مقاله درآمدی بر كاربرد آرمیچر

توضیحات

  مقاله درآمدی بر كاربرد آرمیچر دارای 75 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله درآمدی بر كاربرد آرمیچر  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 درآمدی بر كاربرد آرمیچر،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله درآمدی بر كاربرد آرمیچر :

درآمدی بر كاربرد آرمیچر

چگونگی پیدایش جریان برق
از زمانهای بسیار قدیم بشر با آهن ربا های طبیعی آشنا بوده ، نیروهای جاذبه و دافعه بین قطعات مختلف این آهن ربا ها و نیز بین آنها و سایر قطعات آهنی را می شناخته است . اما تا حدود 200 سال قبل تحلیل صحیح و دقیقی از رفتار اجسام مغناطیسی ارائه نشده بود و به همین دلیل استفاده چندانی از این پدیده انجام نمی شد .

در سال 1819 میلادی یك دانشمند دانماركی به نام اورستد متوجه شد هنگام عبور جریان برق از یك سیم ، چنانچه در مجاورت آن قطب نمایی قرار دهیم ، عقربه قطب نما ( كه از جنس آهن ربای طبیعی است ) منحرف می گردد . این تجربه نشان داد كه جریان برق نیز مانن آهن ربای طبیعی در اطراف خود یك میدان مغناطیسی ایجاد می كند كه شدت آن بستگی به شدت جریان دارد.

درآمدی بر ماشینهای DC
امروزه ماشین های الكتریكی نقش اساسی در صنعت ایفا می كنند و بنابراین به عنوان یكی از دروس مهم مهندسی برق در دانشگاه های دنیا مطرح می باشند. متاسفانه بیشتر دانشجویان مهندسی برق به دلیل استفاده از فقط یك مرجع برای این درس و دید تك بعدی به ماشین های الكتریكی كه همان دید مداری محض(KVL وKCL) است؛ همواره دارای ضعف اساسی در این درس می باشند.اولین ماشین های الكتریكی دوار كه یك دانشجوی مهندسی برق با آنها آشنا می شود ماشین های DC هستند؛.

لذا زیر بنای فهم دانشجویان از اصول اساسی ماشین های الكتریكی گردان در همین نوع ماشین ها شكل می گیرد و چه بسا در صورت عدم فهم مناسب ماشین های DC ،دانشجو با سایر ماشین های دواری كه بعداً با آنها مواجه می شود(نظیر موتور های القایی سه فاز،ژنراتور های سنكرون سه فاز،موتور های القایی تك فاز و ماشین های مخصوص)قطعاً دچار اشكال می گردد و نخواهد توانست دید مهندسی خوبی را نسبت به ماشین های الكتریكی ،پیدا كند.

من با توجه به مطالعه تعداد زیادی كتاب راجع به ماشین های الكتریكی و چند ترم تدریس این درس (به صورت TA در خدمت چند تن از اساتید محترم دانشكده برق دانشگاه صنعتی شریف) توانستم ضعف دانشجویان را در این درس ریشه یابی كنم ؛كه همان طور در بالا اشاره شد نگاه یك چشمی به ماشین های الكتریكی به عنوان مدار های الكتریكی است.

در حالی كه می دانیم موتور ها و ژنراتور های الكتریكی به عنوان مبدل انرژی الكتریكی به مكانیكی و بالعكس هستند و این تبدیل انرژی تنها در سایه پدیده های الكترو مغناطیسی صورت خواهد گرفت.از همین بیان می توان نتیجه گرفت كه روشی كه ماشین های الكتریكی را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهیم تركیبی از سه دیدگاه زیر است: 1)دیدگاه الكترومغناطیسی:محاسبات mmf و نیروهای الكترومغناطیسی و میدان های مغناطیسی.

2)دیدگاه مكانیكی:محاسبات گشتاور-سرعت و اعمال فرم زاویه ای قانون دوم نیوتن برای تجزیه و تحلیل حالت های گذرای ماشین های DC به صورت معادله دیفرانسیل معمولی رسته دوم 3)دیدگاه مداری:به دست آوردن مدار معادل الكتریكی ماشین های الكتریكی ومحاسبات ولتاژ و جریان پایانه ای ژنراتورها و جریانی كه موتور از شبكه DC یاAC می كشدو مثلاً ضریب قدرت ورودی یك موتور AC كه گفتیم این تنها دیدگاه دانشجویان نسبت به ماشین های الكتریكی است. كتابی كه پیش رو دارید در 8 فصل و از سه دیدگاه فوق به سبك استدلالی دقیق ماشین های DC را تجزیه و تحلیل می كند

. با توجه به این موضوع كه گرایش اصلی من مخابرات میدان (الكترومغناطیس) می باشد لذا سعی كردم دیدگاه الكترومغناطیسی روشنی از ماشین های DC ارائه دهم این موضوع در سرتاسر این كتاب به چشم می خورد (مثلاً در فصل پنجم اثبات دقیق الكترومغناطیسی این حقیقت كه توزیع mmf روتور یك ماشین DC یك شكل موج شبه مثلثی است آورده شده است كه در هیچ یك از مراجع معتبر درس ماشین های الكتریكی مطرح نشده است).

مهم ترین نكته برجسته این كتاب زبان ساده به كار گرفته شده و تعدد شكل های واضح در آن است اما در عین حال سعی شده كلیه مطالب درسی مربوطه به طور كامل پوشش داده شوند.همچنین در این كتاب سیم پیچی موجی یك ژنراتور DC و شكل موج ولتاژ تولیدی آن در فصل سوم تجزیه و تحلیل شده كه این مساله همیشه به عنوان یك مساله بی جواب در كلاس های درس دانشكده برق بین دانشجویان تیزبین مطرح بود و در هیچ یك از مراجع درس ماشین بدان اشاره ای نشده است

(فقط به ذكر فرمول تعداد مسیر های موازی جریان برابر 2 است بسنده كرده اند).حال من به كمك نرم افزار Mechanical Desktop روتور 18 شیاری با سیم پیچی موجی را 5 درجه،5درجه چرخانده ام و ولتاژ پایانه ای آن را به صورت تابعی از زمان درآوردم. با آرزوی موفقیت برای همه مهندسان برق ایرانی ژنراتورها وموتورهای الكتریكی : مقدمه: ژنراتورها و موتورهای الكتریكی گروه از وسایل استفاده شده جهت تبدیل انرژی مكانیكی به انرژی الكتریكی یا برعكس .

