پروژه موتور دی سی

 

                                                                   

 مقدمه وپیدایش موتور دی سی

 

 

یکی از قطعه های پرکاربرد که در بسیاری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد موتوردی سی میباشد که که توضیحاتی در این مورد داده شده است 

 

موتور الکتریکی وسیله ای است که جریان الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می نماید. اغلب موتورهای الکتریکی حرکت مکانیکی را به صورت دورانی ایجاد می نمایند.

همانگونه که می دانیم، به سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی نیرو  وارد می شود.اساس عملکرد موتورهای الکتریکی نیز استفاده از این نیرو برای دوران دادن شافت موتور به دور خود می باشد.

موتورهای الکتریکی انواع مختلفی دارند و براساس نحوه حرکت، نوع جریان مورد نیاز، نوع سیم پیچ ها و ... طبقه بندی می شوند.

یکی از رایج ترین و پرکاربردترین نوع موتورهای الکتریکی، موتورهای الکتریکی جریان مستقیم یا دی سی موتورها میباشد.

 

. که این موتوراولین بار توسط مایکل فارادی در سال 1821 ساخته شد

یک موتور دی سی عادی از یک آرمیچر از آهنربای الکتریکی، یک سوئیچ برای تعویض جهت جریان آرمیچر بنام کموتاتور و یک آهنربای دائمی تشکیل می شود.

سرعت چرخش این موترها (دی سی)وابسته به ولتاژ برق ورودی به آن ها و قدرت این موتورها نیز وابسته به جریان عبوری از آن ها می باشد.

 

موتورهای دی سی کاربردهای بسیار زیادی دارند از کاربردهای آن ها می توان به ساخت روبات ها، شیشه بالابر خودروها، سشوارها، ضبط صوت ها، انواع آن نام برد.

 

از آن جایی که این گونه موتورها بسیار رایج می باشند و در سایزها و مدل های مختلف ساخته می شوند و همچنین تنظیم سرعت و جهت چرخش آن ها به سادگی امکان پذیر می باشد، می توان از آن ها برای ساخت انواع پروژه های دانش آموزی و دانش جویی نیز استفاده نمود.

. 
                                                 
              

                                                                        <---رامین-                                                                                   

 

                                       

 

 

ساختمان موتور DC

قسمت هاي اصلي موتوردي سي عبارتند از:

1- آرميچر

2- قطب هاي ميدان تحريك

3- قاب بدنه

4- كاسه موتور(قالپاق ها)

5- جاروبك هاي نگه دارنده

 

 

 

انواع موتورهاي دي سي

1- موتورهاي سري

2- موتور شنت(موازي)

3-موتورهاي كمپوند

این سه نوع از نظر شکل ظاهری مشابه اند. تفاوت آنها در ساختمان سیم پیچی کلافهای میدان تحریک و اتصال بین کلافهای میدان و آرمیچر است.

 

 

موتورهاي سري

موتورهای سری شامل سیم پیچ های میدان متشکل از چندین دورسیم که به طور سری با آرمیچر قرار گرفته اند ، می باشد که در شکل دیده می شود. . این موتور دارای گشتاور راه اندازی زیاد و مشخصۀ سرعت متغیر می باشد . هر چه بار بیشتر باشد ، سرعت آن کاهش می یابد . موتور سری عموماً در جرثقیل های معمولی و کابل دار ، قطارهای برقی و غیره به کار می رود .

                                                                                                

                                                       

     موتور شنت (موازی)

شامل یک میدان متشکل از تعداد زیادی دورسیم پیچی است که به طور موازی با آرمیچرمتصل شده است و در شکل دیده می شود. این موتور دارای گشتاور متوسط و مشخصۀ سرعت ثابت می باشد و برای کاربردهایی که احتیاج به سرعت ثابت دارند ، از قبیل پرس مته ای و دستگاههای تراش و غیره به کار می رود.

 

 

 

 

 

 

           

موتور كمپوند

در موتورهای كمپوندکه در شکل ديده مي شوند،هرکلاف میدان ترکیبی ازمیدانهای سری وشنت بوده ومتشکل ازدوقسمت می باشد. یک قسمت(میدان سری) به طورسری به آرمیچرمتصل شده وقسمت دیگر(میدان شنت) به است.مشخصات اين موتور تركيبي از موتور سري وموتور شنت مي باشد

 

 

ساختمان کلافهای میدان تحریک

کلافهای میدان سری با دورنسبتاً کم ازسیم کلفت پیچیده می شوند که قطرسیم بستگی به قدرت ولتاژ موتور دارد

کلاف های میدان های شنت شامل تعداد دورهای زیاد از سیم نازک می باشند

كلاف میدان کمپوند ترکیبی از میدان سری و شنت می باشد

   

 

اتصال قطب های میدان :

در موتورهای دي سي کلاف های میدان طوری به هم متصل می شوند که پلاریته قطب ها یک در میان شمال و جنوب باشد . بنابراین در موتور دو قطبی یکی از قطبها شمال و دیگری در جنوب است و در یک موتور چهار قطبی قطبها باید یک در میان شمال و جنوب باشد.

                                              

                                    

موتورهای سري اتصال 

موتورهاي سری به طوری که در شکل نشان داده شده متصل میگردد. میدانها به طور سری متصل شده اند و سپس به طور سری با آرمیچر قرار گرفته اند

 

 

معکوس کردن جهت گردش موتورهای دي سي

جهت چرخش موتورهاي جریان مستقیم با تغییر جهت جریان آرمیچر یا میدان معکوس می شود . در موتورهای سری روش معمول این است که جهت جریان در آرمیچر را معکوس کنیم.

 

                                                                                                       

تغییر جهت چرخش یک موتور شنت همانند موتور سری انجام می شود

.

کنترل دور موتوردی سی  

امروزه در صنعت و در بسياري از وسايل خانگي کنتر دور موتور مورد استفاده قرار ميگيرد. از جمله ميتوان به کاربردهاي کنترلگرهاي دور موتور، به موارد زير اشاره کرد:

 

 

۱) وسايل خانگي:

کنترلگرهاي دور موتور در وسايل شخصي خانگي، در کاربردهاي کوچک و بزرگ مورد استفاده قرار ميگيرند. بهعنوان مثال، پنکههاي ديواري يا پنکه تهويه حام که توسط کليدي کنترل ميشوند.

۲) در وسايل ادواري و درماني:

در اين دسته دستگاههاي بسياري را ميتوان مثال زد. مداد تراشهاي برقي در ادارات، دستگاههاي فکس، کامپيوترها يا دستگاههاي کپي و...

۳) در کاربردهاي تجاري:

ساختمانهاي تجاري داراي سيستم تهويه بزرگتر و مجهزتري نسبت به موارد مشابه در منازل شخصي دارند.

۴) کاربردهاي صنعتي:
بسياري از صنايع وابسته به موتورها و کنترل دور موتور آنها ميباشند.

۵) در وسايل نقليه:

تمام وسايل نقليه از جمله، خودروها، هواپيماها، دستگاهآلات کشاورزي، همه و همه ممکن است داراي موتور براي انجام کارهاي گوناگوني باشند.

۶) ابزار قدرت:

وسايل قدرتي همانند دريلها، ارهها، چرخ سمبادهها که توسط کاربر خانگي استفاده میشود .

 

 

 

موتور دي‌سي آهنربايي 

موتور دي‌سي آهنربايي براي تأمين فوران به جاي كلاف جريان دارد، از مواد آهنرباي دائم استفاده مي‌كند. هر سال،‌ بي‌اغراق ميليونها موتور آهنرباي دائم ساخته مي‌شود كه براي به كار انداختن برف‌پاك‌كن و شوينده شيشه خودرو، دمنده رادياتور، بالا و پايين بردن پنجره‌ها، دستگاه‌هاي تهويه مطبوع و غيره به كار مي‌روند. همين موتورها در ماشين‌هاي اسباب‌بازي، مسواك برقي، راه‌انداز موتور كشتي و در لوازمي كه با باتري تغذيه مي‌شوند، به كار مي‌روند.

اين موتورها تا توان 200 اسب بخار براي صنعت توليد شده است.

مزيت بزرگ اين موتور اين است كه به جريان تحريك نياز ندارد. اين امر موجب صرفه‌جويي در انرژي، نسبت به موتور هم ارز با قطبهاي سي‌پيچي شده در طول عمر نوعي ماشين مي‌شود. مواد آهنرباي دائم گرانند اما اندازه قطب تحريك آهنربايي بسيار كمتر از اندازه قطب هم‌ارز سيم‌پيچي شده است. بدين ترتيب ماشين بر روي هم كوچكتر مي‌شود. كاهش بهاي ساير مواد، دست كم بخشي از بهاي آهنربا را جبران مي‌كند.

در موتور دي‌سي آهنربايي، فوران قطبرا نمي‌توان كنترل نمود و بنابر اين سرعت و گشتاور با جريان زياد آرميچر كنترل مي‌شود. در بيشتر موارد كنترل، به كار بردن كنترل مدار آرميچر، بر كنترل مدار تحريك حتي در ماشين با قطب سيم‌پيچي شده برتري دارد. بنابراين انتخاب موتور آهعنربايي براي كاربردهاي صنعتي كه به كنترل دقيق نياز دارند چيزي را فدا نمي‌كند و حذف منبع جداگانه جريان تحريك، اغلب مزيت بزرگي است.

اثر فوران ثابت بر مشخصات كاركرد ماشين دي‌سي، بسيار ساده است. در واقع، كاركرد موتورهاي دي‌سي آهنربايي به كاركرد ماشين شانت خيلي شباهت دارد. استفاده از آهنرباهاي دائم جهت توليد تحريك در موتورهاي dc، در محدوده معيني از ابعاد مزاياي اقتصادي را در بر خواهد داشت. در موتورهاي كوچك (با قطر حدوداً زير mm70) ساختار آهنرباي الكتريكي نمي‌تواند از نظر قيمت با آهنرباهاي دائم رقابت كند. اما در قطرهاي حدوداً بالاي mm150 بررسي‌هاي اقتصادي منجر به استفاده از موتورهاي با آهنرباي الكتريكي [1][1] مي‌شود. بديهي است كه در محدوده‌اي از ابعاد، اين دو نوع موتور از نظر قيمت با هم رقابت دارند. بعضي از موتورهاي مربوط به خودرو و اغلب موتورهاي مربوط به وسايل خانگي در اين محدوده ابعادي قرار دارند.

مشخصه گشتاور ـ سرعت موتور دس سیآهنرباي دائم، تقريباً خط مستقيمي است كه بين دو نقطه سرعت بي‌باري در روي محور عمودي و گشتاور ايستا در روي محور افقي كشيده شده است. موتورهاي آهنرباي دائم به علت نداشتن تلفات ميدان، بالقوه نسبت به موتورهاي با آهنرباي الكتريكي كارامدتر مي‌باشند. همچنين موتورهاي آهنرباي دائم در محدوده‌اي گسترده، از راندمان بالا برخوردار مي‌باشند. اهميت راندمان بالا در افزايش عمر باتري تجهيزات قابل حمل، روشن و بديهي است.

موتورهاي آهنرباي دائم بدون عيب نيز نمي‌باشند. براي مثال، هنگامي كه ملاحظات اقتصادي، استفاده از آهنرباهاي سراميكي را تحميل مي‌نمايد، چگالي شار فاصله هوايي نسبت به موتوري با آهنرباي الكتريكي با ابعاد مشابه، كمتر خواهد بود. اگر چه اين امر در اكثر موارد، مستلزم افزايش در قطر آرميچر مي‌باشد، اما هميشه اين مسئله افزايش متناظر در قطر كلي را موجب نخواهد گرديد. علت اين امر آن است كه ابعاد شعاعي هر قطب آهنربا هميشه كمتر از ارتفاع قطب سيم‌پيچي گرديد. علت اين امر آن است كه ابعاد شعاعي هر قطب آهنربا هميشه كمتر از ارتفاع قطب سيم‌پيچي شده مي‌باشد. اين استدلال به راحتي با بررسي معادله زير روشن مي‌گردد.

بابكارگيري مقاديرنوعي براي پارامترها در RHS معادله بالا، آمپر دور در هر متر از سيم‌پيچ ميدان حدود  بدست مي‌آيد. مقدار mmf يك آهنرباي سراميكي در نقطه توليد ماكزيموم انرژي حدود  مي‌باشد. بنابر اين، ضخامت آهنربا حدود 60 درصد ارتفاع سيم‌پيچ ميدان خواهد بود.

در صورتي كه موتور آهنرباي دائم درست طراحي نشود ممكن است مغناطيس زدايي جزئي بوسيله ميدان عكس‌العمل آرميچر بوجود آيد. با اين حال امروزه اين امر مشكل چنداني نيست زيرا روشهاي CAD ( طراحي به كمك كامپيوتر) موجود و در دسترس مي‌باشند و از طريق اين روشها قادر خواهند بود طراحي‌هاي بسيار دقيق را فراهم سازند.

 

 

 

ساختمان موتور با آهنرباي دائمي

 

ساختمان موتورهاي با آهنرباي دائمي كوچك تا قدرت نامي چند كيلووات كاملاً با موتورهاي موازي فرق دارد. در چنين ماشينهاي كوچك از آهنرباي فريت كه دانه‌هاي آنها جهت‌دار است استفاده شده و قبل از قرار گرفتن در استاتور آهنربا مي‌شوند.

براي قدرت نامي معين معمولاً لازم است آرميچر موتور با آهنرباي دائمي را قدري بزرگتر از موتور موازي (شنت) در نظر گرفت زيرا چگالي شار فاصله هوائي كه با آهنرباي فريت به دست مي‌آيد محسوساً كمتر از قطبهاي با سيم‌پيچي است. اما در اثر صرفه‌جوئي در فضاي ناشي از حذف پيچك‌هاي تحريك موتور با آهنرباي دائمي بجاي قطبهاي پيچيده شده مي‌توان 30 درصد كاهش در وزن ماشين بدست آورد.

