Download
1 / 40
1.09k likes | 2.53k Views
به نام خدا. موتور های dc استاد آقای مهندس طیبی شهرام باقری 901157012. انواع ماشین های DC. انواع مولد های dc. مولد های تحریک مستقل مولد های شنت مولد هلی سری مولد های کمپوند.
E N D
به نام خدا • موتور های dc • استاد آقای مهندس طیبی • شهرام باقری • 901157012
انواع مولد های dc • مولد های تحریک مستقل • مولد های شنت • مولد هلی سری • مولد های کمپوند
مولد های تحریک مستقلدر این نوع مولد هیچگونه ارتباط الکتریکی بین مدار تحریک و مدار آرمیچر وجود ندارد و مدار تحریک از یک منبع تغذیه جریان مستقیم خارجی یا باطری تغذیه می کند. منبعی که جریان تحریک این مولد ها را تامین می کند اکسایتر می گویند.
این منبع می تواند یک ژنراتور DCدیگر یا باطری یا یکسوساز کنترل شده یا یکسوساز دیود باشد. در مولد تحریک مستقل جریان بار و آرمیچر همیشه برابر است. در مدار تحریک این مولد از یک مقاومت متغییر استفاده می شود تا جریان تحریک را کنترل نموده و فوران مغناطیسی قطبها را تغییر دهد. این مقاومت متغییر را رئوستا گویند و آن را باRF نشان می دهند.
مشخصه خارجی مولد تحریک مستقلبا افزایش جریان بار It ولتاژ پایانه Vtبه طور خطی کاهش می یابد مشروط بر ان که Ea ثابت باشد . علت سقوط ولتاژ همان افت ولتاژ Ra Iaاست. زیرا مقاومت آرمیچر یا Raکم است . با این ترتیب می توان این گونه ژنراتور ها را اساسا ژنراتور با ولتاژ ثابت در نظر گرفت.محل تلاقی این مشخصه با مشخصه خارجی یا مشخصه پایانه های ژنراتور نقطه کار رامشخص می کند. این نقطه پایانه ماشین Vtو جریان بار It را مشخص می سازد.
مشخصه بی باری مولد تحریک مستقلابتدا در حالی که مدار خروجی مولد باز است مدار تحریک را نیز باز نموده و مقاومت میدان را روی حداکثر مقدار خود قرار می دهیم و سپس مولد را توسط محرک به دور نامی می رسانیم ودر تمام مدت آزمایش سرعت را پابت نگه می داریم. حال ولتاژترمینال را اندازه می گیریم چون جریان تحریک صفر است ولتاژی را که اندازه می گیریم ناشی از پس ماند مغناطیسی در هسته است. مقدار این ولتاژ حدود 2 تا 3 درصد ولتاژنامی مولد است. سپس مدار تحریک را می بندیم و با کاهش تدریجی مقاومت رئوستای میدان جریان تحریک را افزایش می دهیم تا ولتاژ خروجی مولد افزایش یابد. در این حالت به ازای جریان های تحریک مختلف ولتاژ خروجی را می خوانیم واین کار را آنقدر ادامه می دهیم تا ولتاژ خروجی 1.1 تا 1.25 برابر ولتاژ نامی مولد شود
مشخصه بی باری مولد تحریک مستقلسپس روی یک دستگاه مختصات که محور افقی آن جریان If و محور عمودی Eaآن است نقاط نشان دهنده مقدار هر ولتاژ به ازای جریان تحریک معینی را مشخص کرده و این نقاط را به هم وصل می کنیم. منحنی به دست آمده به منحنی رفت بی باری موسوم است. حال اگر مقاومت رئوستا را مجددا به صورت تدریجی افزایش دهیم جریان تحریک کم شده و با کاهش If فوران مغناطیسی مولد هم کاهش یافته و نیروی محرکه کم می شود. در نهایت اگر مدار تحریک را باز کنیم دوباره جریان تحریک صفر شده و ولتاژ پس ماند برگشت به دست می آید به این ترتیب در حالت برگشت هم یک منحنی خواهیم داشت میانگین دو منحنی رفت و برگشت را منحنی بی باری می نامند.
مشخصه بی باری با افزایش دور در مولد تحریک مستقلدر مولد تحریک مستقل به ازای هر دور یک منحنی بی باری به وجود می آید یعنی با افزایش دور محور مولد نیروی محرکه القایی زیادتر می شود و برعکس .
