• بازدید : 49 views
  • بدون نظر
این فایل در ۳۸صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

ماشين DC  داراي قابليت انعطاف زيادي است و ميتوان با اتصالات مختلف مدتر تحريك آن به مشخصه هاي گوناگون گشتاور و سرعت و ولتاژ جريان دست يافت.
از ماشينهاي dc مي توانيم به صورت موتور يا ژنراتور بهره برداري كرد. اما امروزه براي ايجاد برق dc از سيستمهاي يكسو ساز الكترونيك قدرت استفاده مي شود لذا ژنراتورهاي dc رفته رفته جاي خود را در صنعت از دست مي دهند. در حاليكه موتورهاي dc به خاطر امكان كنترل سرعت خوب كاربرد فراواني دارند
قسمت متحرك ودوار به نام رتور
 
ب) قسمت ساكن به نام استاتور
  
بين اين دو قسمت ،شكاف هوايي وجود دارد .
استاتو و رتور از مواد فرومغناطيسي ساخته مي‌شوند تا چگالي شار بيشتر گردد و در نتيجه اندازه و حجم ماشين كمتر شود.
نكته: اگر شار در رتور و استاتور متغير با زمان باشد ،هسته اهني لايه‌به‌لايه ساخته مي‌شود تا جريان گردابي كاهش يابد.
در بسياري از ماشينها محيط داخلي استاتور و محيط بيروني رتور حاوي شيارهاي متعددي است كه داخل آنها هادي‌ها جاسازي ميشوند، اين هاديها بهم وصل مي شوند و سيم پيچي حاصل مي شود.به سيم پيچي هايي كه در آنها ولتاژ القا مي شود ،سيم پيچي آرميچر اطلاق مي گردد. به سيم پيچ هايسي كه ار آنها جريان ميگذرد تا ميدان مغناطيسي و شار اصلي را پديد آورند، سيم پيچ تحريك يا سيم پيچ ميدان گفته مي شود.
سيم پيچ آرميچر تامين كننده تمام قدرتي است كه تبديل شده و يا انتقال مي يابد. قدرت نامي سيم پيچ آرميچر،‌هم در ماشين هاي DC و هم در ماشين هاي AC فقط با جريان متناوب كارمي كند
۱-   ماشين جريان مستقيم
۲-  ماشين القايي
۳-  ماشين سنكرون
ماشين جريان مستقيم   :(DC)
 
در ماشينهاي DCسيم پيچ تحريك بر روي استاتور قرار دارد و رتور حاوي سيم پيچ آرميچير است. از سيم پيچي تحريك جريان DC مي گذرد تا شار درون ماشين شكل گيرد.
ولتاژ القا شده در سيم پيچي آرميچر يك ولتلژ متناوب است براي يكسو كردن ولتاژ متناوب در پايانه رتور  از كموتاتور و جاروبك استفاده مي شود. استاتور مي تواند بگونه اي باشد كه سيم پيچ تحريك بيش از دو قطب ايجاد نمايد.
نكته: مي توان يك ماشين DC را معادل يك ماشين AC دانست كه يكسو كننده مكانيكي به آن اضافه شده است.سيم پسچ تحريك فقط يك ميدان مغناطيسي براي ما ايجاد ميكند
۱- ژنراتورهاي  ( مولد ) DC
۲- موتورهاي DC