در موتورهاي بزرگ با آهنرباي دائمي كه سوار كردن قطبهاي بزرگ مغناطيس شده از جنس فريت يا آلياژ ديگر ممكن نيست، لازم است قطبهاي ماشي را به سيم‌پيچي تحريك بعد از سوار كرده تنه قطبهاي مغناطيس نشده مجهز كرد. لازم نيست مقطع اين سيم‌پيچي بزرگ باشد زيرا بنا نيست دائماً تحريك شوند. با اين حال وجودشان به ماشين‌ساختاري مشابه موتور شنت مي‌دهد.

 

 

 

روشهاي كنترل سرعت 

رابطه سرعت – گشتاور موتورهاي dc  سرعت را مي توان با هر كدام از روشهاي زير كنترل نمود :

1-    كنترل ولتاژ آرميچر

2-    كنترل شار ميدان

3-    كنترل مقاومت آرميچر

1 كنترل ولتاژ آرميچر

اگر ولتاژ آرميچر يك موتور dc تحريك جداگانه يا تحريك سري كه در يك سرعت پايدار كار مي كند به مقدار كمي كاهش يابد ، آنگاه  جريان آرميچر و بنا براين گشتاور موتور كاهش خواهند يافت . چون گشتاور موتور از گشتاور بار كوچكتر خواهد بود ، شتاب موتور منفي خواهد بود. در نهايت موتور در سرعتي كمتر كه در آن گشتاور موتور و بار برابر هستند مستقر مي شود. اگر ولتاژ آرميچر يك موتور تحريك جداگانه به مقدار بزرگي كاهش يابد ،ممكن است از ولتاژ ضد محركه كوچكترشود .جريان آرميچر معكوس شود و موتور همانند يك ژنراتور كار كرده و گشتاور منفي توليد كند . اين وضيعت ادامه خواهد يافت تا سرعت بحدي كاهش يابد كه نيروي ضد محركه موتور با ولتاژ اعمال شده برابر شود . پس از آن نحوه ادامه كار موتور مشابه حالت اول است كه توضيح داده شد . در مورد يك موتور سري ، حتي هنگاميكه  ولتاژ آرميچر تغيير پله اي بزرگ داشته باشد ، موتوربه صورت ژنراتور كار نمي كند و كاهش سرعت آن فقط به آن علت است كه گشتاور موتور از گشتاور بار كمتر است.

از طرف ديگر ، اگر ولتاژ آرميچر يك موتور dc كه در حالت دائمي كار مي كند ،  افزايش يابد .جريان آرميچر ، و بنابراين گشتاور موتور افزايش خواهند يافت . و موتور شتاب خواهد گرفت ، نتيجتا" سرعت موتور ونيروي ضد محركه افزايش خواهند يافت . در نهايت موتوردر سرعتي بالاتر كه در آن گشتاور موتور با باربرابر مي شود مستقر خواهد شد .

در روند افزايش يا كاهش سرعت ، تغييرات پله اي ولتاژ آرميچر بايستي كوچك باشد . يك تغيير بزرگ در ولتاژ آرميچر باعث ايجاد مقادير بزرگ جريان در آرميچر مي شود كه ممكن است به كموتاتور آن آسيب رسانده و عمر آن كاهش يابد .

با كاهش ولتاژ آرميچر ، موتور مي تواند بر روي هر كدام از منحني ها كه بين منحني سرعت- گشتاور طبيعي و محور گشتاور قرار گيرد ، كاركند. براي يك موتور تحريك جداگانه ، سرعت بي باري نيز تغيير مي كند و مشخصه هاي سرعت – گشتاور براي ولتاژ‌هاي مختلف خطوط موازي هستند . چون ولتاژآرميچررا نمي توان از مقدار نامي بيشتر نمود اين روش كنترل سرعت فقط براي كار موتور در  زير مشخصه سرعت – گشتاور طبيعي به كار مي رود .

 ويژگي مهم اين روش كنترل سرعت آن است كه شكل و شيب مشخصه هاي سرعت – گشتاور با تغيير سرعت عوض نمي شوند . با اين روش يك محركه گشتاور ثابت بدست مي آيد چونكه حد اكثر جريان مجاز آرميچر ، و بنا براين حداكثر ظرفيت گشتاور موتور براي تمام سرعتها ثابت باقي مي ماند .

ولتاژ dc متغيير با استفاده از هركدام از مبدل‌هاي نيمه هادي زيرمي تواند به دست آيد:

1-    يكسو كننده كنترل شده ( يا مبدل ac به dc ).

2-    برشگر ( يا مبدل dc به dc ).

 

 كنترل ميدان

اگر در يك موتور تحريك جداگانه يا سرعت خاصي مي چرخد، ميدان تضعيف شود ، نيروي ضد محركه القايي آن كاهش مي يابد . به دليل كوچك بودن مقاومت آرميچر مقدار افزايش در جريان آرميچر نسبت به مقدار كاهش ميدان بسيار بزرگتر خواهد بود . در نتيجه با وجود تضيعف ميدان گشتاور بطور قابل ملاحظه اي افزايش مي يابد به نحوي كه از گشتاور بار بيشتر مي شود . فزوني گشتاور موتور بر گشتاور بارموجب شتاب گيري موتور و افزايش ولتاژ القايي آرميچر مي شود . در حاليكه ميدان موتور تضعيف شده نهايتا موتور در سرعتي بالاتر از سرعت قبل مستقر مي شود ، كه در آن گشتاور موتور با گشتاور بار برابر است. هر تضعيف شديدي در ميدان منجر به ايجاد جريان هجومي خطرناكي مي‌شود لذا تضعيف ميدان بايستي به آرامي و به تدريج انجام شود .

از طرف ديگر ، هنگامي كه ميدان يك موتور تحريك جداگانه زياد مي شود ، ولتاژ القايي افزايش مي يابد و اغلب از ولتاژ منبع بيشتر مي شود . پس ، جريان آرميچر نه فقط كاهش مي يابد بلكه جهت آن نيز اغلب عوض مي شود . در اينحالت موتور همانند يك ژنراتور كار مي كند و به منبع انرژي مي دهد . اين انرژي از انرژي جنبشي موتور و بار گرفته مي شود . يك كاهش سريع در سرعت رخ مي دهد و نهايتا موتور در يك سرعت جديد كمتر  از سرعت قبل ، مستقر مي شود كه در آن گشتاور موتور و بار برابر هستند . در موتور سري افزايش ميدان ، جريان آرميچر را به نسبت بيشتري افزايش مي دهد ( اما جهت آن عوض نمي شود ) . چون گشتاور موتور از گشتاور بار كمتر است ، سرعت موتور كم مي شود و نهايتا در سرعتي پايين تر مستقر مي شود كه در آن گشتاور موتور و بار هم برابرهستند.

در يك شار تضعيف شده ، براي يك افزايش معين در گشتاور ، جريان آرميچر . بنابر اين افت ولتاژ آرميچر به نسبت بيشتري افزايش مي يابند . نتيجتا نيروي ضد محرك القايي ، و بنا بر اين سرعت نيز به نسبت  بيشتري  افت مي كنند . پس هر چه شار كمتر باشد ، شيب منحني ها ي سرعت – گشتاور بيشتر است . در مقادير كم شار ، اگر مقدار گشتاور كم باشد، يك كاهش در شار ممكن است حتي منجر به كاهش در سرعت بشود .

در مورد يك موتور شنت ، كمترين سرعت قابل حصول متناظر با حد اكثر تحريك و بدون حضور هيچ مقاومت خارجي در مدار تحريك است. در مورد  يك موتور تحريك جداگانه كمترين سرعت توسط گرماي توليد شده در سيم‌بندي تحريك و اشباع مدار مغناطيسي معين مي‌شود چون در تحريك كامل ، ماشينهاي جديد در مقدار قابل ملاحظه‌اي از اشباع مدار مغناطيسي كار مي‌كنند. سرعت فقط به مقدار كمي در زير مشخصه سرعت- گشتاور طبيعي مي تواند كاهش يابد . حداكثر سرعت توسط ناپايداري موتور ناشي از اثر ضد مغناطيسي عكس العمل آرمي%

پروژه موتور دی سی

 

 

مقدمه وپیدایش موتور دی سی   

 

 

 

 

یکی از قطعه های پرکاربرد که در بسیاری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد موتوردی سی میباشد  که توضیحاتی در این مورد داده شده است 

 

موتور الکتریکی وسیله ای است که جریان الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می نماید. اغلب موتورهای الکتریکی حرکت مکانیکی را به صورت دورانی ایجاد می نمایند.

همانگونه که می دانیم، به سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی نیرو  وارد می شود.اساس عملکرد موتورهای الکتریکی نیز استفاده از این نیرو برای دوران دادن شافت موتور به دور خود می باشد.

موتورهای الکتریکی انواع مختلفی دارند و براساس نحوه حرکت، نوع جریان مورد نیاز، نوع سیم پیچ ها و ... طبقه بندی می شوند.

یکی از رایج ترین و پرکاربردترین نوع موتورهای الکتریکی، موتورهای الکتریکی جریان مستقیم یا دی سی موتورها میباشد.

 

. که این موتوراولین بار توسط مایکل فارادی در سال 1821 ساخته شد

یک موتور دی سی عادی از یک آرمیچر از آهنربای الکتریکی، یک سوئیچ برای تعویض جهت جریان آرمیچر بنام کموتاتور و یک آهنربای دائمی تشکیل می شود.

سرعت چرخش این موترها (دی سی)وابسته به ولتاژ برق ورودی به آن ها و قدرت این موتورها نیز وابسته به جریان عبوری از آن ها می باشد.

 

موتورهای دی سی کاربردهای بسیار زیادی دارند از کاربردهای آن ها می توان به ساخت روبات ها، شیشه بالابر خودروها، سشوارها، ضبط صوت ها، انواع آن نام برد.

 

از آن جایی که این گونه موتورها بسیار رایج می باشند و در سایزها و مدل های مختلف ساخته می شوند و همچنین تنظیم سرعت و جهت چرخش آن ها به سادگی امکان پذیر می باشد، می توان از آن ها برای ساخت انواع پروژه های دانش آموزی و دانش جویی نیز استفاده نمود.

 

 

 

 

 

 

 

ساختمان موتور DC

قسمت هاي اصلي موتوردي سي عبارتند از:

1- آرميچر

2- قطب هاي ميدان تحريك

3- قاب بدنه

4- كاسه موتور(قالپاق ها)

5- جاروبك هاي نگه دارنده

 

 

 

انواع موتورهاي دي سي

1- موتورهاي سري

2- موتور شنت(موازي)

3-موتورهاي كمپوند

این سه نوع از نظر شکل ظاهری مشابه اند. تفاوت آنها در ساختمان سیم پیچی کلافهای میدان تحریک و اتصال بین کلافهای میدان و آرمیچر است.

 

 

موتورهاي سري

موتورهای سری شامل سیم پیچ های میدان متشکل از چندین دورسیم که به طور سری با آرمیچر قرار گرفته اند ، می باشد که در شکل دیده می شود. . این موتور دارای گشتاور راه اندازی زیاد و مشخصۀ سرعت متغیر می باشد . هر چه بار بیشتر باشد ، سرعت آن کاهش می یابد . موتور سری عموماً در جرثقیل های معمولی و کابل دار ، قطارهای برقی و غیره به کار می رود .

                                                                                                

                                                       

     موتور شنت (موازی)

شامل یک میدان متشکل از تعداد زیادی دورسیم پیچی است که به طور موازی با آرمیچرمتصل شده است و در شکل دیده می شود. این موتور دارای گشتاور متوسط و مشخصۀ سرعت ثابت می باشد و برای کاربردهایی که احتیاج به سرعت ثابت دارند ، از قبیل پرس مته ای و دستگاههای تراش و غیره به کار می رود.

 

 

 

 

           

موتور كمپوند

در موتورهای كمپوندکه در شکل ديده مي شوند،هرکلاف میدان ترکیبی ازمیدانهای سری وشنت بوده ومتشکل ازدوقسمت می باشد. یک قسمت(میدان سری) به طورسری به آرمیچرمتصل شده وقسمت دیگر(میدان شنت) به است.مشخصات اين موتور تركيبي از موتور سري وموتور شنت مي باشد

 

 

ساختمان کلافهای میدان تحریک

کلافهای میدان سری با دورنسبتاً کم ازسیم کلفت پیچیده می شوند که قطرسیم بستگی به قدرت ولتاژ موتور دارد

کلاف های میدان های شنت شامل تعداد دورهای زیاد از سیم نازک می باشند

كلاف میدان کمپوند ترکیبی از میدان سری و شنت می باشد

   

 

اتصال قطب های میدان :

در موتورهای دي سي کلاف های میدان طوری به هم متصل می شوند که پلاریته قطب ها یک در میان شمال و جنوب باشد . بنابراین در موتور دو قطبی یکی از قطبها شمال و دیگری در جنوب است و در یک موتور چهار قطبی قطبها باید یک در میان شمال و جنوب باشد.

                                              

                                    

موتورهای سري اتصال 

موتورهاي سری به طوری که در شکل نشان داده شده متصل میگردد. میدانها به طور سری متصل شده اند و سپس به طور سری با آرمیچر قرار گرفته اند

 

 

معکوس کردن جهت گردش موتورهای دي سي

جهت چرخش موتورهاي جریان مستقیم با تغییر جهت جریان آرمیچر یا میدان معکوس می شود . در موتورهای سری روش معمول این است که جهت جریان در آرمیچر را معکوس کنیم.

 

                                                                                                       

تغییر جهت چرخش یک موتور شنت همانند موتور سری انجام می شود

.

کنترل دور موتوردی سی  

امروزه در صنعت و در بسياري از وسايل خانگي کنتر دور موتور مورد استفاده قرار ميگيرد. از جمله ميتوان به کاربردهاي کنترلگرهاي دور موتور، به موارد زير اشاره کرد:

 

 

۱) وسايل خانگي:

کنترلگرهاي دور موتور در وسايل شخصي خانگي، در کاربردهاي کوچک و بزرگ مورد استفاده قرار ميگيرند. بهعنوان مثال، پنکههاي ديواري يا پنکه تهويه حام که توسط کليدي کنترل ميشوند.

