مقاله در مورد كنترل سرعت در ماشین های الكتریكی تحت pdf

توضیحات

 مقاله در مورد كنترل سرعت در ماشین های الكتریكی تحت pdf دارای 25 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد كنترل سرعت در ماشین های الكتریكی تحت pdf  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد كنترل سرعت در ماشین های الكتریكی تحت pdf،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد كنترل سرعت در ماشین های الكتریكی تحت pdf :

كنترل سرعت در ماشین های الكتریكی

كنترل سرعت در موتورهای DC, ac به منظور تغییر دادن سرعت برای هدفی خاص صورت می گیرد، تغییر سرعت به طور طبیعی می تواند توسط تغییر بار صورت گیرد كه در این بخش منظور ا زكنترل سرعت شامل مواردی كه در آن سرعت به طور طبیعی تغییر می كند، نیست بلكه این تغییر باید به صورت عمدی رخ دهد.
(1)
با توجه به رابطه 1 در بالا به سه روش می توان سرعت را كنترل كرد: تغییر Ra ، تغییر و تغییر vt
1- كنترل سرعت با تغییر Ra:
الف: در موتور شنت : در این روش ، رئوستای و R را به طور سری با مدار آرمیچر قرار می دهیم: به R, رئوستای كنترل كننده گویند. زمانی كه Rg در مدار موجود نیست داریم

و زمان كه Rg را در مدار آرمیچر قرار می دهیم اگر فرض كنیم تغییر سرعت رخ ندهد خواهیم داشت:

در یك موتور شنت شار میدان بدون تغییر باقی می ماند بنابارین با كاهش جریان آرمیچر به گشتاور الكترومغناطیسی از به كاهش می یابد. و در نتیجه جریان آرمیچر Ia افزایش می یابد . در نتیجه جریان آرمیچر Ia1 بطوری كه گشتاور الكترومغناطیسی اولیه دوباره ایجاد گردد.

هنگامی كه با شرایط پایدار جدیدی با در مدار آرمیچر می رسیم داریم:

رابطه بالا نشان می دهد كه كمتر از می باشد.
در این روش كنترل سرعت Ia ثابت باقی می ماند توانی كه منبع به موتور می دهد ثابت است یعنی مقدار ثابت بوده و ربطی به این ندارد كه Rg در مدار باشد یا نباشد ودر مورد قدرت تحویلی به بار می توان گفت كه

پس قدرت تحویلی به بار متناسب با سرعت است.
در این روش بازده برابر است با

پس هر چه Rg بیشتر باشد بازده ما كمتر خواهد شد، در نتیجه در مورد معایب این روش می توان گفت: بازده بسیار كم است و تنظیم سرعت با مقاومت كنترل كننده Rg ضعیف است. مزیت این روش نیز این است كه امكان رسیدن به سرعت های زیر سرعت پایه را نیز میسر می سازد.
در آخر می توان گفت كه این روش تنها موقعی به كار می رود كه كار موتور كوتاه مدت یا با سرعت كم باشد
ب) موتور سری:
اگر بازه وسیع كنترل سرعت مورد نیاز باشد معمولاً از موتورهای DC سری استفاده می شود.
قبل از وارد كردن رئوستای Rg داریم:

اگر از اشباع مغناطیسی صرفنظر شود شار میدان متناسب با جریان آرمیچر می باشد.
اگر باشد خواهد بود و

بعد از اینكه رئوستای Rg بطور سری با مدار آرمیچر قرار گرفت،

برای گشتاور بار ثابت:

یا
و

رابطه بالا نشان می دهد كه كمتر از است.
تنظیم ضعیف سرعت در موتورهای سری چندان مهم نیست. این روش كنترل سرعت برای كنترل سرعت محركهایی نظیر جرثقیل، بالابرها، قطارها و غیره كاربردهای مهمی دارند. از رئوستای بكار رفته برای محدود كردن جریان راه اندازی آرمیچر نیز ممكن است برای كنترل سرعت استفاده كرد.
به منظور استفاده از ظرفیت كامل موتور در همه سرعتها جریان آرمیچر برابر جریان مجاز آرمیچر یعنی مقدار نامی نگه داشته می شود. واضح است كه برای موتور شنت شار آرمیچر كه برابر مقدار نامی است تولید می شود . از آنجائیكه شار میدان در هر دو نوع موتور ثابت باقی می ماند روش كنترل مقاومت مدار آرمیچر به روش گشتاور ثابت (شار میدان ثابت) (جریان نامی آرمیچر) نامیده می شود.
2- كنترل سرعت توسط تغییر :
نام دیگر این روش روش تضعیف میدان است و بر عكس حالات قبل فقط سرعت های بالاتر از سرعت پایه را ایجاد می كند.

