مقدمه
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[1] 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. (( طراحی ماشینهای الکتریکی، جورج سالیوان، ترجمه ذبیع الله نسخ ، انتشارات صدای آزاد 1382))
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.
بیان ویژگیها – دلیل استفاده– قسمتهای تشکیل دهنده – انواع روتور– رنج قدرت – جنس هسته – روشهای خنک سازی و ....
اصول کار ژنراتور سنکرون
چگونگی القای ولتاژ[2]در یک هادی - سیم پیچ با گام کسری – سیم پیچهای گسترده – سیم پیچهای دو طبقه
تاثیر نوع سیم پیچی بر هارمونیکهای مزاحم
مدار معادل ماشین سنکرون[3]
منحنی های بی باری و اتصال کوتاه - چگونگی محاسبه پارامترهای مدل ماشین سنکرون –دیاگرام برداری ماشین سنکرون در شرایط مختلف کاری
انواع سیستمهای تحریک
سیستمهای دینامیک[4] – سیستمهای استاتیک – سیستمهای اتو پیلوت[5]
بررسی عکس العمل آرمیچر[6]
تحت بار پسفاز - تحت بار پیشفاز
رگولاسیون[7] ولتاژ
روش امپدانس سنکرون – روش آمپردور – روش پوتیه
پخش توان در ژنراتور[8] سنکرون
انواع تلفات - راندمان
موازی کردن ژنراتورهای سنکرون
شرایط موازی کردن – ژنراتور موازی با شبکه – تقسیم بار بین دو ژنراتور موازی
برخی مشخصه های ژنراتور سنکرون
نسبت اتصال کوتاه - منحنی قابلیت ژنراتور
موتور سنکرون
مقدمه : ساختمان – موارد کاربرد - مزایا و معایب
نحوه کارکردموتور سنکرون
بررسی مکانیزم کارکرد موتور سنکرون – روشهای راه اندازی
مدل موتور سنکرون
دیاگرام برداری موتور تحت شرایط مختلف بار و تحریکهای متفاوت – منحنی های وی
پخش توان در یک موتور سنکرون
تلفات و راندمان
کندانسور سنکرون
ماشین های قطب برجسته
خصوصیات – کاربرد
مدار معادل ماشینهای قطب برجسته
تئوری دو محوری بلندل
توان انتقالی در ماشین قطب برجسته
روابط توان – منحنی توان
تحلیل شرایط کاری ماشین قطب برجسته
روش ترسیمی – روش محاسباتی
نیروی محرکه و شار ناشی از عکس العمل آرمیچر در ماشینهای قطب برجسته
تعیین مقادیر پارامترهای ماشین سنکرون قطب برجسته
روش آزمایشهای مدار باز و اتصال کوتاه – روش لغزش – روش موتور رلوکتانسی – روش ماکزیموم جریان پسفاز ((• طراحی جامع ماشینهای الکتریکی نویسنده : آ.ک. ساونی مترجم : حمید لسانی، انتشارات دانش و فن، 1361 ))
حالتهای گذرا در ماشین سنکرون
اتصال کوتاه سه فاز و تکفاز- مدلهای مداری گذرا و تند گذر
بررسی پایداری موتور سنکرون
پایداری استاتیک و دینامیک - معیار سطوح برابر- معادله تاب )
مبانی ماشینهای الکتریکی جریان مستقیم
وسایل تبدیل انرژی الکترومکانیکی گردان را ماشینهای الکتریکی می گویند.
طبقه بندی ماشینهای الکتریکی
ماشینهای الکتریکی به دو طریق دسته بندی می شوند:
1- از نظر نوع جریان الکتریکی
الف- ماشینهای الکتریکی جریان مستقیم
ب- ماشینهای الکتریکی جریان متناوب
2- از نظر نوع تبدیل انرژی
الف- مولدهای الکتریکی که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند
ب- موتورهای الکتریکی که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند
به طور کلی ماشینهای الکتریکی جزء وسایل تبدیل انرژی غیر خطی هستند یعنی هر تغییر در ورودی همیشه به یک نسبت در خروجی ظاهر نمی شود.
ساده جریان مستقیم
یک مولد ساده جریان مستقیم از چهار قسمت اصلی زیر تشکیل شده است
1- قطبهای مغناطیسی: که وظیفه ایجاد میدان مغناطیسی مولد را بعهده دارد و می تواند بصورت آهنربای دائم و یا آهنربای الکتریکی باشد
2- هادیها: برای ایجاد ولتاژ القایی به کار گرفته میشود
3- کموتاتور: 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.
4- جاروبک: 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 زیر ممکن می شود:
1- جهت 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
تغییر جهت گردش در موتور ساده [9]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 ماشین های جریان مستقیم
اجزاء تشکیل دهنده ماشینهای جریان مستقیم را میتوان به صورت زیر دسته بندی کرد:
1- قسمت ساکن شامل قطبها و بدنه
2- قسمت گردان (آرمیچر)[10]
3- مجموعه جاروبک و جاروبک نگهدارها
هر کدام از قسمتهای فوق بطور خلاصه توضیح داده می شود