توسط وسایل الكترومغناطیس هستند . یك ماشینی كه انرژی الكتریكی به مكانیكی تبدیل می كند موتورنام دارد وماشینی كه انرژی مكانیكی را به انرژی الكتریكی تبدیل می كند ژنراتور یا آلترناتور یامتناوب كننده یا دینام نامیده می شود . دو اصل فیزیكی مرتبط با عملكردموتورهاوژنراتور ها اولین اصل فیزیكی اصل القایی الكترومغناطیسی كشف شده توسط مایكل فارادی دانشمند بریتانیایی است. اگر یك هادی در میان یك میدان مغناطیسی حركت كند یا اگر طول یك حلقه ی القایی ساكنی جهت تغییر استفاده شود. یك جریان ایجاد می شود یا القا می شود در كنتاكنتور بحث این اصل این است كه در مورد واكنش الكترومغناطیسی بحث می كند

و این كه این واكنش در ابتدا توسط آندر مری آمپر در سال 1820 كه دانشمند فرانسوی است كشف شد.اگر یك جریان از میان یك كنتاكتور كه در میدان مغناطیسی قرار گرفتند عبور كند . میدان نیروی مكانیكی بر آن وارد می كند

. ساده ترین ماشینی های دیناموالكتریك دیسك دینامیكی است كه توسعه یافته توسط افرادی است كه آن شامل یك صفحه ی مسی پیچیده شده است. كه این پیچش از مركز تالبه وجود دارد .و بین قطبهای یك آهنربای سمبر اسبی است . وقتی دیسك می چرخد یك جریان بین مركز دیسك ولبه ی آن توسط عملكرد میدان آهنربا القا می شود كه دیسك یا صفحه میتواند ساخته شود.

جهت عمل كردن به عنوان یك موتور توسط بكار بردن یك ولتاژ بین لبه ی دیسك و مركزش كه این به علت چرخش دیسك به دنده بدلیل نیروی تولید شده توسط واكنش مغناطیس است . میدان مغناطیسی آهن ربای دائم به اندازه ی كافی برای كار كردن كافی است . كه حتی به عنوان یك موتور یا دینام كوچك بكار می رود ( كار می كند). در نتیجه برای ماشین های بزرگتر آهنربای بزرگتری بكار می رود. هم موتور ها وهم ژنراتورها دارای دو اصل هستند :

قسمتها ومیدان كه آهنربای الكترومغناطیسی با سیم پیچ هایش و آرمیچر و ساختاری كه از كنتاكتور حمایت می كند و كار قطع میدان مغناطیسی وحمل جریان القا شده ژنراتور یا جریان ناگهانی به موتور را دارد است. آرمیچر معمو هسته ی نرم آهنی اطراف سیم های القایی كه دور سیم پیچ ها پیچیده شده اند است.

موتور های AC: دو نوع اساسی موتور ها طراحی شده اند برای عمل كردن بر روی جریان متناوب پولی فاز موتور های سنكرون و موتور های القایی موتور های سنكرون اساسآ یك تناوب گر(آلترناتور) سه فاز است كه بصورت معكوس كار می كند. آهنربا های میدان روی رتور پیچیده شده اند توسط جریان مستقیم تحریك شده اند و سیم پیچ آرمیچر به سه قسمت تقسیم می شود و با جریان متناوب سه فاز تغذیه می شوند . تغییر موج های سه فاز جریاندر آرمیچر واكنش متغییر مغناطیس را با قطبهای آهنربا های میدان سبب می شوند.

و چرخش میدان با یك سرعت ثابت كه ای سرعت ثابت توسط فركانس جریان در خط قدرت AC تعیین می شود را سبب می گردند سرعت موتور سنكرون در وسایل خاصی سودمند است. همچنین در كاربدهایی كه بار مكانیكی روی موتور خیلی زیاد می شود و نیز موتور های سنكرون نمی توانند استفاده شوند. بخاطر اینكه اگر موتور سرعتش كاسته شود تحت بار آن یك مرحله عقب می ماند .

در واقع یك پله كاسته می شود با فركانس جریان و منجر به توقف موتور می شود موتور های سنكرون می توانند ساخته شوند برای عملكرد از یك منبع قدرت تك فاز توسط با شاكل شدن عناصر مدار مناسب كه یك میدان مغناطیسی چرخش را سبب می شود ساده ترین موتور های الكتریكی نوع قفس سنجابی موتور های القایی استفاده شده باید یك تغذیه سه فاز می باشد استاتور یا ارمیچر ساكن از موتور قفس سنجابی شامل سه سیم پیچ ثابت مشابه با آرمیچر موتور سنكرون می باشد

عصر چرخشی متشكل از یك هسته: در قسمتی كه یك سری از كنتاكتور ها سنگین نظم داده ومنظم شده اند وقرار گرفته اند بصورت یك دایره در اطراف شافت (میله) و موازی با آن برداشتنی هستند كنتاكتور های روتور به شكل قفسه ای استوانه ای و مشابه به ان استفاده می شوند بصورت سنجابی (كار می كنند) جریان سه فاز در سیم پیچ های استاتور جاری می شوند و یك میدان مغناطیسی چرخشی تولید می كند. این میدان یك جریان در كنتاكتور های نوع قفسه ای القا می كند . واكنش مغناطیسی بین میدان چرخشی و كنتاكتور های حامل جریان روتور روتور را به حركت در می اورند. اگر روتور دقیقآ با سرعت یكسانی به مانند میدان مغناطیسی بچرخد هیچ جریانی در آن القا نخواهد شد. و از این رو روتور با سرعت سنكرون نباید به حركت دراید.