۲) در وسايل ادواري و درماني:

در اين دسته دستگاههاي بسياري را ميتوان مثال زد. مداد تراشهاي برقي در ادارات، دستگاههاي فکس، کامپيوترها يا دستگاههاي کپي و...

۳) در کاربردهاي تجاري:

ساختمانهاي تجاري داراي سيستم تهويه بزرگتر و مجهزتري نسبت به موارد مشابه در منازل شخصي دارند.

۴) کاربردهاي صنعتي:
بسياري از صنايع وابسته به موتورها و کنترل دور موتور آنها ميباشند.

۵) در وسايل نقليه:

تمام وسايل نقليه از جمله، خودروها، هواپيماها، دستگاهآلات کشاورزي، همه و همه ممکن است داراي موتور براي انجام کارهاي گوناگوني باشند.

۶) ابزار قدرت:

وسايل قدرتي همانند دريلها، ارهها، چرخ سمبادهها که توسط کاربر خانگي استفاده میشود .

 

 

 

موتور دي‌سي آهنربايي 

موتور دي‌سي آهنربايي براي تأمين فوران به جاي كلاف جريان دارد، از مواد آهنرباي دائم استفاده مي‌كند. هر سال،‌ بي‌اغراق ميليونها موتور آهنرباي دائم ساخته مي‌شود كه براي به كار انداختن برف‌پاك‌كن و شوينده شيشه خودرو، دمنده رادياتور، بالا و پايين بردن پنجره‌ها، دستگاه‌هاي تهويه مطبوع و غيره به كار مي‌روند. همين موتورها در ماشين‌هاي اسباب‌بازي، مسواك برقي، راه‌انداز موتور كشتي و در لوازمي كه با باتري تغذيه مي‌شوند، به كار مي‌روند.

اين موتورها تا توان 200 اسب بخار براي صنعت توليد شده است.

مزيت بزرگ اين موتور اين است كه به جريان تحريك نياز ندارد. اين امر موجب صرفه‌جويي در انرژي، نسبت به موتور هم ارز با قطبهاي سي‌پيچي شده در طول عمر نوعي ماشين مي‌شود. مواد آهنرباي دائم گرانند اما اندازه قطب تحريك آهنربايي بسيار كمتر از اندازه قطب هم‌ارز سيم‌پيچي شده است. بدين ترتيب ماشين بر روي هم كوچكتر مي‌شود. كاهش بهاي ساير مواد، دست كم بخشي از بهاي آهنربا را جبران مي‌كند.

در موتور دي‌سي آهنربايي، فوران قطبرا نمي‌توان كنترل نمود و بنابر اين سرعت و گشتاور با جريان زياد آرميچر كنترل مي‌شود. در بيشتر موارد كنترل، به كار بردن كنترل مدار آرميچر، بر كنترل مدار تحريك حتي در ماشين با قطب سيم‌پيچي شده برتري دارد. بنابراين انتخاب موتور آهعنربايي براي كاربردهاي صنعتي كه به كنترل دقيق نياز دارند چيزي را فدا نمي‌كند و حذف منبع جداگانه جريان تحريك، اغلب مزيت بزرگي است.

اثر فوران ثابت بر مشخصات كاركرد ماشين دي‌سي، بسيار ساده است. در واقع، كاركرد موتورهاي دي‌سي آهنربايي به كاركرد ماشين شانت خيلي شباهت دارد. استفاده از آهنرباهاي دائم جهت توليد تحريك در موتورهاي dc، در محدوده معيني از ابعاد مزاياي اقتصادي را در بر خواهد داشت. در موتورهاي كوچك (با قطر حدوداً زير mm70) ساختار آهنرباي الكتريكي نمي‌تواند از نظر قيمت با آهنرباهاي دائم رقابت كند. اما در قطرهاي حدوداً بالاي mm150 بررسي‌هاي اقتصادي منجر به استفاده از موتورهاي با آهنرباي الكتريكي [1][1] مي‌شود. بديهي است كه در محدوده‌اي از ابعاد، اين دو نوع موتور از نظر قيمت با هم رقابت دارند. بعضي از موتورهاي مربوط به خودرو و اغلب موتورهاي مربوط به وسايل خانگي در اين محدوده ابعادي قرار دارند.

مشخصه گشتاور ـ سرعت موتور دس سیآهنرباي دائم، تقريباً خط مستقيمي است كه بين دو نقطه سرعت بي‌باري در روي محور عمودي و گشتاور ايستا در روي محور افقي كشيده شده است. موتورهاي آهنرباي دائم به علت نداشتن تلفات ميدان، بالقوه نسبت به موتورهاي با آهنرباي الكتريكي كارامدتر مي‌باشند. همچنين موتورهاي آهنرباي دائم در محدوده‌اي گسترده، از راندمان بالا برخوردار مي‌باشند. اهميت راندمان بالا در افزايش عمر باتري تجهيزات قابل حمل، روشن و بديهي است.

موتورهاي آهنرباي دائم بدون عيب نيز نمي‌باشند. براي مثال، هنگامي كه ملاحظات اقتصادي، استفاده از آهنرباهاي سراميكي را تحميل مي‌نمايد، چگالي شار فاصله هوايي نسبت به موتوري با آهنرباي الكتريكي با ابعاد مشابه، كمتر خواهد بود. اگر چه اين امر در اكثر موارد، مستلزم افزايش در قطر آرميچر مي‌باشد، اما هميشه اين مسئله افزايش متناظر در قطر كلي را موجب نخواهد گرديد. علت اين امر آن است كه ابعاد شعاعي هر قطب آهنربا هميشه كمتر از ارتفاع قطب سيم‌پيچي گرديد. علت اين امر آن است كه ابعاد شعاعي هر قطب آهنربا هميشه كمتر از ارتفاع قطب سيم‌پيچي شده مي‌باشد. اين استدلال به راحتي با بررسي معادله زير روشن مي‌گردد.

بابكارگيري مقاديرنوعي براي پارامترها در RHS معادله بالا، آمپر دور در هر متر از سيم‌پيچ ميدان حدود  بدست مي‌آيد. مقدار mmf يك آهنرباي سراميكي در نقطه توليد ماكزيموم انرژي حدود  مي‌باشد. بنابر اين، ضخامت آهنربا حدود 60 درصد ارتفاع سيم‌پيچ ميدان خواهد بود.

در صورتي كه موتور آهنرباي دائم درست طراحي نشود ممكن است مغناطيس زدايي جزئي بوسيله ميدان عكس‌العمل آرميچر بوجود آيد. با اين حال امروزه اين امر مشكل چنداني نيست زيرا روشهاي CAD ( طراحي به كمك كامپيوتر) موجود و در دسترس مي‌باشند و از طريق اين روشها قادر خواهند بود طراحي‌هاي بسيار دقيق را فراهم سازند.

 

 

 

ساختمان موتور با آهنرباي دائمي

 

ساختمان موتورهاي با آهنرباي دائمي كوچك تا قدرت نامي چند كيلووات كاملاً با موتورهاي موازي فرق دارد. در چنين ماشينهاي كوچك از آهنرباي فريت كه دانه‌هاي آنها جهت‌دار است استفاده شده و قبل از قرار گرفتن در استاتور آهنربا مي‌شوند.

براي قدرت نامي معين معمولاً لازم است آرميچر موتور با آهنرباي دائمي را قدري بزرگتر از موتور موازي (شنت) در نظر گرفت زيرا چگالي شار فاصله هوائي كه با آهنرباي فريت به دست مي‌آيد محسوساً كمتر از قطبهاي با سيم‌پيچي است. اما در اثر صرفه‌جوئي در فضاي ناشي از حذف پيچك‌هاي تحريك موتور با آهنرباي دائمي بجاي قطبهاي پيچيده شده مي‌توان 30 درصد كاهش در وزن ماشين بدست آورد.

در موتورهاي بزرگ با آهنرباي دائمي كه سوار كردن قطبهاي بزرگ مغناطيس شده از جنس فريت يا آلياژ ديگر ممكن نيست، لازم است قطبهاي ماشي را به سيم‌پيچي تحريك بعد از سوار كرده تنه قطبهاي مغناطيس نشده مجهز كرد. لازم نيست مقطع اين سيم‌پيچي بزرگ باشد زيرا بنا نيست دائماً تحريك شوند. با اين حال وجودشان به ماشين‌ساختاري مشابه موتور شنت مي‌دهد.

 

 

 

 روشهاي كنترل سرعت 

رابطه سرعت – گشتاور موتورهاي dc  سرعت را مي توان با هر كدام از روشهاي زير كنترل نمود :

1-    كنترل ولتاژ آرميچر

2-    كنترل شار ميدان

3-    كنترل مقاومت آرميچر

كنترل ولتاژ آرميچر

اگر ولتاژ آرميچر يك موتور dc تحريك جداگانه يا تحريك سري كه در يك سرعت پايدار كار مي كند به مقدار كمي كاهش يابد ، آنگاه  جريان آرميچر و بنا براين گشتاور موتور كاهش خواهند يافت . چون گشتاور موتور از گشتاور بار كوچكتر خواهد بود ، شتاب موتور منفي خواهد بود. در نهايت موتور در سرعتي كمتر كه در آن گشتاور موتور و بار برابر هستند مستقر مي شود. اگر ولتاژ آرميچر يك موتور تحريك جداگانه به مقدار بزرگي كاهش يابد ،ممكن است از ولتاژ ضد محركه كوچكترشود .جريان آرميچر معكوس شود و موتور همانند يك ژنراتور كار كرده و گشتاور منفي توليد كند . اين وضيعت ادامه خواهد يافت تا سرعت بحدي كاهش يابد كه نيروي ضد محركه موتور با ولتاژ اعمال شده برابر شود . پس از آن نحوه ادامه كار موتور مشابه حالت اول است كه توضيح داده شد . در مورد يك موتور سري ، حتي هنگاميكه  ولتاژ آرميچر تغيير پله اي بزرگ داشته باشد ، موتوربه صورت ژنراتور كار نمي كند و كاهش سرعت آن فقط به آن علت است كه گشتاور موتور از گشتاور بار كمتر است.

از طرف ديگر ، اگر ولتاژ آرميچر يك موتور dc كه در حالت دائمي كار مي كند ،  افزايش يابد .جريان آرميچر ، و بنابراين گشتاور موتور افزايش خواهند يافت . و موتور شتاب خواهد گرفت ، نتيجتا" سرعت موتور ونيروي ضد محركه افزايش خواهند يافت . در نهايت موتوردر سرعتي بالاتر كه در آن گشتاور موتور با باربرابر مي شود مستقر خواهد شد .

در روند افزايش يا كاهش سرعت ، تغييرات پله اي ولتاژ آرميچر بايستي كوچك باشد . يك تغيير بزرگ در ولتاژ آرميچر باعث ايجاد مقادير بزرگ جريان در آرميچر مي شود كه ممكن است به كموتاتور آن آسيب رسانده و عمر آن كاهش يابد .

با كاهش ولتاژ آرميچر ، موتور مي تواند بر روي هر كدام از منحني ها كه بين منحني سرعت- گشتاور طبيعي و محور گشتاور قرار گيرد ، كاركند. براي يك موتور تحريك جداگانه ، سرعت بي باري نيز تغيير مي كند و مشخصه هاي سرعت – گشتاور براي ولتاژ‌هاي مختلف خطوط موازي هستند . چون ولتاژآرميچررا نمي توان از مقدار نامي بيشتر نمود اين روش كنترل سرعت فقط براي كار موتور در  زير مشخصه سرعت – گشتاور طبيعي به كار مي رود .

 ويژگي مهم اين روش كنترل سرعت آن است كه شكل و شيب مشخصه هاي سرعت – گشتاور با تغيير سرعت عوض نمي شوند . با اين روش يك محركه گشتاور ثابت بدست مي آيد چونكه حد اكثر جريان مجاز آرميچر ، و بنا براين حداكثر ظرفيت گشتاور موتور براي تمام سرعتها ثابت باقي مي ماند .

ولتاژ dc متغيير با استفاده از هركدام از مبدل‌هاي نيمه هادي زيرمي تواند به دست آيد:

1-    يكسو كننده كنترل شده ( يا مبدل ac به dc ).

2-    برشگر ( يا مبدل dc به dc ).

 

كنترل ميدان

اگر در يك موتور تحريك جداگانه يا سرعت خاصي مي چرخد، ميدان تضعيف شود ، نيروي ضد محركه القايي آن كاهش مي يابد . به دليل كوچك بودن مقاومت آرميچر مقدار افزايش در جريان آرميچر نسبت به مقدار كاهش ميدان بسيار بزرگتر خواهد بود . در نتيجه با وجود تضيعف ميدان گشتاور بطور قابل ملاحظه اي افزايش مي يابد به نحوي كه از گشتاور بار بيشتر مي شود . فزوني گشتاور موتور بر گشتاور بارموجب شتاب گيري موتور و افزايش ولتاژ القايي آرميچر مي شود . در حاليكه ميدان موتور تضعيف شده نهايتا موتور در سرعتي بالاتر از سرعت قبل مستقر مي شود ، كه در آن گشتاور موتور با گشتاور بار برابر است. هر تضعيف شديدي در ميدان منجر به ايجاد جريان هجومي خطرناكي مي‌شود لذا تضعيف ميدان بايستي به آرامي و به تدريج انجام شود .

از طرف ديگر ، هنگامي كه ميدان يك موتور تحريك جداگانه زياد مي شود ، ولتاژ القايي افزايش مي يابد و اغلب از ولتاژ منبع بيشتر مي شود . پس ، جريان آرميچر نه فقط كاهش مي يابد بلكه جهت آن نيز اغلب عوض مي شود . در اينحالت موتور همانند يك ژنراتور كار مي كند و به منبع انرژي مي دهد . اين انرژي از انرژي جنبشي موتور و بار گرفته مي شود . يك كاهش سريع در سرعت رخ مي دهد و نهايتا موتور در يك سرعت جديد كمتر  از سرعت قبل ، مستقر مي شود كه در آن گشتاور موتور و بار برابر هستند . در موتور سري افزايش ميدان ، جريان آرميچر را به نسبت بيشتري افزايش مي دهد ( اما جهت آن عوض نمي شود ) . چون گشتاور موتور از گشتاور بار كمتر است ، سرعت موتور كم مي شود و نهايتا در سرعتي پايين تر مستقر مي شود كه در آن گشتاور موتور و بار هم برابرهستند.

