنظیم است.
4- نداشتن تحمل اضافه بار ( در صورتیکه خیلی زیادتر از حد مجاز به آن بار دهند میایستد و دوباره بایستی آنرا راه اندازی کرد.)

کاربرد موتور سنکرون:
به خاطر راه اندازی مشکل موتور سنکرون ، مورد استفاده آن محدود است.
به خاطر سرعت ثابت آن، در مواردیکه دور ثابت نیاز باشد، استفاده می شود. در وسایل دقیق مانند ساعتهای الکتریکی و گرام و ....
کاربرد مهم موتور سنکرون ، برای اصلاح Cosφ است. بار روی آن قرار نداده یعنی موتور بدون بار کار میکند در این حالت موتور سنکرون را خازن سنکرون گویند.

 

موتورهای DC

یکی از اولین موتورهای دوار ، اگر نگوییم اولین ، توسط مایکل فارادی در سال 1821م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه‌ور بود، می‌شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتی که جریانی از سیم عبور می‌کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می‌آمد و نشان می‌داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایره‌ای اطراف سیم می‌شود. این موتور اغلب در کلاسهای فیزیک مدارس نشان داده می‌شود، اما گاهاً بجای ماده سمی جیوه ، از آب نمک استفاده می‌شود.

موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نامکموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتورDC به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی ، بستگی دارد.

 