در عمل سرعتهای چرخش روتور و میدان در حدود 2 تا 5 درصد با هم تفاوت دارند. این تفا وت سرعت بعنوان لغزش معروف است. متور ها با روتور های قفس سنجابی می توانند استفاده شوند روی جریان متناوب تكفاز بوسیله نظم های مختلفی از القا و ظرفیت و بر اساس این دو مورد كه ولتاژ تكفاز را اصلاح می كند و تغییر می دهد و آن را به ولتاژ فاز تبدیل می كند چنین موتور هایی بعنوان موتور های فاز شكاف (Spelat Phase) مشخص و معروفند یا موتور های تعدیل كننده یا كند از سر(متور های خازنی) بر اساس نظم و ترتیب آن ها استفاده می شوند.

موتور های قفس سنجابی تكفاز گشتاور شروع(راه اندازی) زیادی ندارند. و برای به كار انداختن در حالی كه گشتاور زیاد است موتور های خنثی القایی استفاده می شود . یك موتور خنثی القایی ممكن است از نوع فاز شكاف باشد. یا از نوع تعدیل كننده اما یك سوئیچ یا اتو ماتیك یا دستی دارد كه اجازه می دهد جریان بین جاروبك های كموتاتور وقتی موتور شروع به حركت می كند. جاری شود و اتصالات كوتاه همه اجزای كموتاتور بعد از اینكه موتور به یك سرعت تقسیم می شوند . موتور های دفع القایی یا خنثی القایی به ای خاطر نامیده شده اند .

كه گشتاور راه اندازیشان وابسته است به دفع بین روتور و استاتور و گشتاورشان در زمان راه اندازی وابسته است به القا موتورهای سیم پیچی شده ی سری با كموتاتور ها كه بر روی جریان متناوب با جریان مستقیم عمل می كنند. موتور های یونیورسال نامیده می شوند. آن ها معمولآ فقط در اندازه های كوچك ساخته می شوند و معمولآ در مصارف خانگی كاربرد دارند. آلتر ناتور های جریان متناوب(AC)(آلتر ناتور ها) ژنراتوها: همانتور كه در بالا گفته شد یك ژنراتور ساده بدون كموتاتور تولید خواهد كرد كه یك جریان الكتریكی كه متناوب می شوند.

در مسیر همانطور كه آرمیچر می چرخد چنین جریان متناوبی مزیت زیادی دارد . برای اتقال توان الكتریكی و از این رو بشترین ژنراتور های اللتریكی بزرگ از نوع AC هستند.در ساده ترین شكلش یك ژنراتور AC فقط در دو حالت خاص فرق می كند با ژنراتور DC پایانه های سیم پیچ آرمیچرش بیرون هستند. برای حلقه های لغزان جزئی شده جامد روی شافت(میله)ژنراتو بجای كموتاتور و سیم پیچ های میذان توسط یك منبع DC خارجی تغذیه انرژی می شوند. تا اینكه توسط خود ژنراتور این كار انجام می شود

. ژنراتور های AC سرعت پایینی با تعداد زیادی در حدود 100 قطب ساخته می شوند. هم برای بهبود بازده شان و هم برای دست یافتن به فركانس دلخواه به آسانی. آلترناتور ها با توربین های سرعت بالا راه اندازی می شوند. همچنین اغلب ماشین های دو قطبی هستند. فركانس جریان گرفته شده توسط ژنراتو AC مساوی است

با نیمی از تعداد قطبها و تعداد چرخش آرمیچر در هر ثانیه. اغلب مطلوب است در مورد ژنراتور كه واتژ بالایی وجود داشته باشد و آرمیچر های در حال چرخش در چنین كاربرد هایی صرف عمل نمی كنند. بخاطر احتمال جرقه زنی بین جاروبكها و حلقه های لغزان و خطر شكستهای مكانیكی كه ممكن است سبب اتصال كوتاه شود . آلترناتور ها بنا بر این با یك سیم پیچ ساكن كه بدور یك روتور می چرخد . و این روتور شامل تعدادی اهنربای مغناطیسی میدان هستندساخته می شوند اصل عملكرد آنها دقیقآ مشابه عملكرد ژنراتور های AC توصیف شده اند.

بجز اینكه میدان مغناطیسی(نسبت به كنتاكتور های آرمیچر) به حركت در می ایند. جریان تولید شده توسط آلترناتور های توصیف شده در بالا به یك پیك می رسد و به صفر ختم می شوند و به یك پیك منفی افت می كنند. و دوباره به سمت صفر می آیند. و در چند زمان در واقع چندین بار در هر ثانیه بسته به فركانس كه ماشین طراحی شده چنین جریان را جریان متناوب تكفاز نامیده اند. همچنین اگر آرمیچر در داخل دو سیم پیچ قرار گیرد

كه این سیم پیچ ها از زاویه ها و گوشه های راست یكدیگر كشیده شده اند و با اتصالات خارجی مجزا تهیه شده اند. دو موج جریان تولید خواهد شد. هر كدام در ماكزیممش خواهد بود وقتی كه دیگری به صفر برسد .چنین جریانی را جریان متناوب سه فاز نامیده اند. اگر سه سیم پیچ ارمیچر با زوایای 120درجه با یكدیگر قرار گیرند جریان به شكل موج سه برابر و كریپل تولید خواهد شد كه به آن جریان متناوب سه فاز گفته می شود. یك تعداد زیادتری از فازها ممكن است با افرایش تعداد سیم پیچها بدست آمده باشند

و گرفته شوند در ارمیچر اما در مهندسی برق مدرن جریان متناوب سه فاز بسیا پر كاربرد است و آلترناتور سه فاز ماشینی دینامو الكتریكی است كه بطور كلی برای تولید قدرت الكتریكی (یا توان الكتریكی) بكار می رود. ولتاژ های بالای 13200 در آلترناتور ها رایج ترند.
عكس العمل آرمیچر چیست؟
عكس العمل آرمیچر: عواملی كه در حالت بارداری دینامو باعث تغییر نیروی الكتروموتوری آرمیچر می باشد عكس العمل آرمیچر نامیده می شود و مهمترین آنها به شرح زیر است:
1- عكس العمل القا شونده كه باعث افت ولتاژ در مقاومت سیم پیچ آرمیچر می شود در حالت ژنراتور V=E-RI و در حالت موتور V=E+RI می باشد 0E نیروی الكتروموتوری تولید شده و V ولتاژ دو سر آرمیچر و RI افت ولتاژ آرمیچر می باشد0