مشخصه تنظیم مولد تحریک مستقلدر مشخصه خارجی به ازای جریان تحریک ثابت ولتاژ مولد با افزایش جریان بار کاهش و با کاهش جریان بار افزایش می یابد.برای ثابت نگه داشتن ولتاژ Vtدر ترمینال مولد باید هنگام زیاد کردن جریان ILجریان تحریکIf را نیز افزایش داد و هنگام کم کردن جریان بار جریان تحریک Ifرا کاهش داد.
مولد خود تحریکمولد های خود تحریک به مولد های گفته می شود که جریان تحریک آنها از ولتاژ تولیدی خود مولد تامین می گردد.مولد های خود تحریک نیز بر حسب نوع اتصال سیم پیچی تحریک آنها به سیم پیچ آرمیچر به سه دسته تقسیم می شوند:1-مولدهای شنت2- مولد های سری 3- مولد های کمپوند
نحوه ی ایجاد ولتاژ در مولد خود تحریکگیریم در ابتدای امر مدار تحریک به دو سر آرمیچر وصل نباشد و ژنراتور تحت سرعتی ثابتی چرخانده شود.بخاطر پس ماند مغناطیسی در دو سر آرمیچر ولتاژ کمی بنابه Ear شکل می گیرد.در صورتی که در سیم پیچ تحریک جریان برقرار شود اگر mmfحاصله توسط مدار تحریک پس ماند را تقویت می کند . بلاخره If1 جریان از مدار تحریک خواهد گذشت.جرین If1 ولتاژ Ea1 را در ژنراتور شنت پدید می آورد. Ea1 باعث می گردد که جریان مدار تحریک بلاخره به If2 برسد. If2 باعث می گردد ولتاژ Ea2 در ماشین پدید آید.و این فرایند ادامه می یابد تا ماشین به نقطه P برسد.
اثر مقاومت مدار تحریک مولد خود تحریکدر صورتی که مقاومت مدار تحریک مقاومت خاصی Rf3 باشد منحنی مغناطیس شوندگی مماس بر خط می گردد. این شرایط از نظر ولتاژ شرایط ناپایدار محسوب می شود.به مقاومت Rf3 مقاومت بحرانی نیز گفته می شود. اگر مقاومت مدار تحریک از Rf3 بیشتر شود ولتاژ حاصله بسیار ناچیز خواهد بود. و اگر مقاومت مدار تحریک از Rf3 کوچکتر باشدولتاز حاصله معادل Vt1و Vt2 خواهد بود.
مولد شنتدر این مولد مدار تحریک با آرمیچر به صورت موازی وصل می شود.و ولتاژ آرمیچر مدار تحریک را تغذیه می نماید.جریان تحریک تابع ولتاژ خروجی و مقاومت مدار تحریک مولد است و قسمتی از جریان آرمیچر را تشکیل می دهد.قسمت اعظم جریان آرمیچر برای مصرف کننده مورد بهر ه برداری قرار می گیرد و حدود 2 تا3 درصدد کل جریان آرمیچر به مدار تحریک اعمال می شود.
اگر بخواهیم این ژنراتور به مشابه یک ژنراتور خود تحریک عمل کند باید پس ماند مغناطیسی در ماشین وجود داشته باشد.برای اینکه با جریان تحریک کم بتوان آمپر دور زیاد و قابل قبول برای مولد تامین نمود بایستی تعداد دور سیم پیچی تحریک زیاد باشد. در نتیجه به علت افزایش تعداد دور و کاهش سطح مقطع سیم پیچ تحریک زیاد باشد. در نتیجه به علت افزایش تعداد دور و کاهش سطع مقطع سیم پیچ تحریک مقاومت الکتریکی مدار زیاد می شود.
مشخصه بی باری مولد شنتمشخصه بی باری مولد شنت همانند مولد تحریک مستقل است.
مشخصه خارجی مولد شنتدر منحنی 2 کاهش ولتاژدر مولذ تحریک مستقل و در منحنی 1 کاهش ولتاژ در مولد شنت را مشاهده می کنید.در مولد تحریک مستقل اگر مقاومت بار را بتدریج کم کنیم جریان مولد دائما رو به افزایش است و وقتی مقاومت بار صفر شود یعنی اتصال کوتاه جریان مولد به حداکثر می رسد.اما در مولد شنت جریان IL فقط تا مقدار معینی که معمولا از 2 تا 2.5 برابر جریان نامی تجاوز نخواهد کرد افزایش می یابد و سپس رو به کاهش می رود.حالتیکه Iscمربوط به اتصال کوتاه دو سر خروجی است ولتاژخروجی صفر است لذا جریان تحریک نیز صفر می شود پس جریان اتصال کوتاه فقط ناشی از ولتاژ القایی در اثر پس ماند مغناطیسی می باشد.
