دانلود پروژه رشته برق در مورد انواع موتورهای الكتریكی – قسمت اول

دانلود پایان نامه

انواع موتورهای متناوب :

 چون مقدار زیادی از قدرت الكتریكی تولید شده بصورت متناوب میباشد ، بیشتر موتورها طوری طرح شده اند كه با جریان متناوب كار كنند . این موتورها در بیشتر موارد میتوانند دو برابر موتورهای جریان مستقیم كاركنن و زحمت آنها در موقع كاركردن كمتر است ، چون در موتورهای جریان مستقیم همیشه اشكالاتی در كموتاسیون آنها ایجاد میشود كه مستلزم عوض كردن ذغالها یا زغال گیرها و یا تراشیدن كلكتور است . بعضی موتورهای جریان متناوب با موتورهای جریان مستقیم كاملا فرق دارند ، بطوریكه حتی در آنها از رینگ های لغزنده هم استفاده نمیشود و برای مدت طولانی بدون ایجاد درد سر كار میكنند .

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

موتورهای جریان متناوب ، عملا برای كارهایی كه احتیاج به سرعت ثابت دارند ، مناسب هستند . چون سرعت آنها به فركانس جریان متناوب اعمال شده به سر های موتور ، بستگی دارد . اما بعضی از آنها طوری طرح شده اند كه در حدود معین ، دارای سرعت متغیر باشد .

موتورهای جریان متناوب میتوانند طوری طرح شوند كه با منبع جریان متناوب یك فاز یا چند فاز كار كنند . ولی چه موتور یك فاز باشد و یا چند فاز ، روی اصول یكسانی كار میكنند ، اصول مزبور عبارتست از این كه جریان متناوب اعمال شده به موتور یك میدان مغناطیسی گردانی تولید میكند و این میدان باعث میشود كه روتور بگردد .

 موتورهای جریان متناوب عموما به دو نوع تقسیم بندی می شوند :

  • موتورهای سنگرون
  • موتورهای القایی .

موتور سنكرون در واقع یك آلترناتور است كه بعنوان موتور كار میكند و در آن جریان متناوب به استاتور و جریان مستقیم به روتور اعمال میشود موتورهایی القایی شبیه به موتورهای سنگرون هستند با این تفاوت كه در آنها روتور به و منبع قدرت وصل میشود .

از دو نوع موتورهای جریان متناوب ذكر شده ، موتورهای القائی به مراتب خیلی بیشتر از موتورهای سنكرون مورد استفاده قرار میگیرند . 

میدان گردان :

همانطور كه گفته شد میدان گردانی كه از اعمال جریان متناوب به موتور ، تولید میگردد باعث گردش روتور میشود . اما قبل از اینكه یاد بگیرید چگونه یك میدان گردان باعث حركت روتور میشود ، باید اول درك كنید كه چگونه یك میدان گردان باعث حركت روتور میشود ، باید اول درك كنید كه چگونه میتوان میدان مغناطیسی  گردان تولید كرد . دیاگرام زیر، یك استارتور سه فازه را نشان میدهد كه جریان متناوب سه فاز آن اعمال شده است ، همانطور كه نشان داده است ، سهم پیچها بصورت دلتا به یكدیگر اتصال دارند و كلاف هر یك از سیم پیچها بصورت دلتا به یكدیگر اتصال دارند و دو كلاف هر یك از سیم پیچها در یك جهت سیم پیچی شده است .

در هر لحظه ، میدان مغناطیسی تولید شده بوسیله هر یك از سیم پیچها بستگی دارد به جریانی كه از آن میگذرد . اگر جریان صفر باشد ،میدان مغناطیسی هم صفر خواهد بود اگر جریان ماكزیمم باشد ، میدان مغناطیسی هم ماكزیمم خواهدبود و چون جریان فازها 120 درجه با هم اختلاف فاز دارند ، میدان های مغناطیسی تولید شده هم 120 درجه با هم اختلاف فاز خواهند داشت . حال سه میدان مغناطیسی مزبور كه در هر لحظه وجود دارند ، با هم تركیب میشوند و یك میدان منتجه تولید میكنند كه روی روتور عمل میكند . در آینده خواهید دید كه هر لحظه میدان های مغناطیسی تركیب میشوند ، میدان مغناطیسی منتجه پیوسته در حال حركت است و بعد از هر سیكل كامل جریان متناوب ، میدان مغناطیسی مزبور هم با اندازه 360 درجه یا یك دور دوران میكنند.