انواع ژنراتورهاي DC :
۱-مولد DC  با تحريك جداگانه : 
 سيم پيچ ميدان اين ژنراتور به وسيله يك منبع ولتاژ مستقل تحريك ميشود.
اين ژنراتور هنگاميكه يك حوزه وسيعي از تغييرات ولتاژ خروجي مورد نياز باشد استفاده ميشود.
كاربرد : بدليل قابليت تنظيم ولتاژ در محدوده وسيع در تنظيم دور موتورها وتحريك مولدهاي بزرگ در نيروگاهها مورد استفاده قرار ميگيرد.
۲-مولد شنت :
سيم پيچ ميدان با سيم پيچ آرميچر موازي بسته ميشودو به همين دليل به آن سيم پيچ شنت يا موازي ميگويند. تعداد حلقه هاي سيم پيچ شنت بسيار زياد است و جريان اين سيم پيچ كم حدود ۵ درصد جريان اسمي آرميچر ميباشد. ( جريان بايد كم باشد تا در جريان اصلي اثر كمي بگذارد.)
كاربرد: از اين مولد  در شارژ باطري ها و تامين برق روشنايي اضطراري و تغذيه سيم پيچ مولد هاي نيروگاهي استفاده مي شود.
۳- مولد سري: كه سيم پيچ ميدان (سيم پيچ سري تحريك) با سيم پيچ آرميچر سري بسته مي شود. سيم پيچ سري داراي تعداد حلقه هاي كمتر بوده ولي جريان عبوري آن نسبتاُ زياد است.(زيرا جريان آن همان جريان اصلي است) تا معادل mmf سيم پيچ شنت توليد شود.
كاربرد مولد سري :
  بدليل داشتن گشتاور راه اندازي زياد در وسايل حمل و نقل مانند مترو و جرثتقيلهاي برقي استفاده ميشود.
۴-مولد كمپوند :
اگر از هر دو سيم پيچ شنت وسري جهت تحديك مولد استفاده شود، مولد DC  يا كمپوند ميگويند ، كه داراي دو نوع كمپوند اضافي و نقصاني ميباشند.
كمپوند اضافي : 
اگر نيرو محركه مغناطيسي سيم پيچ سري ، نيرو محركه مغناطيسي سيم پيچ شنت را تحريك كند، مولد كمپوند اضافي گويند. كه داراي دو نوع شنت بلند و شنت كوتاه ميباشد
مولد كمپوند اضافي بسته به تعداد دورهاي سيم پيچ سري ميتواند يكي از سه حالت زير باشد :
الف) فوق كمپوند : (تعداد دهر سيم پيچ سري زياد است) در مواردي استفاده ميشود كه بايستي ولتاژ بار ثابت باشد. ولي به علت وجود فاصله بين مولد و مصرف كننده در سيمها افت ولتاژ به وجود مي آيد. در اين حالت افزايش ولتاژ خروجي مولد، افت ولتاژ خط را جبران ميكند و به مصرف كننده ولتاژ ثابت ميرسد.
ب)تخت : نيروي محركه مغناطيسي سيم پيچ سري و موازي با هم برابر بوده و جايي استفاده ميشود كه نياز به ولتاژ ثابتي باشدو فاصله بين مولد و مصرف كننده كم باشد 
ج)زير كمپوند : اثر آمپر دور سيم پيچ سري ناچيز مي باشد(ـبه علت تعداد دور كم سيم پيچ سري) و در تحريك مولد هاي نيروگاهي نقش موثري دراد
كمپوند نقصاني : 
كمپوند نقصاني هنگامي كه شار سيم پيچ سري باعث كاهش و نقصان اثر شار سيم پيچ شنت شود و در  جوشكاري قوس الكتريكي استفاده مي شود.
تذكر : كمپوند نقصاني و كمپوند اضافي داراي دو نوع شنت بلن و شنت كوتاه مي باشند
كه اگر سيم پيچ سري با سيم پيچ ارميچر با هم سري بسته شوند شنت بلند گفته و اگر سيم پيچ شنت با سيم پيچ ارميچر موازي قرار گيرد شنت كوتاه مي گويند
امروزه ماشين هاي الكتريكي نقش اساسي در صنعت ايفا مي كنند و بنابراين به عنوان يكي از دروس مهم مهندسي برق در دانشگاه هاي دنيا مطرح مي باشند.
  متاسفانه بيشتر دانشجويان مهندسي برق به دليل استفاده از فقط يك مرجع براي اين درس و ديد تك بعدي به ماشين هاي الكتريكي كه همان ديد مداري محض(KVL وKCL) است؛ همواره داراي ضعف اساسي در اين درس مي باشند.اولين ماشين هاي الكتريكي دوار كه يك دانشجوي مهندسي برق با آنها آشنا مي شود ماشين هاي DC هستند؛. لذا زير بناي فهم دانشجويان از اصول اساسي ماشين هاي الكتريكي گردان در همين نوع ماشين ها شكل مي گيرد و چه بسا در صورت عدم فهم مناسب ماشين هاي DC ،دانشجو با ساير ماشين هاي دواري كه بعداً با آنها مواجه مي شود(نظير موتور هاي القايي سه فاز،ژنراتور هاي سنكرون سه فاز،موتور هاي القايي تك فاز و ماشين هاي مخصوص)قطعاً دچار اشكال مي گردد و نخواهد توانست ديد مهندسي خوبي  را  نسبت به ماشين هاي الكتريكي ،پيدا كند.
    من با توجه به مطالعه تعداد زيادي كتاب راجع به ماشين هاي الكتريكي و چند ترم تدريس اين درس (به صورت TA  در خدمت چند تن از اساتيد محترم دانشكده برق دانشگاه صنعتي شريف) 
توانستم ضعف دانشجويان را در اين درس ريشه يابي كنم ؛كه همان طور در بالا اشاره شد  نگاه يك چشمي به ماشين هاي الكتريكي به عنوان مدار هاي الكتريكي است.در حالي كه مي دانيم موتور ها و ژنراتور هاي الكتريكي به عنوان مبدل انرژي الكتريكي به مكانيكي و بالعكس هستند و اين تبديل انرژي تنها در سايه پديده هاي الكترو مغناطيسي صورت خواهد گرفت.از همين بيان مي توان نتيجه گرفت كه روشي كه ماشين هاي الكتريكي را مورد تجزيه و تحليل قرار مي دهيم تركيبي از سه ديدگاه زير است:
۱)ديدگاه الكترومغناطيسي:محاسبات mmf و نيروهاي الكترومغناطيسي و ميدان هاي مغناطيسي. 
۲)ديدگاه مكانيكي:محاسبات گشتاور-سرعت و اعمال فرم زاويه اي قانون دوم نيوتن براي تجزيه و تحليل حالت هاي گذراي ماشين هاي DC  به صورت معادله ديفرانسيل معمولي رسته دوم
۳)ديدگاه مداري:به دست آوردن مدار معادل الكتريكي ماشين هاي الكتريكي ومحاسبات ولتاژ و جريان پايانه اي ژنراتورها و  جرياني كه موتور از شبكه DC ياAC مي كشدو مثلاً ضريب قدرت ورودي يك موتور AC كه گفتيم اين تنها ديدگاه دانشجويان نسبت به ماشين هاي الكتريكي است. 
  كتابي كه پيش رو داريد در ۸ فصل و از سه ديدگاه فوق به سبك استدلالي دقيق ماشين هاي DC را تجزيه و تحليل مي كند. با توجه به اين موضوع كه  گرايش اصلي من مخابرات ميدان (الكترومغناطيس) مي باشد لذا سعي كردم ديدگاه الكترومغناطيسي روشني از ماشين هاي DC ارائه دهم اين موضوع در سرتاسر اين كتاب به چشم مي خورد (مثلاً در فصل پنجم اثبات دقيق الكترومغناطيسي اين حقيقت كه توزيع mmf روتور يك ماشين DC يك شكل موج شبه مثلثي است آورده شده است كه در هيچ يك از مراجع معتبر درس ماشين هاي الكتريكي مطرح نشده است).
  مهم ترين نكته برجسته اين كتاب زبان ساده به كار گرفته شده و تعدد شكل هاي واضح در آن  است اما در عين حال سعي شده كليه مطالب درسي مربوطه به طور كامل پوشش داده شوند.همچنين در اين كتاب سيم پيچي موجي يك ژنراتور DC و شكل موج ولتاژ توليدي آن در فصل سوم تجزيه و تحليل شده كه اين مساله هميشه به عنوان يك مساله بي جواب در كلاس هاي درس دانشكده برق بين دانشجويان تيزبين مطرح بود و در هيچ يك از مراجع درس ماشين بدان اشاره اي نشده است(فقط به ذكر فرمول تعداد مسير هاي موازي جريان برابر ۲ است بسنده كرده اند).حال من به كمك نرم افزار Mechanical Desktop روتور ۱۸ شياري با سيم پيچي موجي را ۵ درجه،۵درجه چرخانده ام و ولتاژ پايانه اي آن را به صورت تابعي از زمان درآوردم.