مولد سریدر این مولد آرمیچر با سیم پیچ تحریک به صورت سری قرار می گیرد چون جریان آرمیچر تماما از مدار تحریک عبور می کند و مقدار آن زیاد است لذا بایستی سطع مقطع هادی های سیم پیچ تحریک زیاد باشد و چون جریان تحریک این مولد زیاد است پس برای ایجاد آمپر دور مورد نیاز احتیاج به تعداد دور زیاد برای سیم پیچ تحریک نیست بنابراین مقاومت سیم پیچ تحریک سری کم بوده و افت ولتاژ در این سیم پیچی ناچیز است.
مشخصه بی باری مولد سریبا مولد سری نمی توان آزمایش بی باری را انجام داد زیرا در حالت بی باری دو سر خروجی باز است . بنابراین جریان تحریک و فوران ایجاد شده توسط آن صفر است. در نتیجه نیروی محرکه ای در آرمیچر القاء نمی شود .در چنین حالتی برای رسم منحنی بی باری بایستی مولد را به صورت تحریک مستقل راه اندازی نمود تا بتوان منحنی مغناطیسی ماشین را به دست آورد.
مشخصه خارجی مولد سریابتدا مولد را توسط یک موتور محرک به گردش در می آوریم و وقتی که مولد به دور نامی رسید دور آن را ثابت نگه می داریم و سپس برای به دست آوردن مشخصه با باری اول حداکثر مقاومت با را در مدار قرار می دهیم در چنین حالتی جریان کمی از آرمیچر و در نتیجه از سیم پیچی تحریک عبور کرده و فوران پس ماند را تقویت می کند و زمانی که فوران زیاد شد نیروی محرکه القایی زیاد شده و بر اثر زیاد شدن نیروی محرکه القایی ولتاژ خروجی افزایش می یابد . با کاهش مقاومت بار جریان تحریک که برابر جریان بار و آرمیچر است زیاد شده و قطبها اشباع می نماید ودر نتیجه فوران ثابت می ماند و چون دور هم ثابت است نیروی محرکه ثابت می شود. اما با افزایش بار در حالی که نیروی محرکه تقریبا ثابت است به دلایل زیر ولتاژ خروجی کاهش می یابد.1-افت ولتاژ در هادیهای آرمیچر2- افت ولتاژ در سیم پیچی تحریک3-افت ولتاژ بر اثر عکس العمل مغناطیسی القاء شونده
مولد کمپوندمدار تحریک این مولد از دو سیم پیچی تشکیل شده که یکی به طور سری و دیگری به طور موازی با آرمیچر قرار می گیرد بنابراین خواص دو مولد موازی و سری را با هم دارد.
سیم پیچهای مولد کمپوند که در آن سیم پیچ تحریک شنت مستقیما به دو سر آرمیچر وصل می شود و آن را کمپوند با انشعاب کوتاه گویند و یا تحریک سری با آرمیچر به صورت سری قرار گرفته و مجموع آنها با مدار سیم پیچ تحریک شنت موازی می گردد وآن کمپوند با انشعاب بلند می گویند.
مولد کمپوند اضافیدر مولد کمپوند اضافی فوران ناشی از سیم پیچ تحریک سری فوران سیمپیچ تحریک شنت را تقویت می نماید.در این مولد سیم پیچ تحریک شنت نقش اصلی را به عهده دارد.مولد کمپوند نقصانیدر این نوع مولد فوران ناشی از سیم پیچ تحریک سری با فوران ناشی از سیم پیچ شنت مخالفت می کند.
در حالت فوق کمپوند ولتاژ پایانه با افزایش جریان آرمیچر افزایش می یابد.در حالت زیر کمپوند با افزایش ولتاژ پایانه جریان آرمیچر کاهش می یابد.در حالت کمپوند تخت با افزایش وتاژ پایانه جریان آرمیچر تغییر نمی کند.درجه کمپوندی یک ماشین همان تعداد حلقه ها یا دور های سیم پیچ سری است.در حالت کمپوند نقصانی ولتاژ پایانه ماشین در اثر افزایش ولتاژ پایانه جریان آرمیچر سریعا سقوط می کند.