دیاگرام زیر ، شكل موج جریانهای اعمال شده به استاتور سه فازه مزبور را نشان میدهد . این شكل موج ها 120 درجه با هم اختلاف فاز دارند . شكل موجهای مزبور میتوانند نشان دهنده سه میدان مغناطیسی باشد كه بوسیله هر یك از سیم پیچ تولید میشود . به شكل موجها وابسته شده است كه مشابه فاز مربوطه میباشد با استفاده از شكل موجها ، میتوانیم در هر 6/1 دور ( معادل 60 درجه ) میدانهای مغناطیسی تولید شده را با هم تركیب كنیم تا جهت میدان مغناطیسی منتجه پیدا شود. در نقطه 1 ( شكل موج C مثبت وشكل B منفی است .به عبارت دیگر جریانهای گذرنده از سیم پیچ های فاز C,B غیر هم جهت هستند و بنابراین جهت میدانهای مغناطیسی ناشی از C,B هم غیر هم جهت هستند . در بالای نقطه 1 جهت میدان بطرز ساده ای نشان داده شده است . توجه داشته باشید كه B1 قطب شمال و B قطب جنوب است همین ترتیب C قطب شمال و C1 قطب جنوب است . چون درنقطه1 هیچ جریانی از سیم پیچ فاز نمیگذرد ، میدان مغناطیسی آن صفر است .

نقطه 2یعنی 60 درجه بعد ، شكل موج جریانهای فازهای B,A مساوی و مخالف یكدیگر و شكل موج C صفر است و بنابراین میدان مغناطیسی منتجه باندازه60 درجه دیگر گردیده است . درنقطه 3 ، شكل موج B صفر است و میدان مغناطیسی منتجه با اندازه 60 درجه دیگر میگرد و به همین ترتیب از نقطه 1تا نقطه 7 ( مشابه یك جریان متناوب 9 میدان مغناطیسی منتجه باندازه یك دور كامل میگردد .

در نتیجه اعمال جریان متناوب سه فاز سه سیم پیچی كه بطور قرینه در اطراف اسناتور جای گرفته باشند باعث ایجاد یك میدان مغناطیسی گردان میشود كه این میدان باعث دوران روتور میشود .

موتور سنكرون :

علت اینكه به این نوع موتورهای سنكرون میگویند این است كه روتور آن  با میدان مغناطیسی گردان تولید شده در استاتور همگام است . ساختمان این موتورها اساس شبیه به آلترناتور قطب برجسته است . میدانید كه اعمال جریان سه فاز به استاتور یك میدان مغناطیسی گردان در اطراف روتور تولید میكند . اما چون روتوربه یك منبع جریان مستقیم وصل است مانند یك آهنربای میله ای عمل خواهد كرد . از قبل میدانید كه اگر یك آهنربای میله ای بطور معلق در یك میدان مغناطیسی قرار بگیرد، آنقدر دوران خواهد كرد تا در امتداد آن قرار بگیرد . به همین ترتیب روتور سنكرون مانند یك آهنربای میله ای عمل كرده و در امتداد میدان مغناطیسی تولید شده در استاتور قرار خواهد گرفت . در این حالت اگر میدان مغناطیسی دوران كند ، روتور هم همراه آن دوران خواهد كرد . اگر میدان مغناطیسی گردان قوی باشد ، یك نیروی گردنده قوی بر روتور وارد شده و در نتیجه روتور قادر خواهد بود كه موقع گردیدن یك باری را بگرداند

سرعت گردش میدان مغناطیسی به فركانس جریان سه فاز اعمال شده به استاتور ، بستگی دارد و چون فركانس جریان ثابت است ، موتورهای سنكرون، عملاً موتورهایی  با یك سرعت معنی هستند. در نتیجه برای مواردی مورد استفاده قرار میگیرند كه از حالت بی باری تا حالتی كه بار موتور ماكزیمم است سرعت ثابتی مورد نیاز باشد .