ماشين هاي الكتريكي سازه هاي مركبي هستند كه از جهت انتقال حرارت پيچيده به نظر مي رسند. از سوي ديگر تحليل حرارتي در بخشهاي مختلف يك ماشين الكتريكي خصوصاً عايق هاي آن حائز اهميت بسيار است زيرا افزايش درجه حرارت يكي از عوامل محدود كننده طراحي موتور است. در اين مقاله با استفاده از روشهاي كلاسيك انتقال حرارت و تشابه حرارتي ، شبكه ، حرارتي يك الكتروموتور آسنكرون ترسيم و حل گرديده و با وجود منابع تلفات حرارتي موتور (تلفات مسي و آهني) توزيع دما در مقاطع مختلف يك موتور الكتريكي بدست آمده است.





ماشينهاي الكتريكي جريان مستقيم 
وسايل تبديل انرژي الكترومكانيكي گردان را ماشينهاي الكتريكي مي گويند.
طبقه بندي ماشينهاي الكتريكي
ماشينهاي الكتريكي به دو طريق دسته بندي مي شوند:
از نظر نوع جريان الكتريكي
الف- ماشينهاي الكتريكي جريان مستقيم
ب- ماشينهاي الكتريكي جريان متناوب
از نظر نوع تبديل انرژي
الف- مولدهاي الكتريكي كه انرژي مكانيكي را به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند
ب- موتورهاي الكتريكي كه انرژي الكتريكي را به انرژي مكانيكي تبديل مي كنند
به طور كلي ماشينهاي الكتريكي جزء وسايل تبديل انرژي غير خطي هستند يعني هر تغيير در ورودي هميشه به يك نسبت در خروجي ظاهر نمي شود.
مولد ساده جريان مستقيم 
يك مولد ساده جريان مستقيم از چهار قسمت اصلي زير تشكيل شده است