در يك شار تضعيف شده ، براي يك افزايش معين در گشتاور ، جريان آرميچر . بنابر اين افت ولتاژ آرميچر به نسبت بيشتري افزايش مي يابند . نتيجتا نيروي ضد محرك القايي ، و بنا بر اين سرعت نيز به نسبت  بيشتري  افت مي كنند . پس هر چه شار كمتر باشد ، شيب منحني ها ي سرعت – گشتاور بيشتر است . در مقادير كم شار ، اگر مقدار گشتاور كم باشد، يك كاهش در شار ممكن است حتي منجر به كاهش در سرعت بشود .

در مورد يك موتور شنت ، كمترين سرعت قابل حصول متناظر با حد اكثر تحريك و بدون حضور هيچ مقاومت خارجي در مدار تحريك است. در مورد  يك موتور تحريك جداگانه كمترين سرعت توسط گرماي توليد شده در سيم‌بندي تحريك و اشباع مدار مغناطيسي معين مي‌شود چون در تحريك كامل ، ماشينهاي جديد در مقدار قابل ملاحظه‌اي از اشباع مدار مغناطيسي كار مي‌كنند. سرعت فقط به مقدار كمي در زير مشخصه سرعت- گشتاور طبيعي مي تواند كاهش يابد . حداكثر سرعت توسط ناپايداري موتور ناشي از اثر ضد مغناطيسي عكس العمل آرميچر در يك ميدان ضعيف و همچنين تحمل مكانيكي موتور محدود مي شود . در موتورهاي dc با طراحي عادي ، رساندن سرعت به 5/1 تا 2 برابر سرعت نامي و در موتورهاي با طراحي مخصوص ، رساندن سرعت به 6 برابر سرعت نامي امكان پذير است. براي جلوگيري از ناپايداري ، در موتورهاي تحريك جداگانه از يك سيم بندي سري با ميدان نسبتا ضعيف كه به ميدان اصلي كمك مي‌كند، استفاده مي شود. در بارهاي سنگين لحظه‌اي، يك جريان بزرگ، ميدان را تقويت ميكند و سرعت موتور تمايل به كاهش پيدا مي كند .

كنترل ميدان موتورهاي تحريك جداگانه و شنت ، يك كنترل در قدرت ثابت فراهم    مي‌آورد، چونكه حداكثر قدرت موتور در تمامي سرعتها تقريبا" باقي  ثابت مي ماند . فرض مي شود كه حداكثر جريان مجاز آرميچر   هنگاميكه ميدان تضعيف مي شود، عوض نمي شود . در جريان آرميچر برابر با   ، ولتاژ ضد محركه القايي E در تمام سرعتها به علت ثابت بودن ولتاژ تغذيه در مقدار v ، ثابت باقي مي ماند . در نتيجه حداكثر قدرت حاصله موتور   EI  در تمام محدوده سرعت ثابت باقي مي ماند و حداكثر گشتاور بطور معكوس با سرعت تغيير مي كند.

اين فرض كه حداكثر جريان مجاز آرميچر با كاهش شار عوض نمي شود ، بطور تقريبي قابل قبول است . زيرا عكس العمل آرميچر در شرايطي كه شار اصلي كاهش مي يابد بنحو موثرتري بر شار تاثير مي گذارد ، بنا براين حداكثر جرياني كه موتور مي تواند عبور دهد بدون آنكه در كموتاتور آن جرقه ايجاد شود كاهش مي يابد ، و موجب كاهش حداكثر قدرت مجاز توليدي در سرعتهاي بالا مي شود . در يك موتور تحريك جداگانه، كنترل شار با تغييرات ولتاژ سيم پيچي تحريك توسط يك يكسو كننده قابل كنترل يا يك برشگر ، بسته به اينكه منبع موجود acيا dc باشد انجام مي شود .

موتورهاي با اندازه كوچك به صورت شنت بسته مي شوند ، و تغييرات  شار با وارد كردن يك مقاومت متغير درمدار تحريك به دست مي‌آيد.در يك موتور سري ، كنترل‌شار با اتصال يك مقاومت انشعابي به دو سر سيم پيچي تحريك ، حاصل مي‌شود.

 

 

تركيب روشهاي كنترل ولتاژ آرميچر و ميدان

در محركه‌هايي كه كنترل سرعت در محدوده اي وسيع ضروري است ، دو روش كنترل ولتاژ آرميچر و ميدان با هم تركيب مي شوند . در روش كنترلي ولتاژ آرميچر امتياز ثابت ماندن حداكثر ظرفيت گشتاوري ماشين در تمامي سرعتها وجود دارد . لذا در هر جايي كه امكان داشته باشد اين روش بكار گرفته مي شود ، و از روش كنترل ميدان براي دستيابي به سرعتهايي كه با روش كنترل ولتاژ آرميچرقابل حصول نيستند ، استفاده مي شود . در چنين محركه هايي ، سرعت مربوط به حالتي كه ولتاژ آرميچر در مقدار نامي و تحريك هم كامل است ، سرعت مبنا ناميده مي شود. اين سرعتي است كه موتور در آن بر روي مشخصه سرعت – گشتاور طبيعي كار مي كند . از حالت سكون تا سرعت نامي تغييرات سرعت با كنترل ولتاژ آرميچر به دست مي آيد و در اين محدوده سرعت ، ميدان در مقدار نامي خود ثابت نگاه داشته مي شود . سرعتهاي بالاتر از سرعت مبنا با روش كنترل ولتاژ آرميچر نمي توانند به دست آيند چونكه ولتاژ آرميچر موتور نبايستي  از مقدارنامي بيشتر شود . بنا براين ، سرعتها ي بالاتر از سرعت مبنا با روش كنترل ميدان به دست مي آيند اين نوع محركه ها عبارتند از غلطكها ي نورد ، كاربردهاي كششي ( قطارها) و غيره . 

 

 كنترل مقاومت آرميچر

اشكال اصلي اين روش كنترل سرعت بازده كم آن مي باشد . براي مثال ، براي باري با گشتاور ثابت كل قدرت ورودي به موتور ( تحريك سري و جداگانه ) و مقاومت سري، مقدار ثابتي است ، درهمان در حاليكه قدرت تحويلي به بار متناسب با سرعت كاهش     مي يابد . بنا بر اين درصد بازدهي موتور همان درصد سرعت نسبت به سرعت نامي آن است، بدين معني كه در سرعتي معادل 10 درصد سرعت نامي بازدهي موتور دقيقا 10 درصد است.

در روش كنترل آرميچر شكل منحني هاي سرعت – گشتاور در يك موتور تحريك جداگانه ( يا شنت) از حالت سرعت تقريبا ثابت براي تمام گشتاورها به يك حالت سرعت متغير عوض مي شود . به همان دليل و به سبب بازدهي كم ، از اين روش براي كنترل موتورهاي تحريك جداگانه بندرت استفاده مي شود مگر براي رسيدن به  سرعتها يي كه براي لحظات بسيار كوتاه ضروري باشند .

براي محركه هايي كه در سرعتها ي پائين و به صورت تكراري و كوتاه مدت كار مي‌كننده، كاهش بازدهي كه محركه زياد نخواهد بود . به دليل سادگي و پادين بودن هزينه اوليه ، اين روش براي محركه‌هايي با كار تكراري كوتاه مدت كه از موتورهاي سري استفاده مي كنند كاملا مناسب و اقتصادي است .

راه اندازي

حداكثر جرياني كه از يك موتور  dcدر حالت هاي گذاري كوتاه مدت مي تواند عبور كند ، جرياني است كه يك كمو تاسيون بدون جرقه  داشته باشد و از نقطه نظر تئوري ، با بكار گيري سيم پيچي هاي جبران ساز در تمامي مقادير سرعت و جريان مي توان ولتاژ هايي را كه با كموتا سيون جريان مخالفت كرده و ايجاد جرقه  مي كنند ، بطور كامل حذف نمود. اما در عمل مشاهده شده است كه با افزايش مقدار جريان ،كامل انجام نمي شود و با عبور جريان از يك حد معين ، جرقه پديدار مي شود.

اگر موتور با ولتاژ نامي راه اندازي شود ، براي يك موتور با اندازه متوسط ، جريان به حدود 20 برابر جريان نامي خواهد رسيد . جرياني به اين بزرگي منجر به جرقه هاي شديد در كموتا تور و افزايش بيش از حد درجه حرارت در سيم پيچ هاي موتور شده و به آن آسيب مي‌رساند . بنا بر اين محدود نمودن جريان به يك حد بدون خطر در زمان  راه‌اندازي و ضروري مي شود . اينكار با كاهش ولتاژ دو سر موتور در لحظه راه اندازي و افزايش تدريجي آن با سرعت گرفتن موتور حاصل مي‌شود .

ولتاژ موتور با كاهش ولتاژ منبع يا با ايجاد افت قسمتي از ولتاژ منبع بر روي يك مقاومت سري شده با موتور، انجام مي‌شود. در كاربردهايي كه به سرعت قابل تنظيم نياز دارند، يك كنترل كننده براي كنترل سرعت موتور فراهم مي شود . همين كنترل كننده‌ها براي محدود نمودن جريان موتور در مدت راه اندازي مي تواند گرفته شود . در موارديكه كنترل سرعت ضروري نيست ، براي محدود نمودن جريان از يك راه انداز استفاده مي‌شود. در موارد يكه راه اندازي مكرر لازم نيست، با قرار دادن يك مقاومت اضافي چندين قسمتي درمدار آرميچر و خروج تدريجي آن از مدار به نحوي كه جريان موتور از حد سالم و بي خطر بيشتر نشود و در ضمن گشتاور توليدي موتورهمواره از گشتاور بار بزرگتر بماند، راه اندازي انجام مي شود. اين روش بطور گسترده بكار گرفته مي شود.

 

 

 

 

 توصيه هايي درمورد موتورهاي برق :         

1- انتخاب موتورهاي پربازده براي بهره برداري بلند مدت و متناسب با گشتاور مكانيكي مورد نياز

2- محل استقرار موتورها مي بايد به گونه اي باشد , كه گرماي حاصل از موتورها به آساني تهويه شود .

3- بررسي مقدار توان راكتيو و در صورت نياز طراحي و نصب خازن مناسب در كنار مصرف كنندگان مجهز به موتور

4- بررسي استفاده از مبدل فركانس براي تغيير سرعت موتورهاي آسنكرون به تناسب نياز

5- بهتر است موتورها با بارنامي كار كنند و با برنامه ريزي مناسب از قطع و وصل بيش از حد آنها جلوگيري شود ( خاموش بودن موتورها در ساعات غيرضروري  )

نگهداري موتورهاي جريان مستقيم :

موتورهاي جريان مستقيم به علت عمل يكسو سازي مكانيكي كه درآنها انجام ميشود , داراي اجزايي هستند كه پيوسته به تعمير و نگهداري نياز دارند . براي حفظ يا ثابت نگه داشتن بازده موتور , رعايت موارد زير بايسته است :

الف ) بازديد كموتاتور ( از لحاظ تشكيل لايه قهوه اي بر روي آن )

ب ) زدودن آلودگي روي كموتاتور

ج ) تراشيدن لايه هاي ميكا در بين هاديهاي كموتاتور و تراشيدن لبه هاديها

د ) تعويض كل جارو بكهاي ماشين در صورت نياز به تعويض بعضي از آنها

 

تعمير موتور وعیب یابی اشكالات ممكنه:

1- اگر موتور با روشن کردن کلید بکار نیفتد ، عیب ممکن است به علل زیر باشد :

الف – فیوز یا مدار محافظتی باز است .

ب- جاروبکهای کثیف یا عایق شده است .

ج- میدان تحریک ، اتصال کوتاه شده یا ببدنه وصل می باشد .

د- آرمیچر یا کلکتور اتصال کوتاه شده است.

ه- یاطاقانها ، فرسوده شده اند.

و- جاروبک نگهدار ببدنه وصل شده است .

ز- اضافه بار موجود است.

ح- کنترل کننده خراب و ناقص است .

2- اگر موتور کند کار کند ، عیب ممکن است بعلل زیر باشد :

الف – آرمیچر یا کلکتور اتصال کوتاه شده .

ب- یاطاقانها ، فرسوده شده اند.

ج- کلافهای آرمیچر قطع شده است.

د- جاروبکها خارج از وضعیت خنثی قرار گرفته اند.

ه- اضافه بار موجود است.

ولتاژ غلط است

 

3- اگر موتور سریعتر از سرعت اسمی بچرخد ، عیب ممکن است بعلل زیر باشد :

الف – مدار میدان شنت باز است  .

ب- موتور سری بدون بار کار می کند.

ج- میدان تحریک اتصال کوتاه شده یا ببدنه وصل میباشد .

د- اتصال نقصانی در یک موتور کمپوند.

4 -اگر موتور جرقه بزند، عیب از علل زیر باشد :

الف – تماس ضعیف جاروبکها روی کلکتور .

ب- کلکتور کثیف شده است.

ج- پلاریته غلط قطب کمکی .

د- میدان اتصال کوتاه شده یا ببدنه اتصال یافته .

و- سرهای سیم آرمیچر برعکس شده است.

ز- اتصال غلط سرهای سیم.

ح- جاروبکها در خارج از محل خنثی قرار گرفته اند.

ط- مدار میدان قطع (باز) است .

ی- تیغه های کلکتور بلند و کوتاه است.

ک- عایق میکا بین تیغه ها بلند تر از تیغه های کلکتور است.

ل- آرمیچر نامتعادل است.

5- اگر موتور با سر و صدا کار کند ، عیب ممکن است از علل زیر باشد :

الف – یاطاقانها ، فرسوده شده اند.  .

ب- تیغه های کلکتور بلند و کوتاه است.

ج-  کلکتور ناصاف است.

د- آرمیچر نامتعادل است .