یكی از عیب های موتور سنكرون این است كه نمیتواند از حالت سكون ( ایست ) خود با اعمال جریان متناوب سه فاز شروع بكار كند چون متناوب اعمال شده به استاتور ، یك میدان گردانی با سرعت زیاد تولید میكند.

این میدان گردان قطب های روتور آنقدر سریع  عقب میزند كه موتور فرصت پیدا نخواهد كرد كه راه اندازی شود ابتدا در یك جهت دفع میشود و لحظه ای بعد در جهت دیگر .

به عبارت دیگر ، موتور سنكرون ، درحالت اصلی خود ، درموقع شروع بكار بكردن هیچ كوپلی نخواهد داشت و بنابراین همیشه بوسیله یك موتور القایی كوچك و یا بوسیله سیم پیچ هائیكه معادل تركیب فوق باشد ، راه اندازی میشود سپس وقتی سرعت موتور به سرعتی نزدیك به سرعت سنكرون رسید به یك منبع جریان مستقیم وصل میشود . روتور با میدان گردان به گردش  ادامه میدهد .

حالا خواهد دید كه چگونه جریان متناوب یك فاز اعمال شده به سیم پیچی استاتورهم میتواند یك میدان مغناطیسی پالسی تولید كند كه به این وسیله برای راندن موتور مورد استفاده قرار بگیرد :

هر لحظه كه قطب های روتور به سیم پیچی استاتور نزدیك میشود ، جهت میدان استاتور باید طوری هر لحظه عوض شود كه آنرا جذب كند و به آن گشتاوری در جهت حركتش بدهد بنابراین جریان میدان در سیم پیچی استاتور باید در فاصله ای كه قطب های غیر همنام روتور به سیم پیچی استاتور نزدیك میشود ، باندازه نصف سیكل تغیر كند دیاگرام زیر ، جهت میدان استاتور را كه بوسیله اعمال كردن جریان متناوب یك فاز ایجاد میشود ، معین میكند . شكل اول نصف سیكل جریان متناوب را نشان میدهد میبینید كه وقتی روتور خودش را با میدان استاتور همگام كرد ، قطبهایش بوسیله سیم پیچ های استاتور جذب میشود . در شكل دوم برای نصف دیگر سیكل جریان متناوب جهت میدان  استاتور برعكس میشود وكوپل لازم برای حركت روتور 180 درجه گردیده است سپس یكبار دیگر وقتی قطب های روتور به سیم پیچ استاتور نزدیك میشود ، یكدیگر را جذب كرده و درنتیجه روتور در جهت قبلی میگردد بخاطر داشته باشد كه  مانند موتورهای سنگرون سه فاز ، موتور یك فاز هم به یك وسیله راه اندازی احتیاج دارد كه به روتور آن ، گشتاوری درجهت معینی بدهد .

توجه داشته باشید كه در موتورهای سنكرون یك فاز كوچك ، ممكن است روتور را از مغناطیسی دائمی بسازند ، در اینصورت احتیاج به سیم پیچی های میدان و جریان مستقیم كه به آن اعمال شود ، ندارد .

موتور القایی :

موتور القایی یكی از انواع موتورهای جریان متناوب است كه بعلت سادگی و محكم بودن و قیمت ارزان ساختن آن ، بیش از هر موتوری مورد استفاده قرار میگیرد . این خصوصیات موتور القایی به این علت كه روتور آن به هیچ منبع ولتاژ خارجی وصل نمیشود و دلیلی اینكه موتور القایی گفته میشود ، اینست كه در اثر دوران میدان مغناطیسی استاتور جریان های متناوبی در مدار روتور القاء می شود . ساختمان استاتور موتور القایی وموتور سنكرون تقریبا یكسان است اما روتور های آنها كاملا با هم فرق میكنند .روتور موتورهای القایی از یك استوانه مورق ساخته شده است كه در روی آن شیارهایی وجود دارد و سیم پیچ هایی در این شیارها قرار میگیرد . این سیم پیچ ها دو نوع هستند . نوع خیلی معمولی آن از سیم های كلفت مسی یا آلومینومی تشكیل شده است كه سرههای آنها بوسیله دوحلقه فلزی به یكدیگر متصل است وشكلی میسازند كه شبیه فقس سنجابها میباشد و بعلت ولتاژ خیلی ضعیفی در سیم های روتور تولید میشود ، هیچ عایقی بین هسته روتور سیم ها وجود ندارد . ضمنا فاصله هوایی بین روتوروساتاتور خیلی كوچك در نظر گرفته شده است ، تا ماكزیمم شدت میدان روی رتور عمل میكند .