۱- قطبهاي مغناطيسي: كه وظيفه ايجاد ميدان مغناطيسي مولد را بعهده دارد و مي تواند بصورت آهنرباي دائم و يا آهنرباي الكتريكي باشد
۲- هاديها: براي ايجاد ولتاژ القايي به كار گرفته ميشود
۳- كموتاتور: در ساده ترين حالت از دو نيم استوانه مسي كه توسط ميكا نسبت به يكديگر عايق شده اند تشكيل مي گردد، وظيفه يك طرفه كردن ولتاژ و جريان القايي را در خارج از مولد بعهده دارد.
۴- جاروبك: جهت انتقال جريان الكتريكي از هاديها به مصرف كننده استفاده ميشود شكل زير مولد ساده جريان مستقيم را نشان ميدهد.
طرز كار مولد ساده جريان مستقيم: با حركت هاديها در فضاي ما بين قطبها باعث ميشود ميدان مغناطيسي توسط هاديها قطع ميشود بدين ترتيب مطابق پديده القاء در هاديها ولتاژ القاء ميشود.ابتدا و انتهاي هر كلاف به يك نيم استوانه مسي يا يك تيغه كوموتاتور وصل ميشود روي تيغه هاي كوموتاتور دو عدد جاروبك بطور ثابت قرار داشته و با حركت هاديها تيغه هاي كموتاتور زير جاروبك مي لغزند، بدين ترتيب در ژنراتورهاي جريان مستقيم از طريق كوموتاتور ولتاژ القاء شده طوري به جاروبكها منتقل مي شود كه هميشه يكي از جاروبكها داراي پلاريته مثبت و ديگري داراي پلاريته منفي است. شكل موج ولتاژ القاء شده در اين مولد ساده بصورت زير مي باشد.
براي افزايش سطح ولتاژ القاء شده و بهبود يكسوسازي بمنظور داشتن ولتاژ با دامنه ثابت بايد تعداد كلافها را افزايش داد و كلافها را به كمك تيغه هاي كوموتاتور سري كنيم.
چگونگي تغيير پلاريته ولتاژ القايي در مولد ساده
در مولد جريان مستقيم تغيير پلاريته ولتاژ خروجي عملاٌ در صورت ايجاد يكي از دو حالت زير ممكن مي شود:
۱- جهت چرخش آرميچر عوض شود
۲- جهت جريان در سيم پيچ قطبها تغيير كند در صورتيكه قطبها از نوع مغناطيس دائم نباشد
چگونگي تغيير دامنه ولتاژ القايي در مولد ساده
براي افزايش دامنه ولتاژ القا شده دو روش ممكن است:
۱- افزايش سرعت چرخش آرميچر كه باعث افزايش ولتاژ بصورت خطي مي شود
۲- افزايش جريان تحريك كه باعث افزايش ولتاژ مولد بصورت غير خطي مي شود
موتور ساده جريان مستقيم
موتور ساده از نظر ساختماني مانند مولد ساده جريان مستقيم مي باشد فقط نحوه كار آن با مولد ساده جريان مستقيم تفاوت دارد. در موتور ساده هاديها از طريق كوموتاتور و جاروبكها به يك منبع جريان مستقيم متصل مي شود در اينصورت جرياني از هاديها عبور كرده و در نتيجه مطابق نيروي لورنس به هاديها نيروي وارد ميشود و آنها به حركت در مي آيد.
نحوه ايجاد نيرو و گشتاور در موتور ساده: در صورتيكه از يك كلاف تك حلقه كه بين قطبهاي يك مغناطيس قرار دارد جريان الكتريكي عبور كند مطابق شكل به بازوي سمت راست نيروي به سمت بالا و به بازوي سمت چپ نيروي بسمت پايين وارد مي شود با وارد شدن دو نيروي مختلف الجهت به دو طرف كلاف طبيعي است كه كلاف حول محورش شروع به دوران خواهد نمود يعني وارد آمدن زوج نيرو موجب ايجاد گشتاور لازم شده است.
در اين موتور ساده اگر صفحه كلاف عمود بر خطوط ميدان مغناطيسي قرار گيرد به آن گشتاوري وارد نميشود در ضمن كه گشتاور وارد شده نيز دامنه يكنواخت ندارد براي رفع شدن اين معايب مي بايست تعداد كلافها و تيغه هاي كوموتاتور را افزايش داد كلافها در زاويه هاي مختلف قرار مي گيرد و با هم توسط تيغه هاي كوموتاتور سري مي شود.
تغيير جهت گردش در موتور ساده DC: تغيير جهت گردش موتور ساده به دو روش زير ممكن است:
۱- تغيير جهت جريان در كلاف كه با تغيير پلاريته ولتاژ منبع از خارج موتور ميسر است
۲- تغيير قطبهاي مغناطيسي كه با تغيير جهت جريان در سيم پيچي تحريك ممكن است
ساختمان ماشينهاي جريان مستقيم
اجزاء تشكيل دهنده ماشينهاي جريان مستقيم را ميتوان به صورت زير دسته بندي كرد:
۱- قسمت ساكن شامل قطبها و بدنه
۲- قسمت گردان (آرميچر)
۳- مجموعه جاروبك و جاروبك نگهدارها
هر كدام از قسمتهاي فوق بطور خلاصه توضيح داده مي شود
۱- اجزاء ساكن ماشينهاي جريان مستقيم: قسمتهاي ساكن جريان مستقيم شامل اجزاء زير هستند:
الف- قطبهاي اصلي
ب- قطبهاي كمكي
ج- بدنه
– قطبهاي اصلي: وظيفه اين قسمت تامين ميدان مغناطيسي مورد نياز ماشين است. قطبهاي اصلي خود شامل قسمتهاي زير مي باشد:
– هسته قطب: از ورقهاي فولاد الكتريكي به ضخامت حدود ۵/۰ تا ۶۵/۰ ميلي متر با خاصيت مغناطيسي قابل قبول تشكيل مي شود.
  • بازدید : 56 views
  • بدون نظر

این فایل در ۲۷صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

موتورهای آسنكرون به علت نداشتن كلكتور و سادگی ساختمان آن بيشتر از موتور سنكرون متداول است. 

مزايای موتور سنكرون: 
۱- اين موتور دارای ضريب قدرت مناسب و قابل تنظيم است. 
۲- بازده عالی دارد. 
۳- در مقابل نوسان ولتاژ حساسيت ندارد. 
۴- امكان بكار بردن آن به طور مستقيم با ولتاژ زياد وجود دارد. 
۵- با تحريك مناسب هيچگونه قدرت راكتيو مصرف نمیكند و فقط قدرت اكتيو مناسب می گيرد. 
۶- از اين موتور ميتوان به عنوان مولد قدرت راكتيو برای بالا بردن ضريب قدرت خط استفاده كرد. 

معايب موتور سنكرون: 
۱- يك وسيله راه اندازی اوليه كه موتور كمكی و غيره می باشد احتياج دارد. 
۲- علاوه بر جريان متناوب برای سيم پيچ استاتور ، جريان دائم برای قطبهای آن هم مورد احتياج است در نتيجه قيمت ماشين را نسبت به مشابه خود بالا ميبرد. 
۳- سرعت آن ثابت است در نتيجه قابل تنظيم است. 
۴- نداشتن تحمل اضافه بار ( در صورتيكه خيلی زيادتر از حد مجاز به آن بار دهند ميايستد و دوباره بايستی آنرا راه اندازی كرد
كاربرد موتور سنكرون: 
به خاطر راه اندازی مشكل موتور سنكرون ، مورد استفاده آن محدود است. 
به خاطر سرعت ثابت آن، در موارديكه دور ثابت نياز باشد، استفاده می شود. در وسايل دقيق مانند ساعتهای الكتريكی و گرام و …. 
كاربرد مهم موتور سنكرون ، برای اصلاح Cosφ است. بار روی آن قرار نداده يعنی موتور بدون بار كار ميكند در اين حالت موتور سنكرون را خازن سنكرون گويند.
درایو یا کنورتور فرکانس و یا کنترل کننده دور موتور برای تنظیم دور الکتروموتورهای AC (موتورهای سه فاز ) استفاده میگردد. درایوها قادرند دور موتور را از صفر تا چندین برابر دور نامی موتور و بطور پیوسته تغییر دهند