6- اگر موتور در هنگام کار داغ کند، عیب ممکن است از علل زیر باشد :

الف – اضافه بار موجود است .

ب- موتور جرقه می زند

ج-  یاطاقانها سفت (تنگ) است .

د- کلافها اتصال کوتاه شده است .

و- فشار بیش از حد روی جاروبکها وجود دارد

عوامل فرسودگي و كاهش بازده موتورهاي برق :

الف ) آلودگي محيط كارموتور براثر گردوغبار , رطوبت و بخار روغن

ب ) افزايش بيش از اندازه درجه حرارت محيط كار موتور

ج ) عدم روغنكاري منظم

کاربرد موتورdc

از موتورهاي جريان مستقيم مغناطيس دايم به علت کارآيي بالا، سهولت استفاده، آسان نمودن کارها، گشتاور راه اندازی بالا، راه اندازی در زیر بار و ... به وفور استفاده مي‌شود.

از جمله موتورهاي برف پاک کن، فن رادياتور، شيشه بالابر،پمپ شيشه شوي، محرک‌هاي فقل دربها، آنتن ، محرک صندلي، محرک سفق، تغيير وضعيت چراغ‌ها در صنعت خودروسازی، موتور های اسیاب ، اب میوه گیری، موتور سشوار، در لوازم الکترونیکی بعنوان فن، در لوازم صوتی ، در دندان پزشکی ، در كاربردهاي كششي نظير لوكوموتيوها ،  منبع انرژي براي تحريك مولدهاي نيروگاهي ، ماشينهاي خودكار، هواپيماها، جوشكاري با قوس الكتريكي، قطارهاي راه آهن، اتوبوسهاي برقي، زير درياييها  و ... اشاره کرد.

 

 

ترانسفورماتورهای اندازه گیری

ترانسفورماتورهای اندازه گیری (( PT , CT

مقدمه

در سیستمهای فشار قوی و صنعت اندازه گیری اهمیت بسیار زیادی دارد چرا كه هرچقدر سطوح ولتاژ و جریان بالاتر رودبا هرینه های بیشتری مواجه خواهیم بود و باید سعی كرد تا حد ممكن از هزینه ها كاست اما از طرفی كاهش نباید سبب ایجاد نقصان در سیستمهای قدرت زیرا با كوچكترین اشتباه خسارتهای سنگینی به بار می آید پس باید دنبال راهی بود تا اندازه گیری استاندارد،دقیق و  كم هزینه باشد.

ترانسفورماتور جریان (‍(CT و ترانسفورماتور ولتاژ((PT

همانطوری كه میدانید و مطمئنا تا كنون به دفعات زیاد در آزمایشگاهها دیده اید و عمل كرده اید اندازه گیری سطوح ولتاژ و جریان كم بسادگی و با وسایل ساده آزمایشگاهی امكانپذیر است. اما در برق فشار قوی قضیه متفاوت است و اندازه گیری در این سیستم دشوارتر و حساس تر بنظر میرسد.

اگر در حالت عادی بخواهیم وسیله های اندازه گیری فشار قوی بسازیم باید طوری عمل كنیم تا دستگاههای ما قدرت و تحمل ولتاژ و جریان بالا را داشته باشند; اما ساخت این دستگاهها بسیار سخت و پر هزینه میباشد و از طرفی دارای هزینه تعمیر و نگهداری بالایی میباشند.بنابراین باید كاری كرد كه سطوح ولتاژ و جریان آنقدر كاهش یابند تا با دستگاههای اندازه گیری معمولی  قابل اندازه گیری شوند. برای كاهش ولتاژ و جریان و قابل اندازه گیری نمودن آن از دستگاههایی بنام ترانسفورماتورهای اندازه گیری استفاده میكنیم. برای اندازه گیری جریان از ترانسفورماتور جریان(CT)،و برای اندازه گیری ولتاژ از ترانسفورماتور ولتاژ (PT)استفاده می نماییم.پس از كاهش مقادیر مورد نظر ثانویه این ترانسفورماتورها به آمپرمتر و ولتمتر معمولی متصل میشوند.

اساس كار CT

CT هم مانند همه ترانسفورماتورها از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه تشكیل شده است كه سیم پیچ اولیه بخاطر جریان زیاد دارای سیم با سطح مقطع زیاد و تعداد دور كمتر میباشد و در مقابل در ثانویه بخاطر جریان كمتر داری سیم با سطح مقطع كم و تعداد دورهای زیاد میباشد كه به آمپرمتر متصل میشود.

اگر فرض كنیم كه جریان 1000 آمپر وارد یك دور سیم پیچ اولیه شود آنگاه در ثانویه بازای هر 1000دور سیم پیچ جریان 1 آمپر را  خواهیم داشت (كمی بهش فكر كنید!).پس می بینیم كه جریان 1000 آمپری كه قابل اندازه گیری نبود به یك آمپر تبدیل شد كه براحتی با آمپرمتر معمولی قابل اندازه گیری می باشد. بنابراین در این مثال اگر جریان 1 آمپر را روی آمپر متر مشاهده كردیم یعنی جریان واقعی ما 1000 آمپر میباشد و اگر 1.5 آمپر را مشاهده كردیم یعنی جریان واقعی ما 1500آمپر میباشد.این نسبت عددی كه مثال زده شد یعنی 1/1000 برای درك بهتر مطلب بود اما بطور معمول در CTها این نسبت 5/1000 میباشد.

نكته دیگر اینكه CT بطور سری در مدار قرار میگیرد.

اساس كار PT

PT هم مانند همه ترانسفورماتورها از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه تشكیل شده است كه سیم پیچ اولیه بخاطر جریان كم و ولتاژ زیاد دارای سیم با سطح مقطع كم و تعداد دور زیاد میباشد و در مقابل در ثانویه بخاطر جریان بیشتر داری سیم با سطح مقطع زیاد و تعداد دورهای كم میباشد كه به ولتمتر متصل میشود.

اساس كار PT نیز مانن CT میباشد با این تفاوت كه نسبت بكار گرفته شده در PT معمولا 110/66000 میباشد.و دیگر اینكه PT بطور موازی در مدار قرار می گیرد.

1386

سیستم خنک کننده ترانسفورماتور

نویسنده: مسعود   طبقه بندی: ترانسفورماتور، 

 

نحوه تشخیص نوع سیستم خنك كننده ترانسفورماتورهای روغنی با قدرت متوسط

 

در ترانسفورماتورهای روغنی نوع سیستم خنك كننده آنها از طریق حروف اختصاری مشخص میشود كه بر روی پلاك ترانسفورماتور درج شده است مثلا ONAN ,ONAF ,OFWF و... .

هر یك از حروف معرف یك قسمت از سیستم خنك كننده می باشند اما حرفی كه در میان همه سیستمها مشترك می باشد حرف O است كه معرف Oil به معنای روغن است.حرف دوم مربوط به نحوه گردش روغن است و حرفهای سوم و چهارم مربوط به هوا،آب و یا گاز با سیستم گردش آنها می باشد اما اسامی كامل حرفها و معنای آنها در جدول زیر آورده شده است:

روش گردش		نوع ماده خنك كننده
نوع گردش	حرف سمبولیك	نوع ماده	حرف سمبولیك
طیبعی	N	روغن معدنی	O
مصنوعی(با پمپ یا فن	F	روغن مصنوعی	L
جهت داده شده	D	هوا	A
		گاز	G
		آب	W

 

 چند مثال:

ONAN :سیستم خنك كننده روغن با گردش طبیعی  گردش هوا طبیعی

ONAF :  سیستم خنك كننده روغن با گردش طبیعی  گردش هوا از طریق فن

OFAF : سیستم خنك كننده روغن گردش از طریق پمپ  گردش هوا از طریق فن

OFAN : سیستم خنك كننده روغن گردش از طریق پمپ  گردش هوا طبیعی

ODAF : سیستم خنك كننده روغن به صورت جهت داده شده  گردش هوا از طریق فن

OFWF : سیستم خنك كننده روغن گردش از طریق پمپ  گردش آب از طریق پمپ

و ...

 

 

ترانسقورماتور قدرت

نویسنده: مسعود   طبقه بندی: ترانسفورماتور، 

ا

ترانسفورماتور قدرت
ترانسفور ماتور وسیله ای است كه انرژی الكتریكی را در یك سیستم جریان متناوب از یك مدار به مدار دیگر انتقال می دهد و می تواند ولتاژ كم را به ولتاژ زیاد وبالعكس تبدیل نماید .
برخلاف ماشینهای الكتریكی كه انرژی الكتریكی و مكانیكی را به یكدیگر تبدیل می كند ، در ترانسفور ماتور انرژی به همان شكل الكتریكی باقیمانده و فركانس آن نیز تغییر نمیكند و فقط مقادیر ولتاژ و جریان در اولیه و ثانویه متفاوت خواهد بود . ترانسفورماتورها نه تنها به عنوان اجزاء اصلی سیستم های انتقال و پخش انرژی مطرح هستند بلكه در تغذیه مدارهای الكترونیك و كنترل ، یكسوسازی ، اندازه گیری و كوره های الكتریكی نیز نقش مهمی بر عهده دارند .
انواع ترانسفورماتورها را میتوان برحسب وظایف آنها بصورت ذیل بسته بندی كرد :
1- ترانسفورماتورهای قدرت در نیروگاهها و پستهای فشار قوی
2- ترانسهای توزیع در پستهای توزیع زمینی و هوایی ، برای پخش انرژی در سطح شهرها و كارخانه ها
3- ترانسهای قدرت برای مقاصد خاص مانند كوره های ذوب آلومینیم ، یكسوسازها و واحدهای جوشكاری
4- اتوترانسها جهت تبدیل ولتاژ با نسبت كم و راه اندازی موتورهای القایی
5- ترانسهای الترونیك
6- ترانسهای ولتاژ و جریان جهت مقاصد اندازه گیری و حفاظت
7- ترانسهای زمین برای ایجاد نقطه صفر و زمین كردن نقطه صفر
8- ترانسهای آزمایشگاه فشار قوی و ...
و از نظر ماده عایقی و ماده خنك كننده نیز ترانسفورماترها را می توان بصورت ذیل بسته بندی كرد :
1- ترانسفورماتورهای روغنی Oil immersed power Transformer
2- ترانسفورماتورهای خشك Dry type transformer 3-ترانسفورماتورهای با عایق گازی (sf6) Gas insulated transformer
سایر ترانسفورماتورها مانند ترانسفورماتورهای كوره ، ترانسفورماتورهای تغییر دهنده فاز و..
بعنوان ترانسفورماتورهای خاص قلمداد می گردند .
ترانسفورماتورهای قدرت پست فولاد خراسان كه به نام T2 , T1 قلمداد می شوند ، از نوع ترانسفورهای روغنی هستند


ساختمان ترانسهای قدرت روغنی
قسمتهای اصلی در ساختمان ترانسفورماتورهای قدرت روغنی عبارتند از:
1- هسته یك مدار مغناطیسی
2- سیم پیچ های اولیه و ثانویه
3- تانك اصلی روغن
به جز موارد فوق اجزا دیگری نیز به منظور اندازه گیری وحفاظت به شرح زیر وجوددارند :
1- كنسرواتوریا منبع انبساط روغن
2- بك چنجر
3- ترمومترها
4- نشان دهنده های سطح روغن
5- رله بوخ هلتز
6- سوپاپ اطمینان یا لوله انفجاری / شیر فشار شكن )
7- رادیاتور یا مبدلهای حرارتی
8- پمپ و فن ها
10 – شیرهای نمونه برداری از روغن پایین و بالای تانك
11- شیرهای مربوط به پركردن و تخلیه روغن ترانس
12- مجرای تنفسی و سیلیكاژل مربوط به تانك اصلی و تب چنجر
13- تابلوی كنترل
14- تابلوی مكانیزم تب چنجر
15- چرخ ها
16- پلاك مشخصات نامی