2- عكس العمل مغناطیسی كه باعث نیروی الكتروموتوری و فوران می گردد و به دو دسته تقسیم می شود0
الف: عكس العمل عرضی ب: عكس العمل طولی الف: عكس العمل عرضی میدان مغناطیسی یك ماشین ، توسط سیم پیچ تحریك تامین می گردد 0 در یك ماشین باردار ، جریانی كه از سیم پیچ های آرمیچر می گذرد نیز تولید میدان مغناطیسی می نماید و این میدان روی میدان اصلی اثر نموده و با عث ایجاد خطوط میدان تحریك می شود

. آرمیچر كه از سیم پیچ های آن جریان می گذرد میدانی به وجود می آورد كه محور آن بر محور جاروبكها منطبق است0 وجود میدان آرمیچر سبب ایجاد فوران مغناطیسی تحت قطبها می شود و در یك طرف قطب ،آنرا تقویت و در طرف دیگر آن را تضعیف می كند . اگر ماشین اشباع نباشد عكس العمی عرضی آرمیچر در e.m.f. آرمیچر تغییر نمی دهد ولی در حالت اشباع ماشین e.m.f. ارمیچر كاهش می یابد. در حالت بارداری ، جریان میدان تحریك و جریان آرمیچر هر دو وجود دارند و m.m.f. های منتجه این دو جریان تولید موج دانسیته فوران مینماید . خط خنثای الكتریكی یا منطقه ای كه دانسیته فوران در آن صفر است در حالت ژنراتور از خط خنثای هندسی ،

در جهت چرخش و در حالت موتور در جهت عكس چرخش تغییر مكان می دهد . مولفه فوران مغناطیسی در محور خنثی باعث اشكالات كموتاسیون میشود m.m.f. آرمیچر تولید عكس العمل آرمیچر می نماید . ضمن مهمترین مولفه (قسمت) از این m.m.f. در محور خنثی (محور ربعی ) واقع است. مدار مغناطیسی اشباع نشده: در این حالت قابلیّت نفوذ مغناطیسیاجرا مختلف مدار مغناطیسی را می توان ثابت فرض نمود

و در نتیجه دانسیته فوران منتجه در هر نقطه مساوی حاصل جمع جبری دانسیته های فوران آرمیچر و میدان تحریك می باشد .و در اثر تغییر شكل اندوكسیون منتجه محور خنثی در جهت گردش آرمیچر تغییر مكان می دهد0 جاروبكها را باید در جهت گردش آرمیچر تغییر مكان داد،چون ومدار مغناطیسی به حال اشباع نرسیده است تقویت دانسیته فوران در یك گوشه از قطب و تضعیف آن در گوشه دیگر ،ؤ یكدیگر را جبران می نماید و فوران كلی تغییر نمی كند

اما به علت تغییر شكل خطوط قوای مغناطیسی و طولانی شدن راه آنها مقاومت مغناطیسی افزایش می یابد و چون نیروی محركه مغناطیسی ثابت است لذا فوران مفید كاهش می یابد0 مدار مغناطیسی اشباع شده: در این حالت نمی توان دانسیته فوران میدان اصلی و عكس العمل آرمیچر را جمع جبری نمود و باید نیروهای محركه مغناطیسی را تركیب نموده و از روی منتجه آنها اندوكسیون را در نقطه مطلوب تعیین نمود0 با رعایت این نكته منحنی نمایش دانسیته فوران در سطح آرمیچر بر حسب نیروی محركه مغناطیسی كلی در شكل (1-1) نشان داده شده است 0فرض می شود

Boدانسیته فوران در حالت بی باری مولد و Fo نیروی محركه مغناطیسی باشد كه آنرا تولید می نماید0 شكل شماره 1-1 تغییرات نیروی محركه مغناطیسی ایجاد شده توسط جریانی كه هنگام بارداری مولد از سیمهای آرمیچر آن می گذرد زیر قطبها خطی است و بعلاوه در روی محور قطبی ( محوری كه از قطب می گذرد) صفر و درآن گوشه ‎ی قطب كه آرمیچر از آن دور می شود مثبت و در آن گوشه‏ی قطب كه القا شونده به آن نزدیك می شود منفی است،

در نقطه ای به فاصله X از محور قطبی ، شكل (2-1) ، این نیروی محركه مغناطیسی را میتوان به صورت F1=Kx نوشت 0K ضریبی ثابت است كه تابع جریان القا شونده میباشد 0 نیروی مغناطیسی منتجه برابر است با:F=Fo+F1= Fo+Kx شكل 2-1 با مقایسه فورانهای حالت بی باری و بار داری مشاهده می شود كه كاهش فوران در گوشه ورودی و افزایش آن در گوشه خروجی می باشد.افزایش فوران در گوشه خروجی نمی تواند كاهش فوران را در گوشه ورودی جبران كند و لذا از فوران مفید و در نتیجه نیروی الكتروموتوری القا شده در مولد كاسته می شود 0

طرق مختلف جبران عكس العمل عرضی آرمیچر : تعبیه شیارها در كفشكهای قطبی : با ایجادچند شیار در كفشكهای قطبی فاصله هوایی در شیار مسیر فوران عكسالعمل آرمیچر به وجود می آورند ، تا با لفزایش مقاومت مغناطیسی از مقدار فوران عرضی كاسته شود0 اما شیارهای كفشكهای قطبی مقطع آهن كفشكها را كاهش می دهد و در نتیجه زود تر آنرا به حال اشباع می رساند . به علاوه وجود شیارها در كفشكهای قطبی موجب می گردد كه دانسیته فوران مغناطیسی در فاصله هوایی میان كفشكهای قطبی و آرمیچر از حالت یكنواختی خارج شود ، از این جهت به ندرت این طریق را به كار می برند0