تنظیم دور در الکتروموتورها علاوه بر منعطف نمودن پروسه های صنعتی ، در کاربردهای زیادی منجر به صرفه جوئی انرژی هم میگردد. علاوه بر آن درایوها جریان راه اندازی کشیده شده از شبکه را به میزان زیادی کاهش میدهند. بطوریکه این جریان خیلی کمتر از جریان اسمی موتور است

درایوها میتوانند موتور را بطور نرم و کاملا کنترل شده استارت و استپ نمایند. زمان استارت و استپ را میتوان بدقت تنظیم نمود. این زمانها میتوانند کسری از ثانیه و یا صدها دقیقه باشد. توانائی درایو در استارت و استپ نرم موجب کاهش قابل ملاحظه تنشهای مکانیکی در کوپلینگها و سایر ادوات دوار میگردد

كنترل كننده هاي دور موتورهاي الكتريكي هر چند كه ادوات پيچيده اي هستند ولي چون در ساختمان آنها از مدارات الكترونيك قدرت استاتيك استفاده مي شود و فاقد قطعات متحرك مي باشند، از عمر مفيد بالائي برخوردار هستند . مزيت ديگر كنترل كننده هاي دور موتور توانائي آنها در عودت دادن انرژي مصرفي در ترمزهاي مكانيكي و يا مقاومت هاي الكتريكي به شبكه مي باشد . در چنين شرائطي با استفاده از كنترل كننده هاي دور مدرن مي توان از اتلاف اين نوع انرژي جلوگيري نمود . بطوريكه در برخي كاربردها قيمت انرژي بازيافت شده از اين طريق ، در كمتر از يكسال معادل هزينه سرمايه گذاري سيستم بازيافت انرژي مي شود . 

  • بازدید : 44 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۵صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

جریان متناوب: که از زمان قدیم مورد استفاده بوده است و امروز در محدوده بسیاری بزرگی از احتیاجات انرژی الکتریکی به کار می رود.این نوع ولتاژ به راحتی توسط یک ترانسفورماتور قابل تنظیم برای انتقال انرژی و توزیع ومصرف می باشد.دربعضی مواقع که لازم است توسط فرکانسی غیر از فرکانس شبکه کار کنیم بعلت اینکه از منبع انرژی جداگانه ای استفاده نکینم لازم است یک کبدل فرکانسی را به کار ببریم.

b- جریان مستقیم:این نوع جریان برای تولید و توزیع به کارنمی رودو لیکن در بعضی موارد مانند استفاده از لوازم حفاظتی و یا شارژ باطری ها مجبوریم از آن استفاده نمائیم یک حالت خاص و خیلی مهم در کاربرد جریان مستقیم انتقال انرژی در ولتاژهای خیلی بالاست مانند وصل شبکه اهی بین قاره ای و بین المللی برای انتقال انری به فواصل بسیار دور است
دراین حالت شبکه های انتقال درمحل تولیدانرژی از یک مبدل متناوب به مستقیم گذشته و در انتهای خط از یک مبدل مستقیم به متناوب می گذرد
نقش مبدل های استاتیک انرژی الکتریکی عبارت است از آداپته کردن تولید و مصرف . دراین مورد راه حل های الکترومکانیکی نیز وجوددارد که از جمله می توان گروهای تبدیل کننده و یا کموتاسیون را نام برد. راه حل های کاملا استاتیک نیز لامپ های تیوب یا همان خلا و یا نیمه هادی ها نیز وجود داردکه بعدا به طور مفصل به آنها پرداخته خواهد شد.
 
انواع مختلف مبدل ها:
A:مبدل های متناوب – مستقیم (یا یکسو کننده های Rectifier-Redresseur)
منبع تولید انرژی عبارت است از یک ژنراتور ولتاژمتناوب یک فازه یا چند فازه . دراین حالت نقش مبدل عبارت است از این که:
((جریان را دربار دریک جهت معین به گردش درمیاورد.))
دراین دستگا ها ازالمانهائی (Elements)نظیردیود و تریستورو….که جریان را فقط دریک جهت از خود عبور می دهندتشکیل می شود.
مورد استعمال این دستگاها خیلی زیاد است به خصوص درمورد یکسو کننده های کنترل شده که امکان رگلاژخیلی ظریف را نیز به ما می دهد.حدود ولتاژ دراین گونه از مبدل ها از چند ولت تا چندین صد هزارولت (خطوط انرژی جریان مستقیم ) و حدود جریان آ‹ها از چند میلی آمپر تا چند صد هزار آمپر(وسایل الکتروشیمی) تغییر می کند.


موادر استعمال این گونه از مبدل ها عبارت است از:

۱- تغذیه جریان مستقیم وسایل مختلف از قبیل وسایل الکترونیکی وامپلی فایرهاو……و تغذیه قسمت های کنترلی سیستم های الکتریکی و الکترونیکی
۲- شارژباطریها
۳-الکترومتالوژی – الکتروشیمی
۴- تغییر سرعت موتورهای جریان مستقیم
۵-کشش الکتریکی (Traction)
B: مبدل های مستقیم – متناوب (اندولر یا اینورتر     Inverter – Onduleur)
هدف از تولید این وسایل این است که از یک ژنراتورمستقیم یک منبع ولتاژ یا جریان متناوب (سینوسی یا غیر سینوسی )
با یک فرکانس ثابت یا متغییر بتوان به دست آورد.

نقش اصلی این مبدل ها انتقال انرژی گرفته شده از یک منبع جریان مستقیم به یک شبکه جریان متناوب است.