1- هسته :
هسته ترانس یك مدار مغناطیسی خوب با حداقل فاصله هوایی و حداقل مقاومت مغناطیسی است تا فورانهای مغناطیسی براحتی از آن عبور كنند . هسته بصورت ورقه ورقه ساخته شده و ضخامت ورقه ها حدود0.3 میلیمتر و حتی كمتر است . برای كاهش تلفات فوكو ورقه ها تا حد امكان نازك ساخته می شوند و لی ضخامت آنها نباید بحدی برسد كه از نظر مكانیكی ضعیف شده و تاب بردارد .
در ترانسهای قدرت ضخامت ورقه ها معمولاً 0.3 یا 0.33 میلیمترانتخاب می شود كه این ورقه ها توسط لایه نازكی از وارنیش عایقی با یك سیم نازك عایقی ، نسبت به هم عایق می شوند .
2- سیم پیچی های ترانس
در ساختمان سیم پیچ های ترانس باید موارد متعددی در نظر گرفته شوند كه در ذیل به مهمترین آنها اشاره می نمائیم :
1- در سیم پیچ هاباید جنبه های اقتصادی كه همان مصرف مقدار مس و راندمان ترانس می باشد ، مراعات شود .
2- ساختمان سیم پیچ ها برای رژیم حرارتی كه باید در آن كار كند محاسبه شود ، زیرا در غیر این صورت عمر ترانس كاسته خواهد شد .
3- سیم پیچ ها در مقابل تنش ها و كشش های حاصل از اتصال كوتاه های ناگهانی مقاوم شوند .
4- سیم پیچ ها باید در مقابل اضافه ولتاژهای ناگهانی از نقطه نظر عایقی ، مقاومت لازم را داشته باشند .
سیم پیچ ترانس ها نسبت به هم در نوع سیم پیچ ، تعداد حلقه ها درجه و اندازه سیمها و ضخامت عایق بین حلقه ها متفوت خواهند بود . هر چه ولتاژ ترانس بالا برود ، تعداد حلقه های سیم پیچ بیشتر می شود و هر چه ظرفیت ترانس بیشتر شود ، اندازه سیم ها بزرگتر می گردد .
در ترانس با هسته ستونی ، سیم پیچها اعم از فشار قوی ، متوسط و فشار ضعیف و سیم پیچ تنظیم – بصورت استوانه متحدالمركز روی ستونهای هسته قرار می گیرند . معمولاً سیم پیچ فشار ضعیف در داخل و فشار قوی در خارج واقع می شوند و ترتیب فوق به این دلیل رعایت می شود كه عایق كاری فشار ضعیف نسبت به هسته راحت تر است .
3- تانك اصلی روغن
تانك ترانس یك ظرف مكعب یا بیضوی شكل است كه هسته و سیم پیچ های ترانس در آن قرار می گیرند و نقش یك پوشش حفاظتی را برای آنها ایفا می كند داخل این ظرف از روغن پر می شود بطوریكه هسته و سیم پیچ كاملاً در روغن فرو می روند . سطح خارجی تانك تلفات گرمایی داخل ترانس را به بیرون منتقل می كند از هر مترمربع سطح تانك حدوداً 400 الی 450 رات توان گرمایی به خارج منتقل می شود ، بطوریكه در ترانسهای كوچك ، همین سطح برای خنك كاری كافی است و به تمهیدات دیگری نظیر رادیاتور وفن نیاز نمی باشد . در ترانسهای تا KVA 50 بدنه تانك از ورق ساده فولادی به ضخامت حدوداً MM3 میلیمتر ساخته می شود ، سطح آن صاف بوده و نیازی به میله های تقویتی یا لوله های خنك كن ندارد . هر 4 وجه ترانس از یك ورق یك پارچه درست می شود و فقط در یك گوشه جوشكاری می گردد .
تانك ترانس بایستی موجب شود كه موارد مشروحه ذیل تأمین گردند :
- حفاظتی برای هسته ، سیم پیچ ، روغن و سایر متعلقات داخلی باشد .
- دارای استقامت كافی باشد كه در حین حمل و نقل و نیز در زمان اتصال كوتاه داخلی بتواند تنش های مكانیكی ایجاد شده را تحمل نماید .
- ارتعاشات و صدا در آن به حداقل برسد .
- ساختمان آن در برابر نشت روغن و یا نفوذ هوا كاملاً آب بندی باشد .
- سطوح كافی برای دفع گرمای ناشی از تلفات ترانس را تأمین كند .
- محلی برای نصب بوشینگها ، تب چنجر ، مخزن ذخیره روغن و سایر متعلقات باشد.
- از نظر باعاد در حدی باشد كه براحتی قابل تحمل و حمل و نقل از طریق جاده یا راه آهن باشد .
- حداقل تلفات ناكو در آن ایجاد شود .
- حداقل میدان مغناطیسی در خارج از آن وجود داشته باشد .
به این ترتیب طراحی تانك ترانس به روش پیش بینی شده برای حمل و نفل آن نیز بستگی دارد .
4- مقره ها ( بوشینگ ها )
سرهای خروجی سیم پیچ های فشار قوی و فشار ضعیف باید نسبت به بدنه فلزی تانك ، عایقكاری شوند . برای این منظور از مقره ها استفاده می شود . مقره یا بوشینگ تشكیل شده است از یك هادی مركزی كه توسط عایق های مناسبی در میان گرفته شده است .
بوشینگها روی در پوش فوقانی ترانس نصب می شوند و در موارد نادری بوشینگها را روی دیوارة جانبی تانك هم نصب می كنند . انتهای پایینی مقره در داخل تانك جای می گیرد ، در حالیكه سر دیگر آن در بالای درپوش و در هوای خارج واقع می شود .
ترمینالهای هر دو سر دارای بستهای مناسبی برای اتصال به سر هادی های داخل ترانس و نیز هادی های شبكه می باشند . شكل و اندازه بوشینگها به كلاس ولتاژ ، نوع محل ( داخل ساختمان یا در هوای آزاد ) و جریان نامی آن بستگی دارد . بوشینگهای داخل ساختمانی نسبتاً كوچك بوده و سطح آن صاف است ، اما بوشینگهای هوای آزاد كاملاً در معرض شرایط مختلف جوی نظیر برف و باران و آلودگی و ... قرار می گیرند ، بنابراین از نظر شكل كاملاً متفاوتند و از سپرهایی به شكل چتر تشكیل می شوند ، تا سطح زیرین آنها در مقابل باران خشك نگه داشته شوند . دراین صورت سطح خارجی آنها زیاد شده و فاصله خزش جرقه روی سطح چینی عایق زیادتر می گردد و در نتیجه استقامت الكتریكی بوشینگ افزایش می یابد .
در حال حاضر تمام ترانسهای با قدرت زیاد ، برای كار در هوای آزاد ساخته می شوند و مقره های عایقی ، برای ولتاژهای مختلف زیر موجود می باشند :
0.5و1و3 و6 تا 10 و20 و 35 و110 و220 و320 و500 و750 كیلووات
در ترانسهای قدرت از 3 تا 10 كیلووالت ، همان بوشینگ kv10 بكار می رود . برای ترانسهای kv 1 و كمتر از مقره چینی ساده یا مقره اپوكسی زرین ساخته می شود .
سیستم های اندازه گیری و حفاظت ترانس


1- كنسر واتور یا منبع انبساط روغن
منبع ذخیره روغن كه به اسامی منبع انبساط و كنسرواتور نیز نامیده می شود ، تانكی است كه در بالاترین قسمت ترانس نصب می شود در حین تغییرات بار روزانه ، روغن ترانس انبساط وانقباض می یابد و در حین انبساط وارد منبع ذخیره می شود . اندازه و حجم منبع ذخیره به اندازه ترانس و تغییرات دمایی آن در هنگام بهره برداری بستگی دارد . در ترانسهایی كه دارای تب چنجر قابل قطع زیر بار هستند ، منبع انبساط به دو بخش تقسیم می گردد كه قسمت كوچكتر برای تب چنجر و قسمت بزرگتر برای تانك اصلی در نظر گرفته می شود . از بالای هر قسمت منبع ذخیره ، لوله ای به فضای آزاد آورده می شود ، كه به آن مجرای تنفسی می گویند (Breather) در ورودی این مجرا ظرف شیشه ای قرار دارد ، كه داخل آن از ماده ای رطوبت گیر به نام سیلیكاژل پر می شود . به این ترتیب هوای ورودی به ترانس رطوبت خود را از دست داده و كاملاً خشك خواهد بود .
در هر قسمت منبع ذخیره ، یك نشان دهندة سطح روغن نصب می شود تا سطح روغن را در حین كار ترانس بتوان نظارت كرد و همچنین دو سطح منبع دیگر كه مجهز به كنتاكت آلارم می باشند نیز بر روی آنها نصب می گردند سطح خارجی منبع ذخیره نیز با رنگ مناسب پوشیده می شود تا از خوردگی و زنگ زدن محافظت گردد .
2- تپ چنجر
در بارهای مختلف افت ولتاژ در ترانسفورماتورها و خطوط نیز تغییر می كند و سبب تغییر ولتاژ شبكه می شود . كنترل ولتاژ شبكه های توزیع و انتقال عمدتاً توسط تب چنجر ایجاد می شود . اساس كار تب چنجر بر تغییر نسبت تبدیل ترانس استوار است . بدین ترتیب كه با انشعاباتی كه در سیم پیچ فشار قوی تعبیه می گردد تعداد دور سیم پیچ را تغییر داده و سبب تغییر ولتاژ خروجی ترانس می گردد

تپ چنجرها بطور گسترده ای برای كنترل ولتاژ شبكه در سطوح مختلف ولتاژی بكار گرفته می شوند . معمولاً كنترل ولتاژ در محدودة %15 +_ مقدور است . ولتاژ هر پله تب چنجر عموماً بین 1 تا 5/2 درصد تغییر می كند انتخاب مقدار كم برای پله ها سبب افزایش تعداد تپ ها می گردد و انتخاب مقدار بالا برای هر پله باعث عدم امكان تنظیم دقیق ولتاژ مورد نظر می گردد .
محل تپ چنجر : (( تپ چنجر ))

در ترانسفورماتورهای پست فولاد در داخل تانك اصلی ، قسمتی را برای بخش اصلی تب چنجر ( دایورترسوئیچ ) در نظر گرفته اند این قسمت كاملاً آب بندی شده است داخل آن نیز با روغن ترانس پر شده است . این روغن كاملاً از روغن تانك اصلی جداست و باهم مخلوط نمی شود . تپ چنجر را در سمت فشار قوی نصب كرده اند كه دارای مزیت های زیرمی باشند :
الف) در طرف فشار قوی جریان كمتر است لذا برای تپ چنجرهایی كه زیر بار عمل می كنند حذف جرقه ساده تر است .
ب) چون تعداد دور سیم پیچها ی فشار قوی بیشتر است ، لذا امكان تغییرات یكنواخت تروپه های كوچكتر به راحتی میسر است . در اتصال ستاره انشعابات تب چنجر را در سمت نقطه صفر قرار می دهند تا عایق كاری آن نسبت به زمین ساده تر باشد .
بهره برداری از ترانسفورماتورهای با تنظیم كننده ولتاژ زیر بار :
اكثر ترانسفورماتورها دارای دستگاهی بنام تب چنجر بوده كه كار آنها عملاً در مدار گذاشتن و خارج كردن تعدادی از حلقه های سیم پیچی ترانسفورماتور به منظور تغییر دادن در نسبت تبدیل ترانس می باشد . عموماً این دستگاه در قسمت فشار قوی قرار می گیرد .
تب چنجر ترانسفورماتورها عموماً بر 2 نوع می باشند :
1- On load tap changer : ترانسفورماتورهایی كه تب آنها زمانی كه تپ ترانسفورماتور زیربار است ، قابل تغییر می باشد .
2- Off load tap changer : ترانسفورماتورهایی كه تب آنها فقط زمانی كه در مدار نباشند ، قابل تغییر می باشند .
این تغییر تپ در محل روی بدنة ترانس صورت می گیرد . به این ترتیب با توجه به تعداد تپ و اینكه هر تپ چه مقدار تغییر ولتاژ بوجود می آورد و نیاز به چه مقدار تغییر در ولتاژ می باشد ، تب آنها را بر حسب نیاز سیستم تغییر می دهیم . مكانیزم عمل تپ به طور كلی به این صورت است كه اهرمی قادر است در جهت گردش عقربه های ساعت تعداد حلقه های سیم پیچ را كم و در خلاف آن زیاد نماید .
ترانسفورماتورهایی كه مجهز به سیستم اتوماتیك ولتاژ
( Avr = Automatic voltage regulation)
می باشند به طریق زیر تغییر تب صورت می گیرد :
الف) اتوماتیك ب) دستی و الكتریكی از اطاق فرمان
ج) دستی الكتریكی از محل د) دستی مكانیكی توسط اهرم مخصوص
هر تغییر Tab در اولیه ترانس قدرت به اندازه kv5 در ولتاژ ورودی ترانس تغییر ایجاد می كند .
ترانس فولاد از نوع تب چنجر on loud بوده یعنی در زیر بار قابل قطع و وصل كردن است .
و تب چنجر off loud در خطوط kv20 در ترانسهای نورد و فولادسازی این مجتمع كاربرد دارد .
3- ترمومترها :ا

این نشان دهنده ها ، از نوع عقربه ای بوده و برای تشخیص درجه حرارت گرمترین نقطه سیم پیچی ترانس بكار میرود . معمولاً به ازاء هر گروه سیم یك نشان دهنده بكار گرفته شده كه روی یك از فازها نصب می شود . این روش اندازه گیری بصورت غیرمستقیم است به این معنی كه غلاف ترمومتر داخل روغن بوده و دمای روغن را حس می كند، سپس توسط یك زف جریانی متناوب با جریان عبوری از سیم پیچ از كویل حرارتی عبور میكند
، لذا گرمایی متناسب با سیم پیچ ها در ترمومتر ایجاد می شود .
نشان دهنده حرارت ورغن :
این نشان دهنده نیز از نوع عقربه ای بوده و عنصر حساس آن در بالای ترانس و در حول و حوش گرمترین محل روغن نصب می شود و خود آن روی بدنه ترانس و در مجاورت ترمومترهای سیم پیچ ها نصب می گردد . نوع عنصر حساس ، اغلب مقاومت حساس به دما است .
4- نشان دهندة سطح روغن :
اگر چه رله بوخهولتز می تواند كاهش سطح روغن را نشان دهد ولی ، برای داشتن ضریب اطمینان بالاتر ، نشان دهندة سطح روغن نیز بروی منبع ذخیره ( كنسرواتور) پیش بینی می شود . ممكن است نشان دهنده بصورت دریچه شیشه ای برای دیدن سطح روغن باشد . علاوه برآن ، نشان دهنده نوع عقربه ای كه از طریق مغناطیس ، با شناور داخل منبع كنسرواتور در ارتباط است . نیز تعبیه می گردد و باید طوری نصب شود كه از سطح زمین قابل رؤیت باشد . عقربه نشان دهنده باید نمایانگر سطوح حداكثر ، حداقل و نرمال بوده و كنتاكتهایی برای آلارم نیز باید پیش بینی شده باشد
5- رله بوخهولتز :