الف: موتور شنت:
شار میدان و از اینرو سرعت موتور شنت می تواند با تغییر مقاومت تنظیم میدان به راحتی كنترل شود. این یكی از ساده ترین و اقتصادی ترین روش ها می باشد و بنابراین بطور گسترده در محركه های الكتریكی میدان استفاده می‌شود.
تحت شرایط كار دائمی اگر مقاومت مدار میدان افزایش یابد جریان میدان If و شار میدان كاهش می یابد . از آنجائیكه به واسطه لختی روتور سرعت نمی تواند ناگهان تغییر كند، كاهش در شار میدان سبب كاهش نیروی ضد محركه الكتریكی می گردد و در نتیجه آن جریان بیشتری در آرمیچر جاری می شود. درصد افزایش Ia خیلی بیشتر از درصد كاهش شار میدان است. بدین ترتیب گشتاور الكترومغناطیسی افزایش می یابد و بیش از گشتاور بار شده و موتور شتاب می گیرد. سپس نیروی ضد محركه الكتریكی افزایش می یابد و Ia شروع به كاهش پیدا می كند تا گشتاور الكترومغناطیسی برابر گشتاور بار ثابت گردد. اگر جریان آرمیچر برابر Ia1 برابر شار و برابر Ia2 هنگامی كه شار به تغییر می یابد باشد برای گشتاور بار ثابت داریم:

پدیده بالا كه تغییرات سرعت و جریان آرمیچر در برابر تغییرات شار میدان را تشریح می كند.
در ادامه به بررسی معایب این روش می پردازیم كه نسبتاً مفصل است.

سرعت بالا با میدان خیلی ضعیفی فراهم می شود . این میدان ضعیف درحداكثر سرعت باعث می شود كه جریان آرمیچر برای ایجاد گشتاور بار مشخص افزایش یابد. با افزایش جریان آرمیچر در حالی كه میدان اصلی ضعیف است منتجه شكل موج میدان بطور نامطلوبی معوج می شود كه در شكل نشان داده شده است. حال پیچك كه بازوهایش در معرض چگالی شار حداكثر قرار دارد را

در نظر بگیرید. اگر ولتاژ گردشی القاء شده در پیچك از 30 ولت تجاوز كند، در هوای بین تیغه های مجاور كه به پیچك وصل شده اند ممكن است شكست رخ داده و باعث ایجاد قوس یا جرقه شود . این قوس الكتریكی تا حدی بر روی سطح كموتاتور توسعه پیدا می كند كه منجر به ایجاد جرقه بین جارویك مثبت و منفی و در نتیجه باعث بروز اتصال كوتاه در خط تغذیه موتور می گردد . این نشان می دهد در هنگامی كه سرعت بالا با شار میدان خیلی ضعیف ایجاد می شود كموتاسیون خیلی بد می باشد.

آرمیچر ممكن است در اثر این سرعت بالا گرمای بیش از حد پیدا كند زیرا افزایش جریان آرمیچر باعث افزایش تلفات اهمی می گردد در حالیكه خنك كردن با تهویه متناسباً بهبودی نخواهد داشت.
اگر شار میدان به طور قابل ملاحظه ضعیف گردد، سرعت افزایش می یابد و در اثر این تغییرات كار موتور ناپایدار می گردد. برای مثال هنگامی كه شار میدان خیلی ضعیف شود گشتاور بار ثابت به افزایش جریان آرمیچر احتیاج دارد. نیروی محركه مغناطیسی مربوط به واكنش ضدمغناطیسی آرمیچر می تواند شار میدان ضعیف قبلی را كاهش دهد تا حدی كه گشتاور الكترومغناطیسی كمتر از گشتاور بار گردد و علی رغم افزایش Ia سرعت موتور آهسته كم می‌شود.
گشتاور ثابت در سرعت كاهش یافته به Ia كم نیاز دارد زیرا Ea اساساً ثابت باقی می ماند. كاهش در Ia و بنابراین كاهش در واكنش ضد مغناطیسی آرمیچر، سبب افزایش شار میدان از مقدار ضعیف شده آن می گردد . در نتیجه آن گشتاور الكترومغناطیسی (متناسب با ) شروع با افزایش پیدا می كند هر چند كه Ia كمتر شده باشد . اگر گشتاور موتور بیشتر از گشتاور بار شود موتور شتاب می گیرد و ممكن است دوباره سرعت خیلی زیاد می شود كه در اثر آن اتفاقات بالا ممكن است دوباره روی دهد و باعث بروز نوسانات دوره ای در سرعت موتور یعنی ایجاد پدیده نوسان یكنواخت در موتور شود. اگر میدان سری ضعیفی (مشهور به سیم پیچی پایدار ساز) به میدان شنت اضافه شود، می تواند از این عملكرد ناپایدار جلوگیری كند. سیم پیچی پایدار كننده اجازه می دهد كه بازه وسیعی از سرعت در تمام موتورهائی كه برای تنظیم سرعت در نظر گرفته می شوند بدست آید. برای افزایش بیشتر این بازه سرعت از سیم پیچی جبرانگیر استفاده می شود.

ب: موتورسری: برای تغییر شار میدان و در نتیجه سرعت موتور سری ، سه عامل می تواند مؤثر باشد و بدین ترتیب سه روش وجود دارد.
روش اول: در این روش یك مقاومت به نام مقسم قرار می دهیم به طوریكه با سیم پیچ میدان سری قرار بگیرد، هنگامی كه مقاومت مقسم تغییر می كند . جریان نیز در سیم پیچ میدان سری تغییر خواهد كرد و به این ترتیب شار میدان و درنتیجه سرعت موتور نیز تغییر خواهد كرد.