موارد اساسی این مبدل هاعبارت است از:

۱- جانشین شدن یک شبکه (برای مدت معینی )بعنوان یک گروه کمکی برای تغذیه یک سری تشکیلات که درحالت عادی توسط شبکه تغذیه می شونددرمواردئیکه که شبکه قطع می شوند(تغذیه اضظراری)
۲- ژنراتور ولتاژ متناوب با فرکانسی متغییر درانتقال قدرت بالاو همچنینی درکوره های القائی و……
۳-انتقال انرژی از یک ژنراتور جریان مستقیم به یک شبکه جریان متناوب
۴-برگشت دادن انرژی مانند کشش الکتریکی یا ترمز الکتریکی
C:مبدلهای متناوب – متناوب(تغییر دهنده فرکانسی)
یک یکسوکننده همراه با یک اندولرامکان ایجاد یک جریان با فرکانس دلخواه ( تا چند هزار هرتز) را ازجریان با فرکانس برق صنعتی بدست می دهداین مونتاژ هم چنین بهم متصل نمودن شبکه ها با فرکانس های متفاوت را بوجود میاورد.

D:مبدل های مستقیم – مستقیم
این مونتاژ برای تبادل انرژی بین دو شبکه جریان مستقیم که با ولتاژهای مختلف کار می کند به کا رمی رود.

این سیستم عبارت است ازیک اندولرکه بطورسری با یک گروه یکسو کننده قرارگرفته باشدیک ترانسفورماتور که بین اندولر و یکسوکننده قرار گرفته باشدعمل آداپته کردن ولتاژرا انجام می دهد.

مبدل های DC به DC فرکانس بالا با ویژگی حفاظت load-dump:
به گزارش سرویس علم و فناوری  پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از پاور الکترونیس ، این مبدل ها طوری طراحی شده اند که برای کار مستقیماً از باتری خودرو استفاده می کنند و برای کنترل ولتاژهای ضربه ی تا ۸۰ ولت، مدارات حفاظت load-dump را مجتمع می کند. این مبدل ها همچنین برای تحمل شرایط cold-crank، در ولتاژ پایین ۴٫۵ ولت نیز کار می کنند.
نوع محصول: مبدل های DC به DC با خروجی دوگانه و با موسفت های قدرتی مجتمع
محدوده ی ولتاژ ورودی: ۴٫۵ ولت تا ۵٫۵ ولت یا ۵٫۲ ولت تا ۱۹ ولت با حفاظت load-dump تا ۸۰ ولت
ولتاژ خروجی: – برای مبدل MAX5098A: قابل تنظیم بین ۰٫۸ تا ۰٫۸۵ برابر ولتاژ ورودی در صورتی که مبدل دارای ساختار با کیفیت پایین باشد و در صورتی که دارای ساختار با کیفیت بالا باشد، ولتاژ ورودی تا ۲۸ ولت هم می رسد.
– برای مبدل MAX5099: قابل تنظیم بین ۰٫۸ تا ۰٫۹ برابر ولتاژ ورودی
جریان خروجی: برای مبدل MAX5098A، جریان های خروجی ۲ و ۱ آمپر می باشند.
جریان مبدل ها در حالت خاموشی: ۷ میکروآمپر در حالت Standby
بازدهی: به دیتاشیت مراجعه کنید.
ویژگی ها: مجتمع سازی یک موسفت n-channel که می تواند در یک آرایش high-side یا low-side استفاده شود و به این دستگاه ها اجازه می دهد که به عنوان مبدل های با کیفیت پایین یا بالا آرایش یابند. مبدل MAX5099 همچنین از اجتماع دو موسفت درایور low-side، برای کار هماهنگ با هم، استفاده می کند. سایر ویژگی ها عبارتند از: محدوده ی فرکانسی ۲۰۰ کیلوهرتز تا ۲٫۲ مگاهرتز، دارای محدوده ی فرکانس سوئیچینگ قابل برنامه ریزی، قابلیت کار با ۱۸۰ درجه اختلاف فاز با خروجی و با فرکانس سوئیچینگ قابل تنظیم، کنترل با ولتاژ برای عملکرد ثابت و پایدار، جبران ساز خارجی، و ورودی همگام. مبدل MAX5098A دارای خروجی کلاک برای عملکرد Master-Slave چهار فاز می باشد.

استارتر نرم موتور یا soft starter :
همانطوری که می دانیم هنگامی که مثلا یک موتور آسنکرون AC از نوع سه فاز راه اندازی می شود جریان زیادی را تا حد سه تا پنج برابر جریان نامی می کشد.مسلما این جریان راه اندازی در طراحی اتصالات برق صنعتی اعم از حفاظت ،سیم کشی و غیره میبایست در نظر گرفته شود  
معمولا به سه روش میتوان این جریان راه اندازی را کنترل کرد.اول استفاده از روش ستاره مثلث به این صورت که ابتدا موتور به صورت ستاره راه اندازی شود تا سیم پیچها جریان کمتری را داشته باشند(این جریان یک سوم حالت مثلث است) و پس از افزایش گشتاور موتور اتصال آن به صورت مثلث تغییر کند.این کار را میتوان به وسیله سه کنتاکتور و یک رله هوشمند مانند LOGO انجام داد.روش دوم استفاده از مبدلهای فرکانس یا همان درایور موتور است که با روشهایی مثل PWM سیگنال AC را با فرکانس ثابت به سیگنال AC با فرکانس متغییر تبدیل می کنند.در این روش هم کنترل جریان در اول کار را داریم زیرا با تنظیم فرکانس اعمالی به موتور در اول کار جریان راه اندازی موتور کنترل می شود و هم اینکه در طی کار عادی موتور میتوان دور موتور را تغییر داد.اما روش سوم استفاده از SOFT STARTER است.در این روش به صورت ساده ولتاژ موتور از یک درصد ولتاژ، انتخاب شده تا یک ولتاژ مشخص دیگر تغییر میکند.این تغییرات ولتاژ در طی راه اندازی موتور اتفاق افتاده و بر اساس تغییر زاویه آتش به کمک قطعاتی مثل تریستور یا ترایاک انجام می شود.جریان موتور نیز طبق افزایش این ولتاژ تغییر کرده و لذا ما در استارت موتور جریان بالا نخواهیم داشت.
شکل زیر یک بلوک دیاگرام ساده از عملکرد استارتر نرم موتور و شکل موجهای آن را نمایش می دهد.
  