نوع دیگر سیم پیچی روتور موتورهای القایی دارای كلافهایی است كه در شیار های روتور قرار میگرند و دراینصورت موتور را با روتورسیم پیچی شده میگویند .

صرف نظر از نوع روتوری كه در موتورهای القایی مورد استفاده قرار میگیرد ، اساس كارشان یكی است یعنی درهر دو حالت وقتی جریان متناوب به سیم پیچهای استاتور اعمال میشود ، میدان مغناطیسی گردانی تولید میشود . این میدان مغناطیسی . سیمهای روتور را قطع كرده ، جریانی در آنها القا میكند . همانطوركه از مطالب گفته شده در پیش میدانید این جریان القا شده ایم میدان مغناطیسی دراطراف هادی های روتور ایجاد میكند كه میدان مزبور كوشش میكند با میدان استاتور همگام شود اما چون میدان استاتور دائما درحال گردش است ،روتور نخواهد توانست كه به آن برسد ولی همیشه میدان مزبور را تعقیب میكند .

همانطور كه از قانون لنز میدانید ، هر جریان القایی كوشش میكند كه باتغییر میدانی كه آنرا القا كرده است ، مخالف كند در مورد موتور القایی عامل تغییر ، حركت میدان استاتور است . بنابراین در اثر عكس العمل بین میدان رتور واستاتور نیروی به روتور وارد میشود كه حركت دائم میدان استاتور را از بین ببرد . به عبارت دیگر روتورد در همان جهتی خواهد گردید كه میدان استاتور میگردد و كوشش خواهد كرد كه به آن برسد و در عمل تا آنجا كه وزن و مقدار باریكه روی موتور است اجازه بدهد ، سرعت روتور تا نزدیكی های سرعت میدان استاتور خواهد رسید .

لنگی در موتورهای القایی :

یك موتور القایی امكان ندارد كه روتور بتواند بسرعت میدان مغناطیسی استانور بگردد . از طرف دیگر ، اگر سرعت ها یكسان باشند ، هیچ حركت نسبی بین روتورو میدان گردان وجود نخواهد داشت و درنتیجه هیچ جریانی درروتور القا نمیشود در این صورت ، هیچ نیروی گردانده ای هم بررو نوروا نخواهد شد . بنابراین برای وجود حركت نسبی ، باید روتوربا سرعتی كمتر از سرعت میدان مغناطیسی بگردد .

تفاوت سرعت روتورومیدان مغناطیسی معمولا بصورت درصد گفته میشود و این اختلاف چند در صد را لنگی بگویند . هر چه لنگی كمتر باشد ، سرعت روتوربه سرعت میدان استاتور نزدیك میشود .  سرعت موتور بستگی دارد به گشتاور لازم برای بارو هر چه باد موتور بیشتر باشد ، نیروی گردنده قوی تری لازم است تارتور را بگرداند .

اما نیروی گردنده موقعی زیاد میشود كه نیروی الكترو موتوری القا شده درروتور زیاد شود ونیروی الكترو موتوری فقط موقعی زیاد میشود كه میدان مغناطیسی ، روتور را با سرعت بیشتری قطع كنند . یعنی باید سرعت نسبی بین میدان مغناطیسی وروتور زیاد شود ، بنابراین باید روتور آهسته تر بگردد .

از این مطالب نتیجه میگیریم كه موتور القایی برای بارهای سنگین تر ، آهسته تز از بارهای سبك خواهد گردید. در حقیقت برای ایجاد تغییر لازم در جریان روتور كه برای تغییر معمولی بارموتور لازم است ، فقط یك تغییر جزئی باید در سرعت روتور داده شود چون سیم پیچی روتور دارای مقاومت خیلی كمی است . بنابراین . موتورهای القایی برای تمام مقصودهای عملی موتورهایی با سرعت ثابت هستند .

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

با فرمت ورد

Leave a comment