روش دوم: این روش از سیم پیچ میدان سری انشعاب می گیریم و به این ترتیب تعداد دورهای سیم پیچ میدان تغییر خواهد كرد و نیروی محركه مغناطیسی میدان سری و سرعت تغییر می كند.
با توجه به توضیح زیر در می یابیم كه برای موتورهای سری در حمل و نقل این روش بسیار مفید است:
اگر موتور سری اجباراً با بارهای متغیر كار كند آنگاه مقاومت مقسم باید خیلی اندوكتیو (القائی) باشد. برای مثال هنگامیكه موتور سری برای حمل و نقل استفاده می شود ممكن است كه جمع كننده جریان، اتصالش را با سیم هوایی از دست بدهد. بعد از آن موتور در اثر انرژی جنبشی

موجود در محور خود (لختی) به حركت ادامه می دهد. اما جریان و بنابراین شار میدان سری ممكن است از بین برود. بعد از مدت كوتاه هنگامی كه دوباره اتصال بین جمع كننده و سیم هوایی برقرار شد بواسطه اندوكتانس زیاد سیم پیچ میدان سری ممكن است تمامی جریان از مقاومت مقسم عبور كند. از آنجائیكه جریان در میدان سری در اثر اندوكتانس بالا تقریباً صفر است نیروی ضد محركه الكتریكی ایجاد شده توسط موتور صفر بوده و باعث می شود هنگامی كه اتصال دوباره برقرار شد، جریان آرمیچر ناگهان زیاد شود. همچنانكه قبلاً توضیح داده شد خود مقاومت مقسم نیز باید بیشتر القائی باشد. این مشكل در روش كنترل انشعابات سیم پیچ میدان وجود ندارد و به همین دلیل برای موتورهای سری در حمل و نقل این روش ترجیح داده می شود.
روش سوم: در این روش اتصال سیم پیچ میدان را از سری به موازی تغییر می دهیم یعنی سیم پیچ میدان سری را به دو قسمت مساوی تقسیم می كنیم؛ زمانی كه این دو قسمت به صورت سری وصل می شوند می توان كل نیروی محركه مغناطیسی را به صورت زیر نوشت

نیروی ضد محركه الكتریكی وقتی دو قسمت سیم پیچی تحریك طبق شكل (cii) موازی وصل شوند برای همان جریان Ia از هر مسیر موازی عبور می كند و نیروی محركه مغناطیسی كل برابر است با:

نیروی ضد محركه الكتریكی
: در حالت بدون اشباع مغناطیسی
یا
این نشان می دهد كه اتصال موازی سیم پیچ های میدان سرعت های بالا را برای موتور نتیجه می دهد . برای گشتاور بار ثابت كاهش در شار میدان باعث افزایش Ia و افزایش سرعت می شود. بدینگونه قدرت ورودی VtIa و قدرت خروجی (=گشتاور بار ثابت * سرعت) افزایش می یابد و بنابراین بازده تقریباً بدون تغییر می ماند.
برای كنترل موتور سری و شنت، نیروی ضد محركه الكتریكی Ea اساساً ثابت می ماند. زیرا كاهش در شار میدان با افزایش سرعت متناظر جبران می شود. اگر جریان آرمیچر Ia برابر جریان نامی موتور (مقدار پلاك موتور) نظیر استفاده كامل از ظرفیت موتور باشد قدرت خروجی Ia Ea تقریباً

ثابت می ماند و به این دلیل كنترل سرعت با روش تغییر شار میدان را روش قدرت ثابت می‌ماند.
از آنجائیكه EaIa تقریباً ثابت می ماند، حداكثر گشتاور هنگامیكه موتور با پائین ترین سرعت كار می كند ایجاد می شود. از این نظر روش كنترل شار میدان برای بارهایی كه به گشتاورهای بزرگ در سرعت های پایین احتیاج دارند مناسب می باشد. در حالتی كه گشتاور بار ثابتی در حدود وسیعی از تغییرات سرعت مورد نیاز باشد ظرفیت و اندازه موتور بر اساس بالاترین سرعت ممكنه انتخاب می شود واضح است از چنین موتوری در سرعتهای كم كار كم با ظرفیت كم استفاده می شود.
3- كنترل سرعت توسط تغییر vt : اگر ولتاژ ترمینال (vt) تغییر كند، تقریباً متناسب

با آن نیروی ضد محركه الكتریكی (Ea) نیز تغییر می كند، زیرا داریم:

و برای حالاتی كه شار ثابت است ، مثلاً موتور شنت DC سرعت نیز تقریباً متناسب با vt تغییر می كند. برای كار موتور DC ابتدا باید ac به DC تبدیل شود و بعد از آن به آرمیچر اعمال شود و روش برای تغییر سرعت با تغییر ولتاژ ترمینال وجود دارد .

برای دریافت اینجا کلیک کنید