تجهیزات الكتریكی كه داخل آنها پر از روغن است نظیر ترانسفورماتورها ، بوشینگهای آنها و ترمینال باكس مربوط به كابلها را می توان جهت محافظت از عیوب داخلی و از دست رفتن روغن آنها ، با رله بوخهولتز حفاظت كرد .
این رله كه در لوله رابط بین تانك ومنبع ذخیره نصب می شود از دو گوی شناور كه در داخل محفظه رله نصب شده اند و می توانند همراه با سطح روغن جابجا شوند ، تشكیل شده است . دو عدد كلید جیوه ای نیز با شناور همراه هستند و می توانند كنتاكتهایی را قطع یا وصل كنند رله بوخهلتز بسیار دقیق است و از آنجا كه در مراحل اولیه آغاز شدن بسیاری از مشكلات ، آلارم می دهد . این شانس را به پرسنل بهره برداری می دهد كه شرایط خطرناك را خیلی زود شناسایی كنند . و از آسیب های جدی به تجهیزات جلوگیری نمایند .
تنظیم درجه حساسیت رله بوخهولتز كاملاً تجربی است و بستگی به ترانس و رله دارد . در هر حال باید دقت داشت كه رله خیلی حساس نباشد ، زیرا اضافه بار كم و جریانهای اتصال كوتاه شدید خارجی و حتی تغییرات درجه حرارت موسمی ، سبب جریان پیدا كردن روغن می شود كه نباید رله بوخهولتز را بكار اندازد . پس از هر تریپ ترانس ، در اثر رله بوخهولتز باید گازهایی كه در محفظه رله جمع شده است را خارج نمود تا شناور آن به حالت اولیه خود بازگردد.
در ضمن باید گازهایی را كه به محفظه گاز رله خارج می كنیم ، از نظر قابلیت اشتعال مورد آزمایش قرار دهیم ، زیرا در صورتیكه ترانسفورماتور خوب تحت خلاء قرار نگرفته باشد ، هوای موجود در داخل روغن ، كم كم خارج شده و در رله جمع می گردد و می تواند سبب ظاهر شدن آلارم گردد .
همچنین ممكن است به طریقی هوا به داخل ترانسفورماتور نفوذ كرده باشد . این عمل در ترانسهایی كه روغن آنرا جدیداً عوض كرده اند بیشتر پیش می آید . با وجود اینكه رله بوخهولتز یك رله بسیار خوبی است و می تواند از آغاز پیدایش نقص آن را تشخیص دهد ، و لیكن دارای محدویت هایی نیز هست كه در ادامه ذكر می گردد .
محدودیت های رله بوخهولتز :

۱-فقط خطاهایی را تشخیص می دهد كه در سطح روغن پایین تر از رله اتفاق افتاده باشد .
2- تنظیم كلید جیوه ای را نمی توان زیاد حساس گرفت ، زیرا در این صورت لرزشهای ناشی از بهره برداری ، زلزله ، شوكهای مكانیكی در خط و حتی نشستن پرنده ها ، ممكن است اشتباهاً آنرا به كار اندازند .
3- می نیمم زمان عمل كردن آن 0.1 ثانیه است و متوسط آن 0.2 ثانیه . چنین رله ای خیلی كند به حساب می آید ، و لیكن با وجود آن ارزش این رله بسیار بالاست .
4- از نظر اقتصادی رله بوخهولتز برای ترانسهای كمتر از kva 500 بكار برده نمی شود .

6- سوپاپ اطمینان یا لوله انفجاری ( شیر فشار شكن )


در اثر اتصال كوتاه ناگهانی و یا هر حادثة دیگر در هسته و سیم پیچها كه منجر به ایجاد گاز شدید شود ، فشار داخل تانك می تواند به میزان خطرناكی افزایش یابد . برای جلوگیری از خطر انفجار تانك ، در بالای درپوش آن شیر فشار شكن نصب می گردد .
این شیزر در عرض چند میلی ثانیه عمل خواهد كرد و سبب تخلیه فشار خواهد شد . در همین موقع ، میكرو سویچی كه همراه آن است ، سبب بسته شدن مدار تریپ می گردد . پس از كاهش فشار در اثر نیروی فنر ، شیر خود به خود بسته خواهد شد .
7- رادیاتور یا مبدل حرارتی

نظر به اینكه روغن دارای خاصیت عایقی خوب و همچنین تبادل حرارتی زیاد می باشد . در ترانسفورماتورها بعنوان خنك كننده مورد استفاده قرار می گیرد . جهت تبادل حرارتی بهتر با محیط اطراف ، اصولاً روغن از طریق رادیاتور و پمپ های روغن یك سیكل بسته را طی می نماید و حین عبور از رادیاتورها توسط فن ها با محیط اطراف تبادل حرارتی انجام می دهد . لازم به توضیح است در بعضی از ترانسفورماتورهای واحدهای آبی روغن توسط كولرهای آبی ( Heat exchanger ) خنك می شود .
8- پمپ و فن ها

جهت تبادل حرارتی بهتر با محیط اطراف ، اصولاً روغن از طریق رادیاتور و پمپ های روغن یك سیكل بسته را طی می نماید و حین عبور از رادیاتورها توسط فن ها با محیط اطراف تبادل حرارتی انجام می دهد .
ترانسفورماتورهای مجتمع فولاد دارای چهار عدد فن می باشد كه در شرایط خاص ( حرارت بالا ) 2 به 2 شروع می كنند .

معمولاً در ترانس های قدرت كه مجهز به پمپ روغن می باشند ، یك نشان دهندة فولی روغن در مسیر بای پاس و به موازات مسیر پمپ های روغن نصب می شود كه در شرایط روشن بودن پمپ ها و جاری بودن روغن ، صفحه معلق آن به صورت مایل قرار می گیرد . اما به خاموش شدن پمپ و یا قطع جریان روغن – به هر دلیل دیگر – صفحه بر اثر نیروی وزن پایین آمده و بصورت قائم واقع می شود . در این حالت ، اغلب سبب بسته شدن كنتاكتی خواهد شد كه موقعیت این صفحه را در اتاق فرمان گزارش می نماید . همچنین از طریق دریچه شیشه ای ، موقعیت آن قابل رؤیت است .
10 – شیرهای نمونه برداری از روغن پایین و بالای تانك
11- شیرهای مربوط به پركردن و تخلیه روغن ترانس
12- مجرای تنفسی و سیلیكاژل مربوط به تانك اصلی و تب چنجر
منبع ذخیره روغن توسط یك یا دو مجرای تنفسی به هوای آزاد مربوط می گردد و در ورودی آن یك ظرف شیشه ای كار گذاشته می شود كه بسته به بزرگی منبع می تواند از یك یا چند قسمت تشكیل شده باشد . درون این ظرفها را با سیلیكاژل پر می كنند .
هنگامیكه بار ترانس زیاد باشد و روغن گرم شود بر اثر انبساط روغن مقداری از هوای داخل منبع ذخیره از طریق مجرای تنفسی خارج می شود . در انتهای ظرف سیلیكاژل یك مجرا وجود دارد كه در بالای آن یك پیاله زنگی شكل بصورت معكوس قرار دارد و در ته ظرف مقداری روغن ترانس ریخته می شود . به این مجموعه تله هوا (air trap) میگویند .
هوا برای خارج شدن ا زمنبع ذخیره باید از این تله بگذرد هنگامیكه روغن منقبض می شود فشار داخل منبع ذخیره كاهش می یابد . و فشار هوای بیرون بر سطح روغن داخل تله ، سبب می گردد كه سطح روغن داخل زنگ تا آنجا پائین بیاید كه هوا بتواند از آن عبور كند و پس از گذشتن از سیلیكاژل به منبع ذخیره برسد . به این ترتیب روغن، ذرات معلق در هوا را می گیرد و سیلیكاژل كه یك ماده رطوبت گیر است باعث جذب رطوبت هوا خواهد شد .
سیلیكاژل به صورت دانه های گرد كوچكی است كه در شرایط خشك ، رنگ آن آبی است و با جذب رطوبت به رنگ صورتی در خواهدآمد . وقتی حدود 75% درصد از سیلیكاژل داخل ظرف تغییر رنگ داد باید آن را تعویض نمود . سیلیكاژل صورتی شده را برای بازیافت به آزمایشگاه می فرستند سلیكاژل از پایین ظرف شروع به تغییر رنگ می كند . اگر در مواردی مشاهده شود این تغییر رنگ از بالای ظرف شروع شده است به این معنی است كه نشتی هوا وجود دارد و باید آن را برطرف نمود .
13- تابلوی كنترل
14- تابلوی مكانیزم تب چنجر
15- چرخ ها
16- پلاك مشخصات نامی 

ترانسهای قدرت T1 ,T2 (400/33KV) پست اتصالشان بصورت ستاره مثلث می باشد این بدان علت است كه اتصال شماره – مثلث در پست های فرعی و در پایان خط انتقال بكار می رود و توسط آن ولتاژ فشار قوی به متوسط یا فشار ضعیف تبدیل می شود تا به ترانس توزیع متصل گردد .
از زیان دیگر این روش این است كه چون هارمونی سوم جریان در مثلث بسته می تواند جریان یابد ، لذا جریان آن سینوسی بوده و در نتیجه ولتاژهای ثانویه سینوسی می باشند ( یعنی دارای هارمونی سوم ولتاژ نمی باشند ) .
كاربرد این اتصال :
1- پست های فرعی انتهای خط انتقال انرژی
2- تبدیل فشار قوی به فشار ضعیف
3- در مواردی كه همه مصرف كننده ها سه فاز داشته باشند .
اتصال زیگزاگ :
همانگونه كه از اسمش پیداست این اتصال در ترانس زیگزاگ استفاده شده است :
مزایای این اتصال : 1- از ثانویه ترانس قدرت در مقابل اتصال زمین حفاظت می كند .
2- نامتعادلی بار را شدیداً كاهش می دهد .
3- مانند اتصال مثلث هارمونی سوم ولتاژ را حذف می كند .
اتصال ترانس مصرف داخلی پست بصورت مثلث – ستاره می باشد : 33KV/380Vاین اتصال در سیستمهای توزیعی ( چهار سمبه ) بكار می رود كه همزمان می تواند هم مصرف كننده های سه فاز را تغذیه نماید و هم بصورت تكفاز در مصارف خانگی و روشنایی استفاده شود .

قطع و وصل ترانسفورماتورهای قدرت :
جهت قطع ترانسفورماتور بایستی ابتدا بار ترانسفورماتوری كه قرار است از مدار خارج گروه محاسبه شود . اگر امكان مانور دادن بار بر روی ترانسفورماتورهای پرالل وجود داشته باشد ، می توان پس از انجام مانور اقدام به قطع دژنكتور طرف ثانویه ترانسفورماتور نمود . بعد از آن پك ترانسفورماتور را در صورتیكه از نوع O.L.T.C باشد ، روی حالت زمان گذاشته و سپس دژكتور طرف اولیه قطع گردد .
در صورتیكه امكان مانور بار وجود نداشته باشد و یا خروج ترانسفورماتور اضطراری نباشد ، خاموشی به یكی از روزهای تعطیل یا در ساعاتی از شبانه روز كه بار خروجی حداقل داشته باشد ، موكول می گردد . عمل وصل ترانسفورماتورها عیناً عكس عملیاتی است كه در حالت قطع صورت می گیرد .

اینم آهنگ دوم

لینک دانلود آهنگ دوم من و خودم.هه هه هه هه

 

http://www.4shared.com/audio/L0LNSknG/ok_ona_sor.html

دانلود حل المسایل الکترو مغناطیس و موج چنگ

http://www.4shared.com/get/jwRMXiLl/Field_and_Wave_Electromagnetic.html

دانلود کتاب الترومغناطیس و موج چنگ

لینک دانلود کتاب الکترومغناطیس

http://www.4shared.com/file/v_7hA4Wc/chengwwwsignal2blogfacom.html

هر کی بخواد این آهنگ رو دانلود کنه ای لینکشه.البته میدونم نمیخواید

http://www.4shared.com/folder/VQwFYfoB/_online.html

 

 

 

آزمایش شماره ی ۴

 

رسم مشخصه ی بی باری و بارداری، تعیین راندمان وضریب قدرت برای مبدل فرکانس سه فاز الکترومکانیکی

تئوری:

چنانکه در بحث تئوری آزمایش شماره ی ۱ گفتیم یکی از کاربرد های موتور آسنکرون روتور سیم پیچی شده مبدل فرکانس است.

مبدل فرکانس سیستمی الکترومکانیکی است که ورودی ای از نوع سه فاز با دامنه ی و فرکانس ثابت دریافت دریافت کرده و در خروجی ولتاژی از نوع سه فاز با فرکانس متغیر (قابل تنظیم) خواهیم داشت.

در این نوع مبدل ورودی سه فاز به استاتور و خروجی سه فاز با فرکانس دلخواه از روتور دریافت می گردد. اساس کار این نوع مبدل آن است که دامنه ی ولتاژ القایی و فرکانس آن در فازهای روتور با سرعت نسبی روتور و میدان دوار استاتور متناسب است که این سرعت نسبی تا تغییر سرعت روتور تغییر خواهد کرد. لذا با چرخاندن روتور به وسیله ی محرکی با دور قابل تنظیم می توان فرکانس مطلوب را از روتور موتور آسنکرون دریافت کرد.

لذا با کوپل نمودن محرک دو حالت خواهیم داشت:

-          وقتی روتور و استاتور همجهت بچرخند

-          وقتی روتور و استاتور در خلاف جهت هم بچرخند

در حالت اول روتور فرکانس هایی زیر فرکانس نامی موتور آسنکرون و در حالت دوم فرکانس هایی بالای فرکانس نامی تولید خواهد شد. لذا برای دو حالت ذکر شده دو مشخصه ی بی باری رسم می کنیم.

توجه:

جهت تغییر مقادیر فرکانس (فرکانس های بالای فرکانس نامی و برعکس) یا باید جهت چرخش محرک را (به وسیله ی عوض کردن سر و ته سیم پیچ تحریک) عوض کرد یا جهت چرخش موتور آسنکرون را (با تغییر جای دو فاز آن) تغییر داد.

پس از آن در یک فرکانس مشخص (فرکانس نامی موتور) از مبدل فرکانس بار خواهیم کشید و راندمان و ضریب قدرت را طبق آنچه در آزمایش شماره ی ۱ دیدیم محاسبه خواهیم کرد.

برای تعیین راندمان می توان از رابطه ی زیر استفاده نمود:

باید توجه داشت که این رابطه چندان دقیق نیست چراکه تلفات مکانیکی موتور دی سی در آن لحاظ نشده است.

برای محاسبه ی P_out در موتور دی سی، از رابطه ی زیر استفاده می کنیم:

که در آن P_cu مجموع تلفات سیم پیچ های آرمیچر و سری را نشان می دهد.

توجه:

قبل از انجام آزمایش مبدل فرکانس با اعمال ولتاژ سه فاز به استاتور در حالیکه محرک خاموش است (N_r=0) ولتاژ خروجی روتور را اندازه می گیریم تا نسبت تبدیل ترانسی که به وسیله ی ماشین آسنکرون ساخته ایم بدست آید. (چنانکه می دانیم وقتی روتور ماشین آسنکرون ثابت است مشابه یک ترانس عمل خواهد کرد)

شرح آزمایش:

پس از شناسایی موتور آسنکرون روتور سیم پیچی شده، داده های پلاک را یادداشت نموده سپس مدار را مطابق شکل ۱ می بندیم.