انواع موتور های DC • موتور DC تحریک مستقل • موتور DC شنت (موازی) • موتور DC سری • موتور DC کمپوند
موتور DC تحریک مستقلدر موتور تحریک مستقل سیم پیچی تحریک و سیم پیچی آرمیچر جداگانه به دو منبع جدا وصل می شوند در حالی که در موتور شنت هر دو سیم پیچ (تحریک و آرمیچر) مشترکا به یک منبع وصل می گردد. در این نوع ماشین برای کنترل جریان تحریک یک مقاومت متغییر در مدار تحریک قرار می گیرد .
این نوع موتورها نباید در زیر بار سنگین راه اندازی شوند چون جریان آرمیچر آن بیش از حد زیاد شده و به آن صدمه می زند، بیشترین کاربرد این موتور در بازهای ثابت مانند هواکش های صنعتی، دمنده ها و ... است.مشخصه گشتاور – دور موتور تحریک مستقلارتباط بین سرعت زاویه ای و گشتاور که در شکل میبینید نمودار آن خطی یا شیب منفی خواهد بود موتور تحریک مستقل در بارهای مختلف سرعتی تقریبا ثابت دارند
موتور شنتدر موتور شنت هر دو سیم پیچ مشترکا به یک منبع متصل می شوند .در موتور شنت سیم پیچ تحریک و سیم پیچ آرمیچر به صورت موازی با یکدیگر قرار میگیرند به به یک منبع متصل میشوند. در ماشین برای کنترل جریان تحریک یک مقاومت متغییر در مدار تحریک قرار می گیرد . موتور dc شنت عملکرد مدار تحریک مستقل از عملکرد مدار آرمیچر می باشد.
مشخصه گشتاور – دور موتور شنتدرصد تنظیم ولتاژ مولد شنت نیز کوچک است اگر چه از مولد تحریک مستقل بیشتر است. از این مولد به علت درصد تنظیم ولتاژ کوچک در شارژ باتری ها و تأمین روشنایی (اضطراری) و تغذیه سیم پیچ تحریک مولدهای نیروگاهی استفاده می شود. ارتباط بین سرعت زاویه ای و گشتاور که در شکل میبینید نمودار آن خطی یا شیب منفی خواهد بود.
در موتور شنت که جریان تحریک جدا از جریان آرمیچر بود تغییرات بار در درجه اول روی جریان آرمیچر تاثیر می گذاشت. یعنی در حالت کار عادی و بدون تغییر رئوستای مدار تحریک هر تغییری در بار توسط تغییرات جریان آرمیچر جبران می شد.و اگر لازم بود با تغییر جریان تحریک گشتاور تولیدی موتور افزایش یابد نیاز به اعمال کنترل مناسب از بیرون ماشین بود.موتور شنت تحمل بی باری را داشته و تغییرات دور آن محدود تر است.کنترل دور و ترمز موتور شنت نیز وسیعتر است.
موتور سریدر موتور سری سیم پیچی تحریک با آرمیچر سری می شود .(بدیهی است که این سیم پیچی جدا از سیم پیچی تحریک شنت است هر چند هر دو سیم پیچی روی قطب اصلی قرار می گیرد.)در موتور سری عملا یک جریان از آرمیچر و یک جریان از تحریک عبور می کند . یعنی جریان بوجود آورنده IS همان جریان آرمیچر IA و همان جریانی است که توسط موتور از شبکه دریافت میکندIL .
در موتور شنت که جریان تحریک جدا از جریان آرمیچر بود تغییرات بار در درجه اول روی جریان آرمیچر تاثیر می گذاشت. یعنی در حالت کار عادی و بدون تغییر رئوستای مدار تحریک هر تغییری در بار توسط تغییرات جریان آرمیچر جبران می شد.و اگر لازم بود با تغییر جریان تحریک گشتاور تولیدی موتور افزایش یابد نیاز به اعمال کنترل مناسب از بیرون ماشین بود.اما در موتور سری که فوران میدان را هم جریان IA تولید می کند. اگر فرض کنیم هسته وارد ناحیه اشباع نشده باشد با تقریب خوب می توان نوشت. φ = K1 IA = K1 IL K= ضریب ثابت ماشین برحسب وبر بر آمپرموتور های سری گشتاور راه اندازی بسیار زیادی در زمان راه اندازی دارند.در موتور سری گشتاور متناسب مجذور جریان است و این خاصیت می تواند گشتاور راه اندازی بسیار زیادی را در زمان راه اندازی موتور موجب گردد.