   
همانطوری که در شکل مشاهده می شود زاویه آتش به مرور کاهش یافته در نتیجه مقدار موثر ولتاژ سیم پیچهای موتور افزایش خواهند یافت.فرض کنیم ولتاژ استارت موتور ۵۰ درصد ولتاژ اصلی باشد در نتیجه جریان استارت موتور نیز تقریبا ۵۰ درصد جریانی است که در حالت اتصال موتور بدون استارتر نرم، موتور به خود اختصاص می دهد.اما باید دانست که گشتاور به ۲۵ درصد کاهش پیدا می کند. 
  • بازدید : 41 views
  • بدون نظر
این فایل در ۵صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

     امروزه ماشين هاي الكتريكي نقش اساسي در صنعت ايفا مي كنند و بنابراين به عنوان يكي از دروس مهم مهندسي برق در دانشگاه هاي دنيا مطرح مي باشند.
  متاسفانه بيشتر دانشجويان مهندسي برق به دليل استفاده از فقط يك مرجع براي اين درس و ديد تك بعدي به ماشين هاي الكتريكي كه همان ديد مداري محض(KVL وKCL) است؛ همواره داراي ضعف اساسي در اين درس مي باشند.اولين ماشين هاي الكتريكي دوار كه يك دانشجوي مهندسي برق با آنها آشنا مي شود 
ماشين هاي DC هستند؛. لذا زير بناي فهم دانشجويان از اصول اساسي ماشين هاي الكتريكي گردان در همين نوع ماشين ها شكل مي گيرد و چه بسا در صورت عدم فهم مناسب ماشين هاي DC ،دانشجو با ساير ماشين هاي دواري كه بعداً با آنها مواجه مي شود(نظير موتور هاي القايي سه فاز،ژنراتور هاي سنكرون سه فاز،موتور هاي القايي تك فاز و ماشين هاي مخصوص)قطعاً دچار اشكال مي گردد و نخواهد توانست ديد مهندسي خوبي  را  نسبت به ماشين هاي الكتريكي ،پيدا كند.
    من با توجه به مطالعه تعداد زيادي كتاب راجع به ماشين هاي الكتريكي و چند ترم تدريس اين درس (به صورت TA  در خدمت چند تن از اساتيد محترم دانشكده برق دانشگاه صنعتي شريف) 
توانستم ضعف دانشجويان را در اين درس ريشه يابي كنم ؛كه همان طور در بالا اشاره شد  نگاه يك چشمي به ماشين هاي الكتريكي به عنوان مدار هاي الكتريكي است.در حالي كه مي دانيم موتور ها و ژنراتور هاي الكتريكي به عنوان مبدل انرژي الكتريكي به مكانيكي و بالعكس هستند و اين تبديل انرژي تنها در سايه پديده هاي الكترو مغناطيسي صورت خواهد گرفت.از همين بيان مي توان نتيجه گرفت كه روشي كه ماشين هاي الكتريكي را مورد تجزيه و تحليل قرار مي دهيم تركيبي از سه ديدگاه زير است:
۱)ديدگاه الكترومغناطيسي:محاسبات mmf و نيروهاي الكترومغناطيسي و ميدان هاي مغناطيسي. 
۲)ديدگاه مكانيكي:محاسبات گشتاور-سرعت و اعمال فرم زاويه اي قانون دوم نيوتن براي تجزيه و تحليل حالت هاي گذراي ماشين هاي DC  به صورت معادله ديفرانسيل معمولي رسته دوم
۳)ديدگاه مداري:به دست آوردن مدار معادل الكتريكي ماشين هاي الكتريكي ومحاسبات ولتاژ و جريان پايانه اي ژنراتورها و  جرياني كه موتور از شبكه DC ياAC مي كشدو مثلاً ضريب قدرت ورودي يك موتور AC كه گفتيم اين تنها ديدگاه دانشجويان نسبت به ماشين هاي الكتريكي است. 
  كتابي كه پيش رو داريد در ۸ فصل و از سه ديدگاه فوق به سبك استدلالي دقيق ماشين هاي DC را تجزيه و تحليل مي كند. با توجه به اين موضوع كه  گرايش اصلي من مخابرات ميدان (الكترومغناطيس) مي باشد لذا سعي كردم ديدگاه الكترومغناطيسي روشني از ماشين هاي DC ارائه دهم اين موضوع در سرتاسر اين كتاب به چشم مي خورد (مثلاً در فصل پنجم اثبات دقيق الكترومغناطيسي اين حقيقت كه توزيع mmf روتور يك ماشين DC يك شكل موج شبه مثلثي است آورده شده است كه در هيچ يك از مراجع معتبر درس ماشين هاي الكتريكي مطرح نشده است).
  مهم ترين نكته برجسته اين كتاب زبان ساده به كار گرفته شده و تعدد شكل هاي واضح در آن  است اما در عين حال سعي شده كليه مطالب درسي مربوطه به طور كامل پوشش داده شوند.همچنين در اين كتاب سيم پيچي موجي يك ژنراتور DC و شكل موج ولتاژ توليدي آن در فصل سوم تجزيه و تحليل شده كه اين مساله هميشه به عنوان يك مساله بي جواب در كلاس هاي درس دانشكده برق بين دانشجويان تيزبين مطرح بود و در هيچ يك از مراجع درس ماشين بدان اشاره اي نشده است(فقط به ذكر فرمول تعداد مسير هاي موازي جريان برابر ۲ است بسنده كرده اند).حال من به كمك نرم افزار Mechanical Desktop روتور ۱۸ شياري با سيم پيچي موجي را ۵ درجه،۵درجه چرخانده ام و ولتاژ پايانه اي آن را به صورت تابعي از زمان درآوردم.
کنترل‌کننده سرعت موتور DC
با توجه به استفاده روز‌افزون موتورهاي DC در بخش صنعت و تحقيقات، کنترل دقيق و بهينه سرعت اين موتورها امري ضروري است. سامانه کنترل سرعت با داشتن کنترل‌کننده PID ديجيتال و با قابليت تغيير پارامترهاي کنترلي آن ابزار مناسبي در بخش تحقيقات و نيز استفاده در صنعت مي‌باشد. اين سامانه مي‌تواند به صورت خودکار منحني غير خطي ماشين را استخراج کرده و در کنترل سرعت به‌کار‌گيرد.