شکل 1

توجه:

در مدار موتور آسنکرون در صورت امکان از واتمتر سه فاز استفاده کنید.

نکته:

با توجه به اینکه در موتور تحریک شانت با قطع شدن سیم پیچ تحریک موتور به شدت دور می گیرد می توان از موتور سری نیز در این آزمایش استفاده کرد. (در موتور سری کافیست سیم پیچ تحریک سری با آرمیچر سری شده باشد و منبع ولتاژ متغیر به دو سر آنها وصل گردد و نیازی به رئوستا نیست در این حالت برای تغییر دور می توان جای دو سر سیم پیچ آرمیچر و یا تحریک را عوض کرد)

داده های پلاک موتور روتور سیم بندی شده[1]:

f = 50Hz

n = 1500 tr/mn

V = 220/380 (=380Y)

Pn = 3KW

IS = 14.7/8.5 A

Ur = 128V

Ir = 41.4A

پس از بستن مدار بالا همانطور که گفته شد ابتدا ولتاژی سه فاز به استاتور اعمال می کنیم و ولتاژ خروجی را نیز اندازه می گیریم. حاصل تقسیم ولتاژ استاتور به روتور نسبت تبدیل ترانس خواهد بود.

با اعمال 154V از طریق ترانس به استاتور ولتاژ 54V در خروجی روتور مشاهده شد. (با توجه به اینکه روتور مدار باز است و نمی چرخد، فرکانس خروجی روتور در این حالت 50Hz اندازه گیری شد)

154 : 54

جهت انجام آزمایش بی باری ولتاژ تغذیه استاتور موتور آسنکرون را با افزایش می دهیم تا به ولتاژ پلاک برسیم. سپس در حالیکه هنوز کلید های سه فاز بار را وصل نکرده ایم ولتاژ محرک را وصل می کنیم تا روتور به چرخش در آید (ولتاژ استاتور ثابت فرض می شود). با اندازه گیری فرکانس روتور حالت چرخش روتور و استاتور را نسبت به هم تشخیص می دهیم. (اگر فرکانس روتور مقداری پایین تر از فرکاس نامی موتور آسنکرون بود روتور و استاتور همجهت می چرخند و اگر بالاتر از فرکانس نامی موتور آسنکرون بود خلاف جهت می چرخند).

(روش دیگر این است که ابتدا جهت چرخش روتور را با راه اندازی موتور القایی در حالت موتوری با اتصال کوتاه کردن سه سر استاتور آن بدست آوریم، روتور در جهت میدان سنکرون می چرخد[2])

سپس در هر حالت، دور روتور را افزایش می دهیم‌ (با تغییر ولتاژ مدار تحریک محرک و رئوستای مدار تحریک) و در هر دور، ولتاژ روتور، فرکانس و سرعت روتور را در جدول ۴-۱ الف و ب یاد‌داشت می نماییم.

جهت بارکشی از مبدل فرکانس ولتاژ بار را روی یک ولتاژ ثابت تنظیم کرده و دریک فرکانس مشخص که با تنظیم دور موتور محرک به آن می رسیم، در ولتاژ ثابت استاتور، تا زمانی که جریان هر فاز روتور به جریان داده های پلاک برسد، پله های بار را افزایش می دهیم و جدول ۴-۲ را کامل می کنیم.

توجه:

چنانچه در هنگام کار با واتمتر سه فاز متوجه شدیم در جهت عکس حرکت می کند، جای دو سر سیم‌پیچ جریان آن را با هم عوض می کنیم.

f (Hz)	67	69	71	73	76	80	83
nr (rpm)	516	568	635	675	763	888	1000
Vr	54	54	54	54	54	54	54

جدول ۴-۱ الف، فرکانس های بالاتر از فرکانس نامی

f (Hz)	40	33	30	26	24	22
nr (rpm)	325	511	553	711	779	905
Vr	54	54	54	54	54	54

جدول ۴-۱ ب، فرکانس های پایین تر از فرکانس نامی

VinDC	IinDC	VinS	IinS	PinS	VoutR	IoutR	fout
163.9	1.46	154	1.27	187	86.5	.12	80.2
163.6	1.52	154	1.28	186	86	.24	80.2
163.4	1.58	154	1.3	186	85.7	.36	80.2
163.2	1.66	154	1.324	185.7	85.3	.64	80.2
163.2	1.73	154	1.34	185.9	85.1	.7	80.2
163.2	1.79	154	1.37	185.9	84.7	.72	80.2

جدول۴-۲-۱،‌ در فرکانس ثابت و بالاتر از فرکانس نامی (80Hz)

VinDC	IinDC	VinS	IinS	PinS	VoutR	IoutR	fout
43.7	1.27	154	1.23	184.5	27	.01	25.8
43.8	1.22	154	1.23	184.6	27.5	.06	25.8
40	1.17	154	1.23	183.6	26.9	.13	25.8
37.6	1.09	154	1.24	183.3	27.2	.19	25.8
36.5	1.03	154	1.24	184.9	27.1	.23	25.8
34.3	.95	154	1.25	185	27.1	.32	25.8
32.1	.86	154	1.26	186.3	27.5	.33	25.8
30.8	.78	154	1.26	186.2	27	.36	25.8
27.8	.7	154	1.27	186.3	27.1	.41	25.8

جدول۴-۲-۲،‌ در فرکانس ثابت و پایین تر از فرکانس نامی

نکته:

اگر پس از پایان این آزمایش محرک را قطع کنیم روتور به چرخش خود ادامه می دهد، علت این است که بار اعمالی به روتور مانند یک مقاومت عمل کرده و سرعت روتور را می توان با افزایش یا کاهش بار، زیاد یا کم کرد.

 

نمودار:

رسم مشخصه ی بی باری در دو حالت (جداول ۴-۱ الف و ب)، رسم مشخصه ی بارداری (جدول ۴-۲)، محاسبه‌ی راندمان و ضریب قدرت (جدول ۴-۲ و آزمایش شماره ی ۱ و روابط ۱۳-۱ و ۱۵)

شکل 2- تغییرات فرکانس نسبت به دور در فرکانس های بالاتر از فرکانس نامی

 

شکل 3- تغییرات فرکانس نسبت به دور در فرکانس های پایین تر از فرکانس نامی

شکل 4- تغییرات بازده بر حسب بار در فرکانس ۸۰ هرتز

شکل 5- تغییرات ضریب توان ورودی مبدل القایی بر حسب جریان بار در فرکانس ۸۰ هرتز

شکل 6- تغییرات بازده نسبت به بار در فرکانس ۲۵ هرتز

شکل 7- تغییرات ضریب قدرت نسبت به بازده در فرکانس ۲۵ هرتز

 

---

[1] Wound rotor

[2]اما اگر روتور را به شبکه ی سه فاز وصل کنیم و استاتور را اتصال کوتاه نماییم، روتور در جهت عکس میدان شروع به چرخش می کند.

آزمایش شماره ی ۳

رسم مشخصه ی مکانیکی T=f(N) و تعیین ضریب قدرت (PF) و راندمان ، برای موتور آسنکرون روتور قفسی (روش مستقیم)

تئوری:

در مورد موتور های آسنکرون در آزمایش شماره‌ی ۱ به طور مفصل توضیح داده شد و ذکر گردید که در آن آزمایش از روش غیر مستقیم (فرمولی) راندمان موتور و مشخصه ی مکانیکی را بدست می آوریم لیکن در این آزمایش از روش مستقیم این کار را انجام خواهیم داد و مقایسه ی نتایج را بر عهده ی دانشجویان قرار می دهیم (مهم!)

روش مستقیم عبارت است از استفاده از یک ژنراتور خط کش دار که برای اندازه گیری گشتاور موتور از آن استفاده خواهیم کرد، محور این ژنراتور با محور موتور سنکرون کوپل شده و در بارهای مختلف خط‌کش ژنراتور را قرائت می کنیم. از رابطه ی T=mgd مقدار گشتاور را در آن بار و سرعت بدست خواهیم آورد.

جهت تعیین راندمان هم (با داشتن T) از رابطه ی ۱۵ در آزمایش یک استفاده خواهیم کرد.

شرح آزمایش:

پس از شناسایی موتور آسنکرون روتور قفسی و یادداشت نمودن داده های پلاک آن:

مدار را به صورت شکل زیر می بندیم:

شکل 1- بارداری موتور آسنکرون

توجه:

در صورت امکان از واتمتر سه فاز استفاده کنید.

ابتدا منبع سه فاز را روی 380V تنظیم می‌کنیم. سپس آنرا به موتور وصل کرده و چنانچه جهت حرکت کردن خط‌کش صحیح بود (به اصطلاح خط‌حرکت کرد) تحریک ژنراتور را وصل می کنیم. (اگر خط‌کش حرکت نکرد جای دوفاز موتور را عوض کنید)

ولتاژ DC ثابت بوده و در حالی که ولتاژ را با توجه به ولتمتر روی منبع سه فاز ثابت نگاه داشته ایم پله پله بار را اضافه می کنیم تا به جریان نامی هر کلاف استاتور (داده های پلاک) برسیم. اما در این آزمایش واتمتر سه فاز محدودیت جریان دارد لذا بایستی جریان را از جریان مجاز واتمتر بیشتر نکنیم.

جدول ۳-۱:

N (r.p.m)
d (cm)
P (w)
I (A)

نمودار:

رسم مشخصه ی مکانیکی T=f(N) بر اساس جدول فوق.

نتایج:

(نمودار مربوطه در آزمایش شماره ی یک به هر دو روش مستقیم و غیر مستقیم رسم شد)

از ماشین 2

آزمایش شماره ی ۲

انجام آزمایش های بی باری، اتصال کوتاه (روتور قفل شده) موتور آسنکرون روتور سیم پیچی شده و تعیین ثابت های مدار معادل تکفاز IEEE موتور، مشخصه ی مکانیکی T=f(N)، تعیین راندمان (به روش غیر مستقیم) و تعیین ضریب قدرت

تئوری:

تمام مطالبی که در مورد آزمایش شماره ی یک ذکر گردید در این موتور نیز صادق است اما با توجه به مشخصه ی مکانیکی متور آسنکرون که در درس ماشین های الکتریکی II مطالعه نمودیم، در این نوع موتور به دلیل آنکه روتور از نوع سیم پیچی شده است (برخلاف روتور قفسی)، با افزایش مقاومت روتور گشتاور راه اندازی افزایش می یابد و از طرف دیگر جریان راه اندازی کاهش پیدا خواهد کرد. بنابراین چون بهترین حالت برای کار دائم موتور کوچک ساختن مقاومت روتور است از طریق یک مقاومت خارجی این امکان را برای روتور فراهم خواهیم کرد.

ابتدا سه سر روتور را که به حالت ستاره سیم پیچی شده (از داخل) به مقاومت راه انداز که مقاومتی متغیر است وصل می کنیم.

در لحظه ی شروع به کار موتور مقاومت حداکثر مقدار خود را دارد و پس از آنکه موتور راه اندازی شد مقاومت را به مقدار کمینه ی آن تغییر می دهیم تا موتور در حالت کار دائم قرار گیرد.

نکته ی دیگر آن است که جهت به دست آوردن مقاومت اهمی یک فاز روتور همانن آزمایش DC برای تعیین R_S عمل خواهیم کرد.

شرح آزمایش:

پس از شناسایی موتور آسنکرون روتور سیم پیچی شده (۶ ترمینال استاتور و ۳ ترمینال روتور) و نوشتن داده های پلاک موتور و مقایسه ی آن با داده های پلاک موتور روتور قفسی مدار مقابل شکل زیر را که بر اساس اتصال 380Y است، می بندیم:

 

f = 50Hz

n = 1500 tr/mn

V = 220/380

Pn = 3KW

IS = 14.7/8.5 A

Ur = 128V

Ir = 41.4A

 

شکل 1

توجه:

واتمتر را به صورت واتمتر سه فاز می بندیم (بر خلاف شکل)

در ضمن اتصال این ماشین از نوع مثلث است بنابراین ترمینال های U1,V1,W1 را به سه فاز و ترمینال های U2,V2,W2 را به هم وصل می کنیم.

پس از بستن مدار طبق آنچه در آزمایش شماره ی یک انجام دادیم رفتار خواهیم کرد با این تفاوت که آزمایش DC را برای محاسبه ی مقاومت یک فاز روتور نیز انجام می دهیم و چون اتصال روتور ستاره است مقدار بدست آمده را بر ۲ تقسیم می کنیم.

نمودار:

برای رسم نمودار به گشتاور بر حسب سرعت به آزمایش ۱ مراجعه کنید.

نتایج:

BRT
V		I		P
83V		5.67A		517W
NLT					S≪
V	I		P		n
399V	4.14A		1653W		1489rpm

NLT			S=0
V	I	P	n
399V	3.81A	1580W	1500rpm

 

Pin	Iin	VO	IO	N	Cos ϕ
541	3.84	221	.95	1485	.25
750	3.85	218	1.94	1480	.28
916	3.89	214	2.85	1473	.34
1104	4	211	3.75	1468	.4
1290	4.14	207	4.64	1464	.46
1460	4.26	203	5.44	1458	.51

 

مقاومت سیم پیچ ها به وسیله ی اهمتر به صورت زیر اندازه گیری شد:

پارامتر های مدار معادل به صورت زیر محاسبه می شوند:

 

شکل 2- نمودار گشتاور سرعت ماشین روتور سیم پیچی شده (روش غیر مستقیم)

شکل 3- نمودار تغییرات بازده بر حسب سرعت

شکل 4- تغییرات ضریب قدرت بر حسب سرعت

شکل 5- تغییرات ضریب قدرت بر حسب بار

 

شکل 6- ترمینال های موتور القایی روتور سیم بندی شده

شکل 7- موتور DC  کوپل شده با موتور القایی سیم بندی شده