اگر در موتور سری جریان دو برابر شود گشتاور چهار برابر می گردد.موتور dc در شکل نشان داده شده که در آن رئوستایRae با آرمیچر سری شده است. از Raeبرای کنترل سرعت موتور سری dc استفاده می شود. مشخصه های گشتاور سرعت موتور های سری dc تحت مقاومت های مختلف نشان داده شده.از آنجایی که :الف : گشتاور زیاد در سرعت کم حاصل می شود.ب : گشتاور کم در سرعت زیاد به دست می آید.هر گاه به گشتاور راه اندازی زیاد نیاز داشته باشیم می توان از موتور های سری بالا نیاز داشته باشیم از موتور dc سری استفاده می کنیم.
مشخصه گشتاور – دور موتور سریمشخصه گشتاور دور یک موتور سری و نقطه کار نامی موتور نشان داده شده است. این مشخصه نشان می دهد که گشتاور راه اندازی موتور سری بسیار بزرگ و در عوض در بارهای کم و بی باری دور موتور بسیار زیاد می شود.پس موتور سری برای بار های با گشتاور راه اندازی زیاد (مانند وسایل حمل و نقل و بالا بر های برقی ) بسیار مناسب است. اما به هیچ وجه نباید موتور سری بی بار شود چرا که در این صورت دور آن بسیار زیاد شده قسمتهای گردنده ماشین آسیب خواهند دید.
به علت بالا بودن گشتاور راه اندازی این موتور در جایی که گشتاور راه اندازی بالا مورد نظر باشد استفاده می شود مانند پرس های ضربه ای، جرثقیل ها، بالابرها و آسانسورها. همچنین بهترین موتور برای وسایل نقلیه مانند اتوبوس های برقی، لوکومتیوها و ... می باشد و از این رو از نوع خاصی از موتور سری DC در قطارهای برقی استفاده می شود که اصطلاحا به آن موتور کششی (Traction Motor) گویند.
موتور کمپونددر یک موتور DC همزمان از سیم پیچهای تحریک سری وشنت به طور مختلط استفاده نمود که منجر به ویژگی های بینابین ویژگی های موتور های سری و شنت می گردد.موتور های کمپوند بر دو نوع می باشند:موتور کمپوند بلندموتور کمپوند کوتاه
رفتار ماشین های کمپوند با شنت بلند و کوتاه تقریبا مشابه هستند.رفتار موتور کمپوند باید توجه داشت که در بارهای کم و بی باری که جریان زیادی از آرمیچر و سیم پیچی تحریک سری نمی گذرد.اثر سیم پیچی تحریک سری در میدان مغناطیسی ماشین کم است و ایجاد میدان مغناطیسی عمدتا توسط سیم پیچی تحریک شنت انجام می پزیرد. پس در بار های کم رفتار موتور کمپوند شبیه موتور شنت است.اما با افزایش بار جریان موتور سیم پیچی شده قسمت بیشتری از میدان مغناطیسی توسط سیم پیچی سری ایجاد می گردد و بتدریج با افزایش بار موتور کمپوند خواصی شبیه به موتور سری پیدا می کند.پس موتور کمپوند مناسب برای کاربرد های است که نیاز به گشتاور راه اندازی نسبتا زیاد بوده و در عین حال تغییرات گسترده بار از حوالی بی باری تا بار کامل مورد نیاز باشد.
مشخصه گشتاور – دور موتور کمپوندگشتاور راه اندازی موتور کمپوند بیشتر از موتور شنت و کمتر از موتور سری است و تغییرات دور آن نیز در زیر بار حد وسطی بین موتور شنت و موتور سری می باشد.همچنین موتور کمپوند مانند موتور شنت تحمل بی باری دارد. به این ترتیب مشخصه گشتاور-دور موتور کمپوند بین مشخصه های سری و شنت قرار می گیرد.
الف) کمپوند اضافیدر مواردی به کار می رود که خصوصیات موتور سری لازم باشد ولی با برداشتن بار، موتور مهار گسسته نشود، مانند دستگاههای تراش که در هر پریود کاری بی بار شده و سپس در بار کامل قرار می گیرد.ب) کمپوند نقصانیدر مواردی به کار می رود که به سرعت تقریبا ثابت نیاز باشد (در بارهای کمتر از بار نامی) لذا معمولا از این نوع موتور در آزمایشگاه ها برای تامین دور ثابت استفاده می شود.در صنایع مختلف معمولا به جای استفاده از موتور سری از موتور کمپوند اضافی ( که خیلی شبیه سری طراحی شده باشد) استفاده می شود.