2-سیم پیچی تعدیل اگر ولتاژ موجود بین تیغه های مجاور یك كلكتور را به صورت تابعی از وضع زاویه ای پیرامون كلكتور ، رسم نماییم نتیجه یك منحنی استكه تقزیبا شبیه منحنی توزیع دانسیته فوران می باشد ولتاژ بین تیغه های مجاور وقتی كه دو طرف كلاف متصل به انها در قویترین میدان قرار گیرد، حداكثر خواهد بود . عكس العمل عرضی آرمیچر باعث توزیع ولتاژ در دور كلكتور می شود . در بعضی موارد ، ماشینها گاهی ، تحت بار اضافی یا تغییرات سریع بار قرار می گیرند

. زمانی كه بار اضافی بیش از حد روی ماشین باشد یا تغییرات ناگهانی بار اتفاق بیفتد ، ولتاژ بین تیغه های كلكتور ممكن است بقدری زیاد شود كه باعث ایجاد جرقه بین دو جاروبك مجاور با پلاریته مخالف گردد و باعث اتصال كوتاه یا بعضی اوقات ، سوختن كلكتور گردد . مگر اینكه برای غلبه بر عكس العمل عرضی آرمیچر اقداماتی صورت گیرد . برای این منظور سیم پیچ دیگری در ماشین تعبیه می شود .

m.m.f. مغناطیسی عرضی توسط این سیم پیچ كه به سیم پیچ تعدیل معروف است و. در صفحات قطبهای اصلی تعبیه می شود خنثی می گردد . سیم پیچ تعدیل به صورت سری با سیم پیچ آرمیچر قرار می گیرد و شماره مفتول های آن طوری است m.m.f. آن مساوی است با m.m.f. مفتولهای آرمیچر كه تحت صفحات قطبی قرار دارند، m.m.f.ها در دو جهت مخالف بوده و بنا بر این m.m.f. سیم پیچ تعدیل سبب تقلیل دانسیته فوران آرمیچر می شود . سیم پیچ های تعدیل برای خنثی نمودن اثر عكس العمل آرمیچر ،

در منطقه خارج از نفوذ قطبها كموتاسیون و بخصوص برای یكنواخت نگاه داشتن توزیع فوران تحت صفحات قطبهای اصلی به كار می رود . این سیم پیچ ها در شیارها یا سوراخهایی كه در صفحات قطبی تعبیه می شود قرار می گیرند و جریان سیم پیچ كموتاسیون جریان آرمیچر را حملمی نماید . برای مثال ، نصف مفتولهای طرف راست صفحه یك قطب با نصف مفتولهای واقع در طرف چپ قطب مجاور به طور سری متصل می شوند ، بطوریكه جهت جریان در این مفتولها مخالف جهت جریان آن قسمت از سیم پیچ آرمیچر كه مستقیماً روبروی آنها قرار دارد می باشد

. چون سیم پیچ های تعدیل كننده تمام جریان آرمیچر را حمل می نمایند فوران تولید شده توسط هر دور از آنها خیلی قویتر از فوران هر دور سیم پیچ آرمیچر می باشد 0 باید به خاطر داشت كه جریان مفتول آرمیچر برابر جریان كل آرمیچر تقسیم بر تعداد راه های جریان می باشد0 لذا در صورتی كه ماشین 8 قطبی باشد و دارای سیم پیچ حلقوی ساده باشد در این حالت m.m.f. تولید شده توسط شش مفتول سیم پیچ تعدیل كننده برابر m.m.f. 48 مفتول سیم پیچ آرمیچر خواهد بود 0 در طرح های عملط برای سیم پیچ های تعدیل كننده

، فقط آن مفتولهایی از آرمیچر كه مستقیماً در مقابل صفحات قطبی قرار می گیرند توسط آمپر دورهای مساوی خنثی می شوند. در این نوع ماشینها قطبهای كموتاسیون از اثر عكس العمل آرمیچر در مناطق بین قطبها جلوگیری می نمایند0 ب- عكس العمل طولی آرمیچر

: همان طور كه گفته شد عكس العمل عرضی آرمیچر یك ژنراتور موجب تغییر شكل خطوط قوای مغناطیسی شده و در نتیجه محور خنثی در جهت تغییر آرمیچر تغییر مكان می یابد. بنابراین جاروبك ها را باید در جهت گردش آرمیچر روی كلكتور تغییر مكان داد تا در امتداد محور خنثی قرار گیرند لذا جهت جریان در هادی های القا شونده عوض می شود به طوریكه جهت جریان در عناصر القا شونده گوشه خروجی قطب شمال مخالف جهت جریان القا شده در عناصرالقا شونده گوشه ورودی قطب جنوب بوده از این رو این دو جریان با هم جمع می شوند

. در ماشین های چند قطبی كه سیم بندی آرمیچر آنها a راه جریان دارد و جریان القا شده در آرمیچر آنها مساوی I است جریانی كه از هر عنصر القا شونده می گذرد I برa است . كموتاسیون و ولتاژ راكتانس: كلكتور و جاروبكهای همراه با آن قسمتهای مهمی از ژنراتور dc را تشكیل میدهند.در مجموعه كلكتور و جاروبكها دو عمل لازم صورت می گیردند . یكی عمل كموتاسیون كه شامل تبدیل جریان متناوب تولید شده به جریان مستقیم خروجی است و دیگری انتقال جریان از آرمیچر گردان به جاروبكهای ساكن و در نتیجه به بار. هر دو عمل باید به دقت و با استفاده از مواد مناسب و طرح خوب و تنظیم مناسب كنترل شود.