 
انواع موتورهاي الکتريکي
موتورهاي دي‌سي
يکي از اولين موتورهاي دوار، اگر نگوييم اولين، توسط مايکل فارادي در سال ۱۸۲۱م ساخته شده بود و شامل يک سيم آويخته شده آزاد که در يک ظرف جيوه غوطه‌ور بود، مي‌شد. يک آهنرباي دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتي که جرياني از سيم عبور مي‌کرد، سيم حول آهنربا به گردش در مي‌آمد و نشان مي‌داد که جريان منجر به افزايش يک ميدان مغناطيسي دايره‌اي اطراف سيم مي‌شود. اين موتور اغلب در کلاسهاي فيزيک مدارس نشان داده مي‌شود، اما گاهاً بجاي ماده سمي جيوه، از آب نمک استفاده مي‌شود.
موتور کلاسيک DC داراي آرميچري از آهنرباي الکتريکي است. يک سوييچ گردشي به نام کموتاتور جهت جريان الکتريکي را در هر سيکل دو بار برعکس مي کند تا در آرميچر جريان يابد و آهنرباهاي الکتريکي، آهنرباي دائمي را در بيرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور DC به مجموعه‌اي از ولتاژ و جريان عبوري از سيم پيچهاي موتور و بار موتور يا گشتاور ترمزي، بستگي دارد.
سرعت موتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جريان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغير يا عبور جريان و با استفاده از تپها (نوعي کليد تغيير دهنده وضعيت سيم‌پيچ) در سيم‌پيچي موتور يا با داشتن يک منبع ولتاژ متغير، کنترل مي‌شود. بدليل اينکه اين نوع از موتور مي‌تواند در سرعتهاي پايين گشتاوري زياد ايجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهاي کششي نظير لوکوموتيوها استفاده مي‌کنند. اما به هرحال در طراحي کلاسيک محدوديتهاي متعددي وجود دارد که بسياري از اين محدوديتها ناشي از نياز به جاروبکهايي براي اتصال به کموتاتور است. سايش جاروبک ها و کموتاتور، ايجاد اصطکاک مي‌کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبکها مي‌بايست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبي را برقرار کنند. نه تنها اين اصطکاک منجر به سر و صداي موتور مي‌شود بلکه اين امر يک محدوديت بالاتري را روي سرعت ايجاد مي‌کند و به اين معني است که جاروبکها نهايتاً از بين رفته نياز به تعويض پيدا مي‌کنند. اتصال ناقص (نويز) الکتريکي در مدار متصل مي‌کند. 

موتورهاي AC
موتورهاي AC تک فاز: معمولترين موتور تک فاز موتور همزمان قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هايي بکار مي رود که گشتاور پايين نياز دارند، نظير پنکه‌هاي برقي، تندپزها (اجاقهاي ماکروويو) و ديگر لوازم خانگي کوچک. نوع ديگر موتور AC تک فاز موتور القايي است، که اغلب در لوازم بزرگ نظير ماشين لباسشويي و خشک کن لباس بکار مي‌رود. عموماً اين موتورها مي‌توانند گشتاور راه اندازي بزرگتري را با استفاده از يک سيم پيچ راه انداز به همراه يک خازن راه انداز و يک کليد گريز از مرکز، ايجاد کنند.
هنگام راه اندازي، خازن و سيم پيچ راه اندازي از طريق يک دسته از کنتاکت هاي تحت فشار فنر روي کليد گريز از مرکز دوار، به منبع برق متصل مي‌شوند. خازن به افزايش گشتاور راه اندازي موتور کمک مي‌کند. هنگامي که موتور به سرعت نامي رسيد، کليد گريز از مرکز فعال شده، دسته کنتاکتها فعال مي‌شود، خازن و سيم پيچ راه انداز سري شده را از منبع برق جدا مي‌سازد، در اين هنگام موتور تنها با سيم پيچ اصلي عمل مي‌کند.
موتورهاي AC سه فاز: براي کاربردهاي نيازمند به توان بالاتر، از موتورهاي القايي سه فاز AC (يا چند فاز) استفاده مي‌شود. اين موتورها از اختلاف فاز موجود بين فازهاي تغذيه چند فاز الکتريکي براي ايجاد يک ميدان الکترومغناطيسي دوار درونشان، استفاده مي‌کنند. اغلب، روتور شامل تعدادي هادي هاي مسي است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طريق القاي الکترومغناطيسي ميدان مغناطيسي دوار در اين هاديها القاي جريان مي‌کند، که در نتيجه منجر به ايجاد يک ميدان مغناطيسي متعادل کننده شده و موجب مي‌شود که موتور در جهت گردش ميدان به حرکت در آيد.

عتیقه زیرخاکی گنج