موتور ساده جریان مستقیم
موتور ساده از نظر ساختمانی مانند مولد ساده جریان مستقیم می باشد فقط نحوه کار آن با مولد ساده جریان مستقیم تفاوت دارد. در موتور ساده هادیها از طریق کوموتاتور و جاروبکها به یک منبع جریان مستقیم متصل می شود در اینصورت جریانی از هادیها عبور کرده و در نتیجه مطابق نیروی لورنس به هادیها نیروی وارد میشود و آنها به حرکت در می آید.
نحوه ایجاد نیرو و گشتاور در موتور ساده: در صورتیکه از یک کلاف تک حلقه که بین قطبهای یک مغناطیس قرار دارد جریان الکتریکی عبور کند مطابق شکل به بازوی سمت راست نیروی به سمت بالا و به بازوی سمت چپ نیروی بسمت پایین وارد می شود با وارد شدن دو نیروی مختلف الجهت به دو طرف کلاف طبیعی است که کلاف حول محورش شروع به دوران خواهد نمود یعنی وارد آمدن زوج نیرو موجب ایجاد گشتاور لازم شده است.
در این موتور ساده اگر صفحه کلاف عمود بر خطوط میدان مغناطیسی قرار گیرد به آن گشتاوری وارد نمیشود در ضمن که گشتاور وارد شده نیز دامنه یکنواخت ندارد برای رفع شدن این معایب می بایست تعداد کلافها و تیغه های کوموتاتور را افزایش داد کلافها در زاویه های مختلف قرار می گیرد و با هم توسط تیغه های کوموتاتور سری می شود.
تغییر جهت گردش در موتور ساده DC: تغییر جهت گردش موتور ساده به دو روش زیر ممکن است:
1 - تغییر جهت جریان در کلاف که با تغییر پلاریته ولتاژ منبع از خارج موتور میسر است
2 - تغییر قطبهای مغناطیسی که با تغییر جهت جریان در سیم پیچی تحریک ممکن است
ساختمان ماشینهای جریان مستقیم
اجزاء تشکیل دهنده ماشینهای جریان مستقیم را میتوان به صورت زیر دسته بندی کرد:
1 - قسمت ساکن شامل قطبها و بدنه
 (قسمت گردان آرمیچر(
3 - مجموعه جاروبک و جاروبک نگهدارها
هر کدام از قسمتهای فوق بطور خلاصه توضیح داده می شود
1 - اجزاء ساکن ماشینهای جریان مستقیم: قسمتهای ساکن جریان مستقیم شامل اجزاء زیر هستند:
الف- قطبهای اصلی
ب- قطبهای کمکی
ج- بدنه
- قطبهای اصلی: وظیفه این قسمت تامین میدان مغناطیسی مورد نیاز ماشین است. قطبهای اصلی خود شامل قسمتهای زیر می باشد:
- هسته قطب: از ورقهای فولاد الکتریکی به ضخامت حدود 5/0 تا 65/0 میلی متر با خاصیت مغناطیسی قابل قبول تشکیل می شود.
- کفشک قطب: شکل قطب به نحوی است که سطح مقطع کوچکتر برای سیم پیچ اختصاص داده می شود و قسمت بزرگتر که کفشک قطبی نام دارد سبب شکل دادن میدان مغناطیسی و سهولت هدایت فوران مغناطیسی به فاصله هوایی می شود.
- سیم پیچ تحریک: یا سیم پیچ قطب اصلی که دور هسته قطب پیچیده می شود، برای جریانهای کم باید تعداد دور سیم پیچ تحریک زیاد باشد و سطح مقطع آن کم و برا ی جریانهای زیاد تعداد دور کم برای سیم پیچ لازم است و با سطح مقطع زیاد
- قطبهای کمکی: قطبهای کمکی در ماشینهای جریان مستقیم از هسته و سیم پیچ تشکیل می شوند، هسته قطبهای کمکی را معمولاٌ از فولاد یکپارچه می سازند. سیم پیچی قطبهای کمکی نیز با تعداد دور کم و سطح مقطع زیاد پیچیده می شوند.
- بدنه: قطبهای اصلی، کمکی، جاروبک نگهدارها روی بدنه ماشین محکم می شوند و بوسیلهماشین روی پایه اش نصب می گردد. قسمتی از بدنه را هسته آهنی تشکیل می دهد که برایهدایت فوران مغناطیسی قطبهای اصلی و کمکی بکار می رود این قسمت طوق بکار می رود.شکلهای زیر قطب اصلی و کمکی ماشین جریان مستقیم را نشان میدهد.
- قسمت گردان یا آرمیچر: در ماشینهای جریان مستقیم قسمت گردنده را القاء شوند یا آرمیچر می نامند که از اجزاء زیر تشکیل شده است:
الف- هسته آرمیچر
ب- سیم پیچی آرمیچر
ج- کلکتور یا یکسوکننده مکانیکی
د- محور
ﻫ- پروانه خنک کننده
سیم پیچی آرمیچر: از کلافهای مشابهی تشکیل می شود که با الگوی مناسب تهیه و در شیارها قرار می گیرد سیم پیچی آرمیچر مبتنی بر اصول فنی بوده و از طراحی ماشینهای جریان مستقیمتبعیت می کند.
- کلکتور: از تیغه های مسی سخت که توسط میکا نسبت به یکدیگر و محور ماشین عایق شده اند تشکیل می شود.
- محور: محور آرمیچر ماشینهای جریان مستقیم باید از فولادی تهیه گردد که خاصیت مغناطیسی آن کم اما استحکام مکانیکی کافی در مقابل تنشهای برشی، کششی، و پیچشی را دارا باشد انتخاب کردن محور ضعیف خطر آفرین بوده و ممکن بوده در مواقع بروز خطا سبب انهدام کلی ماشین گردد.
- پروانه خنک کننده: پروانه خنک کننده سبب تهویه و ازدیاد عمر مفید ماشین میشود شکل زیر آرمیچر ماشین DC با پروانه خنک کننده را نشان میدهد.
3 - جاروبک و جاروبک نگهدارها: وظیفه جاروبک نگهدار قرار دادن صحیح جاروبک روی تیغه های کلکتور است جاروبکها قطعاتی از جنس زغال یا گرافیت می باشند که برای گرفتن جریان از کلکتور یا دادن جریان به آن استفاده می شود.
سیم پیچی آرمیچر ماشینهای جریان مستقیم
همانطور که قبلا اشاره شد سیم پیچی آرمیچر مبتنی بر اصول فنی خاص می باشد که در طراحی آن به نکات مهمی از قبیل استحکام مکانیکی، الکتریکی و حرارتی با عمر مفید و عادی حدود 20سال حداکثر گشتاور و جریان و ولتاژ با حداقل نوسانة جرقه کم بین زغال و کلکتور و صرفه جویی در مواد اولیه باید توجه کرد.
بسته به نیاز کلافها می توانند بطور سری یا موازی یا ترکیبی از این دو به همدیگر وصل می شوند.
در صورتیکه کلافها با هم سری شوند نیرومحرکه کلافها با هم جمع می شوند و ولتاژ دهی آرمیچر افزایش می یابد)سیم پیچی موجی )
در صورتیکه کلافها موازی شوند تعداد مسیرهای جریان موجود در آرمیچر افزایش یافته و قابلیت ولتاژ دهی آرمیچر افزایش می یابد. (سیم پیچی حلقوی)
توضیح کامل روشهای سیم پیچی آرمیچر در کتابهای سیم پیچی DC مطرح شده است و ما در این جزوه به مصرفی آن کفایت می کنیم.
الف- سیم پیچی حلقوب شامل حلقوی ساده و حلقوی مرکب
ب- سیم پیچی موجی شامل موجی ساده و موجی مرکب
ج- سیم پیچی پای قورباغه ای
لازم است در اینجا تعداد مسیرهای جریان که در هر نوع ایجاد می شود نیز معرفی شود. تعداد مسیرهای جریان را با 2a نشان میدهند که بشرح زیر است:
                                                     &n

/ 1 نظر / 97 بازدید
مریم

سلام وبلاگ باحالی داری لینکت کردم شوما هم منو بلینک