در غیر این صورت یك جرقه جدی و امكان از كار افتادن ماشین در بین خواهد بود . موقعی كه یكی از كلافهای آرمیچر بین جاروبكهای مثبت و منفی متوالی می چرخد جریان در آن كلاف در یك جهت عبور نموده و سپس این كلاف برای كسری از ثانیه توسط جاروبك اتصال كوتاه می شود كه پس از آن در منطقه بین جاروبكهای منفی و مثبت متوالی عبور می نماید (منطقه ای كه در آن جریان در جهت مخالف قبل می باشد ) دو عامل عمده مایل است كه از كموتاسیون ملایم جلوگیری نماید : 1ـ امكان عبور جریان زیاد در كلاف اتصال كوتاه شده . 2ـ خاصیت ضریب القا ی كلاف كه با تغییر جهت جریان مخالفت می نماید

. اغلب كلكتور در جهت عقربه های ساعت می چرخد موقعی كه كلاف از وضع یك به دو حركت می كند جریان در كلاف به طرف چپ یعنی به طرف جاروبك مثبت می باشد سپس كلاف ناگهان توسط جاروبك منفی اتصال كوتاه می شود.اگر در این وضع دو طرف كلاف ، فورانی را قطع نماید ولتاژی تولید می شود و در نتیجه آن جریانی از كلاف عبور خواهد كرد .این دلیل لزوم استفاده از قطبهای كمكی است تا بتوان عكس العمل آرمیچر را خنثی نموده و فواصل بین قطبی را نسبتاً عاری از فوران كرد .بالاخره موقعی كه كلاف در منطقه بین جاروبكهای مثبت و منفی قرار میگیرد از حالت اتصال كوتاه خارج شده و جهت جریان معكوس میگردد یعنی جریان به طرف راست جاری می شود .

كموتاسیون سه منطقه عمل دارد: 1ـ قبل از اتصال كوتاه موقعی كه جریان جهت مشخصی دارد. 2ـدوره اتصال كوتاه كه بدترین دوره است . 3ـ حالت بعد از اتصال كوتاه موقعی كه جریان در جهت مخالف شروع به حركت می نماید . باید توجه نمود كه جهت جریان در زمان بسیار كوتاهی عوض می شود و اندوكتانس یك كلاف كه دارای چند دور سیم پیچی است و حول یك ماده مغناطیسی خوب پیچیده شده است با تغییر جریان از مثبت به منفی مخالفت می نماید

اكر به این ولتاژ ، اجازه عمل داده شود باعث جرقه خواهد شد. چنانچه تغییر جهت جریان درست در همان لحظه ای انجام گیرد كه كلاف ، تیغه كلكتور را ترك می كند یعنی میان تیغه كلكتور و جاروبك در لحظه ای كه از یكدیگر جدا میشوند هیچ جریانی عبور نكند در این صورت كموتاسیون را كامل می نامند برعكس اگر هنگام جداشدن تیغه كلكتور از جاروبك از كلافی كه به آن تیغه متصل است جریانی عبور نماید جرقه ای بین جاروبك و تیغه كلكتور به وجود می آید و عمل كموتاسیون كامل نیست . ایجاد جرقه در جاروبك باعث گرم شدن فوق العاده كلكتور و جاروبكها میشود

و جاروبكها به سرعت ساییده میشوند و از بین میروند .ساییده شدن جاروبكها و خرده شدن تیغه های كلكتور موجب می شود كه تماس جاروبك ها روی كلكتور كامل نباشد و در نتیجه قدرت ماشین كاهش می یابد . كموتاسیون هم دارای جنبه مكانیكی و هم دارای جنبه الكتریكی است ، از لحاظ مكانیكی ضرورت دارد كه جاروبك ها پیوسته با تیغه های كلكتور كه در زیر آن میگذرد تماس داشته باشد و با فشار ثابتی روی آنها قرار گیرد .از لحاظ الكتریكی كموتاسیون بسیار پیچیده است زیرا عوامل مختلفی نظیر خودالقایی كافی كه در حال كموتاسیون است ،

القای متقابل این كلاف و سایر كلاف هایی كه به مرحله كموتاسیون رسیده اند ،نیروی الكتروموتوری ایجاد شده در كلاف توسط میدان مغناطیسی خارجی مقومت اهمی این كلاف و بالاخره مقاومت اهمی محل تماس جاروبكها باتیغه های كلكتور در عمل كموتاسیون دخالت دارند . مقاومت محل تماس جاروبكها با تیغه های كلكتور به جنس جاروبكها ، فشار تماس آنها و شدت جریان و حرارت و غیره وابستگی دارد لذا قابل تغییر است ، برای از بین بردن ولتاژ راكتانس لازم است یكی از این دو عمل زیر انجام گیرد:

1-تغییر مكان جاروبكها در ماشینهای بدون قطبهای كمكی . 2-استفاده از قطب های كمكی به منظور خنثی نمودن فوران عكس العمل آرمیچر0 كموتاسیون دو تیغه ای : این ساده ترین نوع كموتاسیون می باشد زیرا جاروبك فقط یك كلاف را اتصال كوتاه می نماید0 فرض می شود كه c كلافی باشد كه عمل كموتاسیون در آن انجام می گیرد و a و b تیغه های كلكتور باشند كه سر وته این كلاف به انها متصل شده است و B جاروبكی به عرض تیغه كلكتور باشد 0 جریانی كه از هر شاخه سیم بندی می گذرد I فرض می نماییم . كلكتور در جهت فلش f تغییر مكان می دهد0 جریانهای دو كلاف c1 وc2 كه قبل از كلاف C و بعد از آن قرار داردمساوی I است اما در این كلافها جهتشان مخالف یكدیگر است . جهت جریانی را كه از كلاف C2می گذرد

مثبت و جهت جریانی را كه از كلاف C1 می گذرد منفی قرار داده و جهت جریان I را كه از كلاف C می گذرد در صورت تطابق با جهت جریانی كه از قبل از شروع كموتاسیون از آن می گذشته مثبت فرض می نماییم 0 اگر جریانهایی را كه به تیغه كلكتور B می رسد به Ia و Ib نشان دهیم در این صورت خواهیم داشت Ia=I+i Ib=I-i وجریانی كه از جاروبكها خارج می شود مساوی است با: Ia+Ib=2I هنگام تغییر مكان كلكتور ، جریان i تدریجاً كاهش می یابد و به صفر می رسد و سپس تغییر جهت داده

و در لحظه ای كه جاروبك B از تیغه كلكتور a به كلی جدا می شود و تمام سطح تیغه b را می گیرد مقدار آن به صفر می رسد . اگر To زمان عبور تیغه a از زیر جاروبك باشد جریان I كلاف e در این مدت تغییر جهت می دهد و از +I به –I می رسد در همان مدت جریان Ia تیغه a كلكتور از مقدار 2I به صفر و جریان Ib تیغه كلكتور از صفر به مقدار 2I می رسد. كموتاسیون چند تیغه ای: در عمل عرض جاروبك را به اندازه ای انتخاب می كنند كه چند تیغه را بپوشاند . در این نوع كموتاسیون كه كموتاسیون چند تیغه ای نامیده می شود جاروبك در آن واحد چند كلاف مجاور را اتصال كوتاه می نماید 0 وسایلی كه برای بهبود كموتاسیون به كار میرود : برای از بین بردن نیروی الكتروموتوری خود القا ی كلاف اتصال كوتاه شده و بهبود كموتاسیون معمولاً به طرق زیر عمل می شود

: الف- تغییر مكان جاروبكها از محور خنثی در جهت گردش آرمیچر : همچنانچه كه قبلاً ذكر شد جریان در سیم پیچ آرمیچر ، تولید میدان مغناطیسی می نماید كه روی میدان اصلی قرار می گیرد 0 باید توجه نمود كه فوران آرمیچر به طرف پایین است در صورتی كه میدان اصلی از طرف چپ به راست می باشد ،

یعنی دو میدان نسبت به یكدیگر زاویه 90 درجه می سازند ، دو میدان روی یكدیگر اثر نموده و فوران منتجه می باشد0جهت فوران منتجه بالاجبار به طرف پایین است ، چون محور خنثی باید همیشه با میدان منتجه زاویه 90 درجه بسازد 0 محور خنثی مغناطیسی جدید در جهت عقربه های ساعت تغییر مكان می دهد كه همان جهت چرخش می باشد . واضح است كه اگر كموتاسیون بدون جرقه مطلوب باشد باید جاروبكها را به اندازه زاویه تغییر مكان دهند0 اثر دیگر عكس العمل آرمیچر كه كاملاً واضح به نظر نمی رسد تقلیل ولتاژ تولید شده می باشد. برای آنكه دلیل آن روشن شود باید به این حقیقت توجه نمود كه فوران آرمیچر ،

میدان را در نصف هر قطب تضعیف و در نصف دیگر تقویت می نماید اگر تضعیف مساوی تقویت باشد ، مقدار فوران منتجه بدون تغییر ما ماند ولی این حالت وجود ندارد زیرا معمولاًبه علت اشباع مغناطیسی ، تقلیل بیشتر از افزایش می باشد . در بیشتر حالات عملی تقلیل در فوران ممكن است از یك تا چهار در صد ( بین حالت بی باری و بار داری ) تغییر نماید 0 تغییر مكان محور مغناطیسی خنثی در جهت چرخش در كموتاسیون موثر است زیرا باعث ایجادجرقه در جاروبكها می شود ، مگر آنكه آنها به محور خنثی جدید تغییر مكان داده شوند به علاوه جاروبكها باید به طور دایم با تغییر بار به جلو و عقب تغییر مكان داده شوند زیرا اثر عكس العما آرمیچر مربوط به مقدار جریان آرمیچر است

0 اما چنانچه گفته شد این تغییر مكان باعث عكس العمل طولی آرمیچر می شود و این عكس العمل طولی فوران مفید را در آرمیچر تقلیل می دهد 0 در عمل ، تغییر مكان دائم جاروبكها همان قدر مسئله به وجود می آورند كه جرقه ها به وجود می آورند . بنابراین تغییر مكان جاروبكها مسئله كموتاسیون را به طور كامل حل نمی كند و فقط در ملشینهای با قدرت كم می توان از آنها استفاده كرد 0 برای اینكه اثرات زیان آور عكس العمل آرمیچر روی یك ماشینdc تقلیل داده شود

لوكتانس مسیر فوران آرمیچر ممكن است افزایش داده شود . این عمل توسط افزایش فاصله ی هوایی و به وسیله استفاده از القای زیاد دندانه های فولادی انجام می گیرد 0 افزایش القا توسط اشباع مغناطیسی ، سبب افزایش رلوكتانس دندانه ها می شود . این عمل معادل افزایش فاصله‎ی هوایی می باشد . البته افزایش رلوكتانس احتیاج به افزایش جریان تحریك دارد تا بتواند فوران مغناطیسی اصلی را نگه دارد

و این باعث افزایش اندازه و وزن ماشین می شود افزایش رلوكتانس در مسیر فوران آرمیچر فقط در ماشینهای كوچك مؤثر است . در طرح دیگر ، رلوكتانس بین قطب و سطح هسته آرمیچر را افزایش می دهند0 این عمل ، فوران عكس العمل آرمیچر را در فواصل بین قطبها تقلیل می دهد ( یعنی منطقه ای كه در آن برای وصول به كموتاسیون بدون جرقه ، باید عاری از فوران باشد). رد مونتاژ ورقه ها ، نوكهای قطبها به طور تناوب از یك طرف به طرف دیگر می باشد . برای آنكه سطح مقطع آهن در نوك های قطب ها به اندازه نصف قسمت وسط باشد در اكثر ماشینهای جریان مستقیم ، یك طرح مخصوص ( قطبهای كموتاسیون )

حذف تغییر مكان خط خنثای حقیقی با تغییر بار به كار برده می شود0 قطب های كموتاسیون (قطب های كمكی) یكی از قسمتهای ماشین كه در طرح ماشینهای dc استفاده می شود قطب های كموتاسیون می باشد كه آثار عكس العمل آرمیچر را خنثی می نماید . اینها قطب های باریكی هستند كه دقیقاً بین قطب های اصلی قرار می گیرند و مستقیماً با محور خنثای مغناطیسی در حالت بی باری كه معمولاً خط خنثای مكانیكی نامیده می شود در یك خط قرار می گیرند

، سیم پیچ های تحریك برای این قطب ها همیشه به طور دائم با آرمیچر به طور سری قرار دارند زیرا قطب ها باید فورانهایی تولید نمایند كه مستقیماً با جریان آرمیچر متناسب باشد. m.m.f های آرمیچر و قطب های كمكی ، همزمان تحت تاثیر جریان آرمیچر قرار می گیرند . با این نتیجه كه فوران آرمیچر منطقه ی كموتاسیون كه مایل است محور خنثای مغناطیسی را تغییر مكان دهد توسط یك مولفه متناسب با فوران قطب های كمكی خنثی می شود. از این رو محور خنثی در وضع خود بدون توجه به بار ثابت می ماند .

استفاده از قطب های كمكی چنان وسیع است كه از ماشینهای بدون قطب های كمكی به ندرت استفاده می شود0 به طور كلی ( ماشینهای بدون قطب كمكی در مواردی استفاده می شود كه بار روی آنها همیشه ثابت باشد). m.m.f آرمیچر تولید یك میدان عمودی می نماید كه جهت آن به طرف پایین است . چون قسمتی از میدان كه برای كموتاسیون خوب مضر است در منطقه باریك اثر می نماید از این رو قطب ها در این منطقه قرار می گیرند و تولید یك m.m.f می نمایند به اندازه ای كه عكس العمل آرمیچر را خنثی نماید . توجه نمائید كه منطقه‎ی بین قطب ها بدون خاصیت مغناطیسی می باشد و در صورتی كه شماره دورهای هر قطب كمكی به طور متناسب انتخاب شده باشد این شرط در تمام مقادیر صادق است زیرا جریان در سیم پیچ های قطب های كمكی همان جریان آرمیچر می باشد0 حقیقت دیگر كه باید در عمل قطب های كموتاسیون ذكر شود

این است كه آنها فقط می توانند در مناطق بین قطبها اثر داشته باشند و مطلقاً نمی توانند اثری روی m.m.f آرمیچر كه میدان اصلی را منحرف می نماید و عكس العمل عرضی نامیده می شود داشته باشند 0 در بعضی ماشینهای بزرگ و ماشینهایی كه در آنها تغییرات بار زیاد است عمل مغناطیس كنندهی‎ عرضی می تواند به اندازه كافی جدی باشد و باعث جرقه (شعله) بین جاروبك های مثبت و منفی بشود 0 روشی كه این اشكال را بر طرف می نماید استفاده از سیم پیچ های تعدیل می باشد كه قبلاً درباره آنها بحث

استفاده از سیم پیچ های تعدیل كننده همراه با سیم پیچی قطبهای كموتاسیون طرح شده به طور صحیح در ماشینهای dc تولید یك كموتاسیون بدون جرقه می نماید 0 و احتمال هر جرقه (شعله) را بین جاروبك ها از بین می برد0 موقعی كه ژنراتور طرح می شود معمولاً مشكل است كه تعداد دورهای دقیق برای سیم پیچی قطب های كموتاسیون تعیین شود زیرا طرح ژنراتورها شامل بعضی مفروضات تجربی و فرضیاتی است كه گرفته می شود به این دلیل معمولاً ماشینها را با قطب های كموتاسیون تقریباً آزاد می سازند و طول شعاعی هسته قطب كموتاسیون را كمی كوچكتر انتخاب می كنند و بعد از اینكه ژنراتور ساخته شد معمول است كه رلوكتانس

مدار مغناطیسی قطب های كموتاسیون را توسط تنظیم فاصله هوایی تحت قطب ها تغییر می دهند و این عمل با آزمایش انجام می گیرد و بعد از تنظیم ، تركیبی از ورقه های مغناطیسی و غیر مغناطیسی بین هسته قطب كموتاسیون و بدنه جایی كه به هم پیچ می شوند قرار می دهند0 موتورهای الكتریكی سه فاز انواع روتور قفسی سنجابی (قفسی) از مسائلی كه در تعیین اساس رفتار موتورهای القایی حایز اهمیّت است مقادیر مقاومت های اهمی و القایی فازی روتور می باشد0معمولاً در هنگام راه اندازی مقدار مقاومت القایی فازی مدار روتور از مقاومت اهمی فازی آن چند برابر بزرگتر می باشد كه این نوع طراحی برای كاهش مقدار كشتاور و راه اندازی مورد نیاز می باشد ولی از معایب آن افزایش جریان راه اندازی تا چندین برابر جریان نامی خواهد بود كه اگر مقدارمقاومت اهمی را تا نزدیكی مقدار مقاومت القایی افزایش دهیم در این صورت می توانیم مقدار جریان راه اندازی را تا حد زیادی كاهش دهیم

ولی از سوی دیگر گشتاور راه اندازی مورد نیاز موتور تا حد زیادی افزایش خواهد یافت 0 به همین منظور برای افزایش مقدار مقاومت اهمی فازی روتور به جای استفاده از آلومینیوم خالص در ساخت میله های قفس روتور از جنس خاصی كه از آلیاژهای آلو مینیوم می باشد استفاده می نماییم تا مقاومت اهمی بیشتری به وجود آید كه در نتیجه با افزایش مقاومت اهمی روتور مقدار اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان روتور كاسته شده و ضریب قدرت در روتور افزایش می یابد و با افزایش ضریب قدرت مقدار توان حقیقی روتور افزایش یافته و گشتاور راه اندازی بالاتری به دست خواهد آمد . البته انجام این عمل دارای معایبی می باشد زیرا با افزایش مقاومت اهمی میزان تلفات نیز بیشتر خواهد شد و راندمان سیستم پایین می آید .

بنابراین معمولاً برای بدست آوردن مقاومت اهمی و القایی مورد نیاز از آلیاژ آلومینیوم استفاده نمی‎نماییم بلكه با ابعاد میله های روتور قفسی و عمق شیارهای روتور و یا تغییر شكل هندسی آنها خواسته خویش را اعمال می نماییم0 در نتیجه اتحادیه N.E.M.A روتورهای قفس سنجابی را در چهار گروه دسته بندی می نمایند كه این چهار گروه A,B,C,D هر كدام دارای مشخصات و كاربردهای ویژه ای بوده كه متناسب با گشتاور راه اندازی و جریان مربوط به راه اندازی در هر كدام می باشد .

برای دریافت اینجا کلیک کنید